稠油降粘方法綜述

稠油降粘方法綜述

高粘度原油的自凝和稀釋效果較差。b)所摻輕油的相對(duì)密度和粘度越小,降凝降粘效果也越好;摻入量越大,降凝、降粘作用也越顯著。c)一般來(lái)說(shuō),稠油與輕油的混合溫度越低,降粘效果越好?；旌蠝囟葢?yīng)高于混合油的凝固點(diǎn)3～5℃,等于或低于混合油凝固點(diǎn)時(shí),降粘效果反而變差。d)在低溫下?lián)饺胼p油后可改變稠油流型,使其從屈服假塑性體或假塑性體轉(zhuǎn)變?yōu)榕ｎD流體。1.3稀原油法開(kāi)采稠油需要考慮的問(wèn)題輕質(zhì)稀原油不僅有好的降粘效果,且能增加產(chǎn)油量,并對(duì)低產(chǎn)、間隙油井輸送更有利。在油井含水升高后,總液量增加,摻輸管可改作出油管,能適應(yīng)油田的變化。因此,在有稀油源的油田,輕油稀釋降粘,具有更好的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性。采用此種方法大規(guī)模地開(kāi)采稠油時(shí),選用的稀釋劑必然是稀原油,因?yàn)橄≡蛠?lái)源廣泛,可提供的數(shù)量大,因此也帶來(lái)一些問(wèn)題。首先,稀原油摻入前,必須經(jīng)過(guò)脫水處理,而摻入后,又變成混合含水油,需再次脫水,這就增加了能源消耗;其次,稀原油作為稀釋劑摻入稠油后,降低了稀油的物性。稠油與稀油混合共管外輸時(shí),增加了輸量,并對(duì)煉油廠工藝流程及技術(shù)設(shè)施產(chǎn)生不利影響;此外,鑒于稠油與稀油在價(jià)格等方面存在的差異,采用摻稀油降粘存在經(jīng)濟(jì)方面的損失。因此,高粘原油加烴類(lèi)稀釋劑進(jìn)行降粘集輸,并非完善的方法,應(yīng)綜合考慮其經(jīng)濟(jì)性、可行性,必要時(shí)可采用別的更好的方法。2加熱和降粘2.1般原油粘-溫關(guān)系溫度-33.5lnt根據(jù)八面河、勝利孤島、克拉瑪依九區(qū)、江漢潛一段高粘原油的粘-溫實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),粘度和溫度的關(guān)系大致符合式(2):lnμ=(18～21)?(3～3.5)lnt(2)lnμ=(18～21)-(3～3.5)lnt(2)而大慶、江漢、克拉瑪依等油田一般原油粘-溫關(guān)系(溫度高于析蠟點(diǎn))大致符合式(3):lnμ=(8～10)?(1.3～1.8)lnt(t≤析蠟點(diǎn))(3)lnμ=(8～10)-(1.3～1.8)lnt(t≤析蠟點(diǎn))(3)式中:μ—原油粘度,mPa·s;t—原油溫度,℃。由式(2)、(3)可看出,隨著溫度的升高,原油粘度呈明顯下降的趨勢(shì),即加熱可達(dá)到降粘效果。2.2高粘原油的加熱降粘效果室內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,高粘原油和一般原油也有明顯差別:1)高粘原油的粘度對(duì)溫度更敏感;2)高粘原油的凝固過(guò)程是隨溫度降低,稠度增大,最后失去流動(dòng)性的漸變過(guò)程,而一般原油在反常點(diǎn)以下呈突變過(guò)程,這表明:a)高粘原油的加熱降粘效果比一般原油更顯著,采用加熱降粘處理是經(jīng)濟(jì)的;b)高粘原油的低溫流動(dòng)性和在低溫下輸送的安全性比一般原油好,而且粘度受流態(tài)影響也較小,宜于采用大管徑、低流速輸送。2.3能耗大,經(jīng)濟(jì)效益加熱輸送方法是傳統(tǒng)的方法,目前也仍是國(guó)內(nèi)外原油主要集輸方法,但其能耗高,占輸量1%以上的原油被燒掉和損耗,經(jīng)濟(jì)損失大;因此,應(yīng)逐漸減少或取代加熱輸送方式,但屬蒸氣吞吐開(kāi)采的稠油,從井口出來(lái)的油溫就高達(dá)130℃左右,這樣就應(yīng)結(jié)合熱采進(jìn)行熱輸。3稠油的質(zhì)量改進(jìn)、質(zhì)量減少3.1除碳過(guò)程分類(lèi)稠油改質(zhì)降粘是一種淺度的原油加工方法,以除碳或加氫使大分子烴分解為小分子烴來(lái)降低稠油的粘度。除碳過(guò)程大致可分為熱加工和催化加工,熱加工有減粘裂化、焦化等,催化加工以催化裂化為代表。此外,還有溶劑脫碳,如脫瀝青和脫金屬等過(guò)程。加氫過(guò)程有加氫熱裂化和加氫催化裂化等。3.2原油凝固點(diǎn)降粘試驗(yàn)近年來(lái),國(guó)外采用在油田內(nèi)建立一套稠油改質(zhì)的裝置,使稠油的大分子裂化、減粘,便于輸送。舉例如下:a)法國(guó)提出加氫降粘裂化法。在油田進(jìn)行加壓加氫處理,使原油粘度降至可用管線(xiàn)輸送,并在下游煉廠用普通煉油方法加工。這樣打破了以往采用傳統(tǒng)的單純物理降粘法,可節(jié)省各種降粘措施費(fèi),方便生產(chǎn)。IFP公司以加拿大稠油進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表2。b)日本瓦斯株式會(huì)社和三菱株式會(huì)社提出“全部重油殘?jiān)馁|(zhì)精煉法(CHERRY-P)”用以生產(chǎn)輕質(zhì)燃料油、城市煤氣和煉鋼用焦。用熱裂化和重整工藝來(lái)加工減壓渣油,取代常用的降粘裂化和延遲焦化。為防止熱裂化過(guò)程在管路和設(shè)備內(nèi)結(jié)焦,在進(jìn)料時(shí)混進(jìn)煤粉作為載焦體,最后分出,摁扣使過(guò)程流化。在油田進(jìn)行加熱、反應(yīng)、閃蒸,將拔頭餾分回?fù)骄卵h(huán)使用,其余送至煉廠進(jìn)行分餾與減壓蒸餾等。該公司將此法推薦給遼河油田解決高含蠟、高凝固點(diǎn)原油降凝集輸問(wèn)題,可使原油凝固點(diǎn)從57.5℃降至-2.5℃或-10.5℃。當(dāng)然也能用于稠油的降粘集輸,此法與減粘裂化和延遲焦化的對(duì)比見(jiàn)表3。3.3原料渣油的利用稠油經(jīng)改質(zhì)后除了得到低粘、優(yōu)質(zhì)的合成原油外,所得的副產(chǎn)品渣油可用來(lái)產(chǎn)生氫氣、加熱蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電、加熱蒸汽鍋爐產(chǎn)生蒸汽進(jìn)行蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)生產(chǎn)等。4降低原油粘度化學(xué)降粘是向原油中加入某種藥劑通過(guò)藥劑的作用達(dá)到降低原油粘度的方法。目前對(duì)于任何原油,不管什么條件都能降粘的化學(xué)藥劑尚末發(fā)現(xiàn),只能對(duì)不同的原油物性和不同的油井生產(chǎn)情況,采取相應(yīng)的降粘措施。4.1凝固點(diǎn)以上溫度對(duì)于石蠟基原油,由于原油中蠟含量高,引起原油凝固點(diǎn)高,此類(lèi)原油在其凝固點(diǎn)以上溫度時(shí)原油粘度并不大,而且對(duì)溫度不敏感,但當(dāng)溫度降到原油凝固點(diǎn)以下時(shí),粘度急驟上升,所以如能將原油凝固點(diǎn)降低,就能大幅度降低粘度。4.1.1個(gè)蠟晶改進(jìn)劑蠟晶改進(jìn)劑是一種分子結(jié)構(gòu)中具有和原油中蠟分子結(jié)構(gòu)相同或相近的正構(gòu)烷烴,并帶有極性基團(tuán)的高分子化合物。它的作用是在熔點(diǎn)溫度下分子排列發(fā)生變化,對(duì)石蠟結(jié)晶產(chǎn)生特殊改進(jìn)作用,即在成核和蠟晶生長(zhǎng)過(guò)程中阻止蠟晶的生長(zhǎng),或在生長(zhǎng)中的蠟晶邊側(cè)結(jié)合上一個(gè)蠟晶改進(jìn)劑。其作用機(jī)理的解釋可歸納為三點(diǎn):1)分散作用。蠟晶改進(jìn)劑在原油析蠟點(diǎn)溫度以上析出,起晶核作用,成為蠟分子吸附生長(zhǎng)的中心,使原油中生成的小顆粒蠟增多。2)共晶作用。蠟晶改進(jìn)劑在原油析蠟點(diǎn)溫度時(shí)析出,與蠟共晶,破壞石蠟結(jié)晶的方向性,生成分枝的“過(guò)濾殘晶形態(tài)”。3)吸附作用。蠟晶改進(jìn)劑在略低于析蠟溫度以下析出,被吸附在蠟晶上改變蠟結(jié)晶的方向性,降低晶體間的粘附作用。由于石蠟結(jié)晶過(guò)程是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程,原油中的蠟和加入的結(jié)晶改進(jìn)劑又是不同分子結(jié)構(gòu)和大小的混合物,所以蠟晶改進(jìn)劑的作用過(guò)程也是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程,作用機(jī)理不同,蠟晶上存在的蠟晶改進(jìn)劑分子位置不同,結(jié)晶形態(tài)也不同,原油的傾點(diǎn),屈服值和表觀粘度也不同,試驗(yàn)證明,蠟晶改進(jìn)劑作為晶核或與蠟共晶時(shí)原油流動(dòng)性好,而起吸附作用時(shí)流動(dòng)性差。4.2在微膠囊中,把適當(dāng)?shù)拇呋瘎┘尤雱┝坷?在一定的溫度下將瀝青質(zhì)打造成壓降在蒸汽驅(qū)或者蒸汽吞吐的注蒸汽階段油層溫度達(dá)150～300℃,若在此溫度范圍內(nèi),加入少量的催化劑如VOSO4,NiSO4,AlCl3,FeCl3等,可使稠油中的膠質(zhì),瀝青質(zhì)在硫鍵處斷裂產(chǎn)生理想的降粘效果。4.3表面活性劑的抗粘合4.3.1活性劑降粘法表面活性劑降粘通常歸結(jié)為三種機(jī)理:①乳化降粘,即在活性劑作用下使油包水型乳狀液反相成為水包油型乳狀液而降粘;②破乳降粘,即活性劑使油包水型乳狀液破乳而生成游離水,根據(jù)游離水量和流速,形成“水套油心”,“懸浮油”,“水漂油”而降粘;③吸附降粘,即活性劑分子吸附于管壁上或油層間而減少摩擦阻力。這三種降粘機(jī)理往往同時(shí)存在,但活性劑不同和條件不同時(shí),起主導(dǎo)作用的降粘機(jī)理也不同。4.3.2表面活性劑的應(yīng)用國(guó)內(nèi)常用的乳化降粘劑有AE1910、J-50、GY-1、BN-99、HRV等。稠油摻活性水所用的表面活性劑有:烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉、OP-10等。抽油機(jī)井所用的乳化降粘劑應(yīng)具有低溫快速的性能,摻活性水所用的降粘劑應(yīng)具有在高溫下的水中溶解性和一定的乳化性能。抽油機(jī)井加藥降粘通常采用井口加藥,管道破乳輸送和脫水相結(jié)合的“一條龍”工藝技術(shù)。實(shí)踐證明“一條龍”工藝技術(shù)效果很好。4.4堿水驅(qū)油研究現(xiàn)狀由于稠油中有機(jī)酸含量較高,可采用加堿的方法,使堿與有機(jī)酸反應(yīng)生成表面活性物質(zhì),該活性物質(zhì)是天然的O∕W型乳化劑,在該乳化劑的作用下,稠油與水形成O∕W型乳狀液,可大幅度降粘。在稠油開(kāi)采中,國(guó)內(nèi)外用堿水驅(qū)油的較多,但是至今還沒(méi)有系統(tǒng)地研究過(guò)與堿水驅(qū)油有關(guān)的乳狀液類(lèi)型及特征,也沒(méi)有具體方法根據(jù)乳狀液特性選擇堿水配方。在堿水降粘方面研究的更少,國(guó)內(nèi)僅對(duì)少數(shù)油進(jìn)行過(guò)嘗試。例如,大港孔店油田,采用雷米邦∶燒堿=5∶1作為降粘劑,投藥量為1000mg/L,可使原油粘度從5000mPa·s降至50mPa·s以下,達(dá)到了輸送目的,但加了降粘劑后的原油采用同一種破乳劑在相同藥量和脫水條件下,油中含水高達(dá)17.5%,水中含油大于87600mg/L,使該項(xiàng)技術(shù)無(wú)法推廣應(yīng)用。5有稀油可摻的油田降粘劑高粘原油的降粘措施,應(yīng)優(yōu)先考慮化學(xué)降粘,并把降粘輸送和大站處理統(tǒng)一考慮,達(dá)到“一劑多用”。在有稀油可摻的油田,應(yīng)以輕油稀釋降粘為主。加熱降粘主要用于大站處理中的脫水脫氣,達(dá)到“一熱多用”。合理選擇降粘措施對(duì)高粘油集輸、處理有明顯的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。a)輕油摻入稠油后可起到降凝降粘作用,但對(duì)于含蠟量和凝固點(diǎn)較低而膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較1.2稠油稀油質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定在我國(guó)遼河高升油田的稠油中,摻入13的稀油量,50℃時(shí)粘度由2~4Pa·s降為150~200mPa·s。表1為委內(nèi)瑞拉東部某油田稠油稀釋降粘數(shù)據(jù)?？梢?jiàn),摻稀油降粘的實(shí)測(cè)值與計(jì)算值接近。式中:μ混、μ稀、μ稠—分別為混合油、稀油及稠