稠油物化采油技术

郭玉山

1.引言

稠油富含胶质、沥青质、粘度大，开采过程中与蒸汽或其他驱替液的流动比大，流动困难，并且易沉积在岩石表面，造成孔道堵塞。锦州采油厂的稠油产量约占年产量的五分之四，经过多年的生产开发，其生产难度越来越大，生产成本越来越高，因而导致经济效益下降。为提高稠油油藏开发的经济效益，根据稠油油藏的具体条件，结合现有的稠油油藏开发工艺技术，采用了稠油物化采油工艺技术，在锦45块进行了14井次试验，取得了显著的经济效果。

2.关键词：稠油；物化；采油；技术

3.技术原理

稠油物化采油技术，是利用现有的注汽开发工艺技术，把乳化剂随蒸汽一道注入地层，乳化剂均匀分散在稠油里，同时，采用声波振动的方法使其混合搅拌，以便形成比较稳定的水包油乳化液，从而实现稠油在地层内的降粘作用。这种在油层内形成的乳化液，能有效地降低稠油在地层内和井筒中的流动阻力，使稠油能顺利地进入井筒到达地面，从而达到降粘降耗、增产增效的目的。

该技术采用物理和化学两种降粘方法互相补充，互相促进，以降低油层内稠油粘度，提高油井产量为目的，尽量利用现有设备及现有工艺流程，制定稠油物化采油技术施工方案，做到少投入、多产出，提高了稠油开发的综合经济效益。

3.1声波技术

稠油物化降粘，仅将乳化剂泵入地层是不够的，只有充分搅拌、混合，才能使其充分乳化，达到物化降粘的目的。在油层条件下的微裂缝和毛细孔道内，采用一般常规的搅拌方法很难实现。因此，我们采用了声波技术。声波的振动作用能使油层孔道内的稠油、乳化剂、凝结水充分地混合、搅拌，促成水包油乳化液的形成。考虑到注汽井高温、高压的特点，选择了以蒸汽为动力的声波发生器。该声波发生器的振频率为1.5-2kh，声强为140-160db（1-100kw/m2），作用距离为5-8m。该声波发生器结构简单，制造方便，结实可靠，不需外加动力，能重复使用，便于维修，是一种安全可靠的声波发生器。由于该声波发生器具有强大的功率，除了利用其机械振动实现稠油物化之外，还能利用其空化作用，振动作用促使稠油降粘，在近井地带产生和扩大微裂缝，解除孔道内的物理堵塞物及解除水锁、气锁等作用，对油层有一定的调剖作用。

3.2.连续滴注降粘技术

在地层条件下，一次性注入乳化剂时，由于不同流体（稠油、降粘剂、蒸汽、水等）在地层流通通道（毛细管、裂缝等）内的段塞作用，不仅使其增大流动阻力，而且很难使它们均匀混合，从而使绝大部分的乳化剂很难发挥作用，降低了乳化剂的使用效果。采用连续滴注技术的目的，是要使乳化剂均匀分散到注入井内的蒸汽中，随蒸汽一起进入地层，在蒸汽加热稀释稠油的同时，乳化剂也分散在溶解的稠油中并与之充分混合，扩大了乳化剂的波及范围，提高了药剂的利用率。为了不因滴注乳化剂而影响注汽质量，滴注排量应控制在80-150L/h范圍内。

3.3.耐高温稠油乳化剂

为满足滴注技术的要求，药剂必须抗350 ℃以上高温。该药剂主要由非离子表面活性剂，阴离子表面活性剂，无机盐及抗高温添加剂等复配而成，具有耐350 ℃以上高温不降解的特性，能有效地降低了油水界面张力，促使水包油乳化液的形成，该乳化剂具有较长时间的稳定性，随蒸汽一起进入油层，与油层内的稠油充分混合，为乳化创造了良好的条件。

该药剂为无色、或淡黄色粘稠性液体，密度1.04—1.1g/cm3、粘度（25℃）50—100mPa.s，PH值（1%水溶液）8—8.5，耐高温350 ℃。该降粘剂的降粘率大于98%，0.3%的水溶液PH值为7.5—8，不影响原油脱水，不会对地层造成伤害，完全能满足稠油降粘的要求。

上述技术可单独使用，而配套使用能使稠油物化降粘、增产取得最佳的技术和经济效果。

3.4.室内实验

3.4.1.将该乳化剂配成1%浓度的水溶液，然后将其进行蒸馏，取蒸馏液18g，再往蒸馏液中加入12g自来水，将其装入盛有70g稠油油样的烧杯中，进行降粘实验，此时的降粘率与该降粘剂在常温条件下0.3%浓度的降粘率相同，这说明该降粘剂的表面活性物质有50%分配到汽相中，因而蒸汽能使表面活性剂进入地层深处，该降粘剂能够大大地提高超稠油的采收率。

3.4.2.将稠油油样70g加热到50℃，再往油样中加入30g已经配制成0.3%的乳化剂水溶液。在50℃条件下搅拌1分钟，稠油完全乳化，通过测量计算其降粘率为98.6%，取该乳化液20g加入钢瓶中，放入300℃的恒温烘箱中，恒温24小时，冷却后取出，放入玻璃杯中，再加热到50℃，搅拌1分钟，此时的稠油又完全乳化，降粘率为95.8%，此实验说明该乳化剂在300℃高温条件下应具有好的乳化降粘能力，并没有发生转向问题。

4.施工工艺

4.1.为了保证该技术的效果，应选择下列条件的稠油井。

（1）油层发育较好，生产潜力较大的稠油井；

（2）原油粘度大于2×103mPa。s；

（3）注汽后不出或注汽压力较高而产液较低的稠油井；

（4）注汽轮次较低，含水在50-60%稠油井；

（5）新井投产后产液较低的稠油井；

由于稠油乳化降粘需要保证乳化剂有一定的粘度，（0.3%）因此，对油层内存水过多的高轮次注汽井不宜选作施工井。除了能使稠油增产外，还能提高回采水率，减少油层内的存水量，降低后续注汽的能量消耗，有利于提高注汽效果。

4.2.高温乳化剂的配制

TR-VD/ZY-1型抗高温乳化剂，可以用复配原液滴注，也可用其水溶液进行滴注，这主要视现场施工温度而定。原则上以高浓度为好，但必须易于泵送。降粘剂用量以每注1000m3汽配注2-3吨乳化剂即可，若地下存水较多，应适当提高乳化剂的用量。乳化剂配制成水溶液时，应保证滴注泵能按时将其泵送完毕，且不能对注汽质量产生影响，否则应采取其它措施以保证其可泵送性。

4.3.滴注设备的安装

滴注设备是实施滴注技术的重要手段，滴注设备包括管线应满足注汽参数的要求，根据油田的具体情况，选用了经过改装的两台试压泵作为滴注泵组，其额定泵压为35MPa，排量为150L/h，完全能满足大、小锅炉注汽的要求。从泵组到井口的管线由1"高压活动管线，截止阀、单流阀等组成，能耐35MPa高压，保证安全施工。为适应冬季施工要求，储液罐内装有盘管用蒸汽加热保温，防止乳化剂的稠化和结晶。

4.4.井下管柱

井下管柱主要是声波发生器组合，声波发生器组合根据实测数据应以每隔2-3m安装一个，并按油层位置相应配置。各声波发生器之间以油管短节连接，随注汽管柱一起下入井内。根据油层岩性物性条件，在其岩性、物性较差的层段也可将声波发生器以1m间隔安置，以提高其振動强度，有利于油层裂缝的产生并提高油层的注汽量。声波发生器内装有三种孔径不同的节流板，以提高声波发生器的功率，安装时应将小孔径的装在下面，大孔径的装在上面。理论上装节流板后会提高注汽压力，但实际施工中的注汽压力确实略有下降或持平，这也证明了油层裂缝的产生或乳化液形成后，对稠油增产有良好的作用。

5.现场试验及效果分析

2017、2018年锦采共实施稠油物化采油技术14井次，措施成功率93%，有效率78.6%，周期对比增油6971.7吨，平均单井增油498吨。总油汽比比上周期高出0.18，投入产出比为5.15。

2017、2018年稠油物化采油技术总投入115万元，每吨原按850元计算，创经济效益592.6万元。

6.认识与结论

（1）通过锦州油田对稠油物化采油技术现场应用情况表明，该技术具有较好的降粘解堵效果，延长了油井生产周期，提高了综合经济效益。

（2）滴注技术与声波技术配套的应用，使药剂随蒸汽进入油层深部，充分地与稠油混合、乳化，有效地防止地层毛细孔道内的段塞作用，扩大了药剂的波及面积，进一步提高了药剂的利用率。

（3）声波发生器产生的声波振动作用能有效地使稠油乳化，并能在油层中产生或扩大裂缝，解除油层物理堵塞，延长了油井生产周期。是一种较好的乳化、解堵工具。

（4）稠油物化采油技术具有一定的调剖作用。

参考文献：

[1]刘孟利，何明伟.玉门油田对超声波处理技术的应用研究[j].

[2]石油钻采工艺，1997.（增刊）

[3]孙仁远.声波采油机理试验研究[j]. 石油钻采工艺，1997.（增刊）