化学工程师 ２０１７年第１１期 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ＤＯＩ：１０．１６２４７￣．ｃｎｋｉ．２３－１ １７１／ｔｑ．２０１７１ １４１ 油 罔 讹 掌 ｘ油田不同因素 对原油粘度的影响研究 安辉，江 山 （长江大学。湖北武汉４３０１Ｏ０） 摘要：本论文以Ｘ油田为研究背景，重点分析了影响该区块粘度的因素，从而找到了适合该区块的降粘 工艺，不仅对于该区块的石油开采具有很好的指导意义，还可以对邻井的开采具有一定的借鉴作用。 关键词：ｘ油田；稠油；粘度；因素；降粘 中图分类号：ＴＥ３４５ 文献标识码：Ａ ＡＮ Ｈｕｊ，ＪＩＡＮＧ Ｓｈａｎ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｉｎ Ｘ ｏｉｌｆｉｅｌｄ （Ｙａｎｇｔｚｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ ４３０１００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，Ｘ ｏｉｌｉｅｌｄ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｔｆｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌｏｃｋ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｆｉｎｄ ｔｈｅ ｖｉｓｂｒｅａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｌｏｃｋ，ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｈａｓ ｔｈｅ ｖｅｒｙ ｇｏｏｄ ｇｕｉｄｉｎｇ ｓｉｇｎｉｉｆ— ｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｌｏｃｋ ｏｆ ｏｉｌ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ，ｃａｎ ａｌｓｏ ｈａｖｅ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａｄｊａｃｅｎｔ ｗｅｌｌｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｘ ｏｉｌｆｉｅｌｄ；ｈｅａｖｙ ｏｉｌ；ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ；ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ 石油作为当今世界最重要的能源物质，对于国 民经济的提升具有很大的作用。但随着勘探开发的 不断进行，石油资源的开采量越来越少，开发难度越 来越大。因此，稠油的勘探开发越来越受到重视。ｘ 油田奥陶系碳酸盐岩油藏勘探开发主要是中至重质 原油。同一油井在不同的开采阶段，原油性质也会发 生一定的变化。本论文主要是针对ｘ油田不同因素 对原油粘度的影响机制，找到了适合该区块的降粘 晶蜡组成。微晶蜡与石蜡的组成和性质等都有明显 差异，它们对原油流变性的影响也不同。 ｘ油田的稠油含蜡量约为２％～６％，属中、低含 蜡。当原油的含蜡量较高时，化学降粘效果差；反之， 当原油的含蜡量低时，化学降粘效果好。 １．２胶质对稠油粘度的影响 胶质分子主要是由４～６个亚甲基将芳香环连 在一起，相关研究表明胶质含量与稠油粘度成正相 工艺，对于该区块稠油的开发具有一定的理论指导 意义。 关系，胶质中ｓ及（ｓ＋Ｎ＋Ｐ）元素的含量与稠油的粘 度正相关。胶质中存在大量的杂环原子，使胶质分子 之间或胶质分子与沥青质分子间形成络合物。这种 络合物会导致稠油粘度的增大。对ｘ油田原油的胶 质含量统计并与其他油田对比见下表１。 表１ 国内主要稠油油田及塔河油田稠油胶质 １影响原油粘度的因素分析 稠油中的固体组分主要是石蜡、沥青质和胶质， 当这些固体物质在稠油中的浓度比较大时，稠油粘 度急剧增大，具有明显的非牛顿流体的特征。 及沥青质含量对比 Ｔａｂ．１ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｃｏｌｌｏｉｄ ａｎｄ ａｓｐｈａｌｔｅｎｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｈｅａｖｙ １．１蜡对稠油粘度的影响 石蜡是大多数原油沉积物的主要成份，典型原 油蜡沉积物由约４０％～６０％的石蜡和少于１０％的微 ｏｉｌ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ Ｔａｈｅ ｈｅａｖｙ ｏｉｌ ｆｉｅｌｄ 收稿日期：２０１７—０８—２３ 作者简介：安辉（１９９３一），男，长江大学在读硕士研究生，研究方向： 石油开发地质。 导师简介：江山（１９８０一），男，副教授，研究方向：油藏工程与数值模 拟。 由表１可以看出，ｘ油田稠油的胶质含量低于 国内其他油田的稠油胶质含量。相对来说，其胶质对 ４２ 安辉等：ｘ油田不同因素对原油粘度的影响研究 ２０１７年第１１期 该区块原油粘度的影响较小。 １．３沥青质对稠油粘度的影响 沥青质是从原油中分离出来的分子量最大的组 分，在原油中以凝胶或溶胶状态存在。从上表１可 知，ｘ油田沥青质的总含量要高于国内其他稠油油 田，是导致该区块原油粘度高的重要因素。 变为非牛顿流体，稠油的粘度明显呈上升趋势。根据 下图１油田所测粘温曲线可得： １．４温度对粘度的影响 随油温从高到低的变化，稠油会从牛顿流体转 （１）ｘ油田稠油粘度随着温度的升高急剧降低； （２）同一区块的不同井，在同一温度下对应的的 粘度差随温度的升高而降低； （３）各区块每条粘温曲线都有一个拐点，在低温 段，粘度较敏感。不同的井在到达拐点前，原油粘度 存在很大的差异。 垂 舞 温度／℃ 图１ Ｘ油田部分井粘温曲线 Ｆｉｇ．１ Ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ Ｘ ｏｉｌｉｆｅｌｄ １．５ 含水对粘度的影响 对Ｘ区块稍微三口井进行分析，结果见表２和 图２。 表２不同含水粘度变化率计算 Ｔａｂ．２ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈａｎｇｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｗａｔｅｒ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ 图２三口井不同含水率对原油粘度的影响 ｉｎ ｔｈｒｅｅ ｗｅｌｌｓ Ｆｉｇ・２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ 由表２、图２可以看出，ｘ区块的稠油在井筒内 流动时具有以下特点：（１）在一定含水范围内，随着 含水的上升原油粘度上升，上升的幅度增大；在含水 高于某点进入油包水向水包油转化后，粘度随含水 上升而下降；（２）含水乳化对ｘ油田稠油粘度影响 乳化严重，乳化区间随着井位的不同而不同。 同样因井而异。实验表明主要在含水２Ｏ％～６０％时 ２不同降粘工艺的效果分析 ２．１掺稀比对稠油粘度的影响 掺稀工艺就是将轻质原油、凝析油或原油蒸馏 产品等按照一定比例与稠油进行掺混，以达到降低 稠油粘度的作用。轻质油稀释稠油不仅有好的降粘 效果，且能增加产油量。通过对ｘ区块的４１１井的 不同稀稠比粘温关系以及降粘率的计算分析得到如 下表３及图３。 ２０１７年第ｌ１期 安辉等：ｘ油田不同因素对原油粘度的影响研究 ｌ ０ ０ Ｏ Ｏ ０ ０ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ４３ 表３ ４４１井不同稀稠比粘温关系 还没有大规模的进行现场推广。Ｘ油田在原油溶性 ∞％％ Ｔａｂ．３ Ｔａｂ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｔ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｉｎ ４４１ ｗｅｌｌ ∞鼹跖 舳 ＤＳ一２、降粘剂ＤＳ一１、ＤＳ一３的基础上，优化出ＤＳ一４、 ＤＳ一５两种新的油溶性降粘剂，分别在如下几口井进 行降粘试验，试验结果见表４。 表４油溶性稠油降粘剂优化评价试验 Ｔａｂ．４ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｏｆ ｏｉｌ ｓｏｌｕｂｌｅ ｈｅａｖｙ ｏｉｌ；ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ４４１井稠油 （稀：稠）２：８ ６４ｏ００ ３０００Ｏ １３２００ ６９００ ３６５０ ８Ｏｏ０ ５７００ ２５５０ ８７０ ４３７．５ ｒｅｄｕｃｅｒ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ （稀：稠）３：７ （稀：稠）４：６ １９２０ ９３０ ４５０ ３８０ ５ｏ０ ３４０ ３０５ ３８５ ２８０ １９７．５ １６２．５ ９６０ ７６０ （稀：稠）５：５ ２７２．５ １５７．５ 褂 椠 世 稀稠比 图３不同温度下稀稠比与降粘率关系曲线图 Ｆｉｇ．３ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｔ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ 由表４可知，降粘剂ＤＳ一４对１２５２井稠油降粘 效果较好，在稀稠比５６：６４时，加药浓度０．５％时， 随着稀稠比的增大，４４１井的降粘率逐渐增加，增加 到一定程度，趋势变缓。在此条件下稀稠比为３：７ 时，降粘效果较优。 ５０℃降粘率就达到７３．２％；降粘剂Ｄｓ一５对１２８６、 ＴＫ１２５２、ＴＫ１２９４井降粘效果均较好，在加药浓度 ０．５％时，５Ｏ℃降粘率均达到５０％以上。 ２．２．２稠油乳化降粘技术乳化降粘就是稠油在表 ２．２化学降粘对粘度的影响 化学降粘是指在稠油中加入某种药剂，通过药 剂的作用达到降低原油粘度的方法。常用降粘方法 有加入油溶性降粘剂的降粘技术和；ｂＩ１￣Ｌ化剂的降粘 技术。不同的区块应该采取不同的化学降粘剂以达 到最佳的效果。 ２．２．１ 油溶性粘剂降粘技术油溶性降粘剂技术是 在降凝剂技术的基础上发展起来的一种新型降粘技 面活性剂作用下，形成Ｏ／Ｗ型乳状液，从而达到降 粘的目的。乳化降粘的关键是选择质优、价廉、高效 的乳化降粘剂。阴离子表面活性剂界面活性高，耐高 温，但抗矿盐性差。ｘ油田地层水矿化度超高（２２０～ ２４０ｇ・Ｌ－・），因此，采用耐盐型降粘剂在该区块进行实 验，结果见表５。 术。目前，国内对该种降粘剂的研究仅仅局限于室内 表５耐盐型降粘剂评价试验 Ｔａｂ．５ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｏｆ ｓａｌｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｒｅｄｕｃｅｒ （下转第４７页） ２０１７年第１１期 Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０１４，５０（９８）：１５５８５—１５５８８． 陈琦等：植根深远的冠醚化学 ４７ 分子化学学术讨论会论文集．湖南长沙：湖南师范大学，２０１６ 年８月：１５７—１５８． Ｍ，Ｂａｌｌｅｓｔｅｒ Ｐ，Ｖｉｄａｌ－Ｆｅｒｒａｎ Ａ，ｅｔ ｏ１．Ｓｕｐｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｃａｔａｌ－ ［１３］ Ｒａｙｎａｌｙｓｉｓ．Ｐａｒｔ ｈ ｎｏｎ－ｃｏｖａｌｅｎｔ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ａｓ ａ ｔｏｏｌ ｆｏｒ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｎｄ ［８］程明，王其，姚琛灏，等．基于双间苯一３２一冠一１０穴醚超分子 组装体设计与构筑［ｃ］．全国第十八届大环化学暨第十届超分 子化学学术讨论会论文集．湖南长沙：湖南师范大学，２０１６年８ 月：２０８—２０９． ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｃａｔａｌｙｓｔｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｃ．，２０１４，４３（５）： １６６０—１７３３． ［９］Ｎｅｐｏｇｐｄｉｅｖ Ｓ Ａ，Ｓｔｏｄｄａｒｔ Ｊ Ｆ．Ｃｙｅｌｏｄｅｘｔｒｉｎ－ｂａｓｅｄ Ｃａｔｅｎａｎｅｓ ａｎｄ Ｒｏｔａｘａｎｅｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ，１９９８，９８（５）：１９５９－１９７６． ［１０］韩梦宇，孙泽川，田霞，等．由邻菲哕啉冠醚构筑的荧光分子开 ［１４］ 欧阳光辉，范青华，刘鸣华．阳离子触发的可开关不对称催化 ［ｃ］．全国第十八届大环化学暨第十届超分子化学学术讨论会 论文集．湖南长沙：湖南师范大学，２０１６年８月：３８１—３８２． ａ—ＭａｓｅｔＭＤ，ＮｅｂｏｔＶ Ｊ，Ｍｉｒａｖｅｔ ＪＦ，ｅｔⅡｆ．Ｃｏｎｔｍｌｏｆｍｏｌｅｅ— ［１５］ Ｓｅｇａｒｒ关［ｃ］．全国第十八届大环化学暨第十届超分子化学学术讨论 会论文集．湖南长沙：湖南师范大学，２０１６年８月：２６１—２６２． 【１ １ Ｊ Ｇｒａｎｅｈａ Ｔ，Ｆｅｒｒａｎｄｏ－Ｓｏｒｉａ Ｊ，Ｃａｎｏ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｅｎａｎｔｉｏｓｅｌｅｅｔｉｖｅ ｓ ａ．ｑ— ｓｅｍｂｌｙ ｏｆ ａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｈｅｘａｃｏｐｐｅｒ（ＩＩ）ｗｈｅｅｌｓ ｗｉｔｈ ｃｈｉｒａｌ ｕｌａｒ ｇｅｌｍｉｏｎ ｂｙ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｔｉｍｕｌｉ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．，２０１３，４２ （１７）：７０８６—７０９８． ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｏｘａｍａｔｅｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０１３，４９（５３）：５９４２— ５９４４． ［１６］ 孙泽川，韩梦字，田霞，等．含胆甾侧链的冠醚超分子凝［ｃ］．全 国第十八届大环化学暨第十届超分子化学学术讨论会论文 集．湖南长沙：湖南师范大学，２０１６年８月：２６３—２６４． ［１２］龙凯麒，李志伟，吕先勇，等．六核铜金属冠醚的组装及其对季 铵盐的识别作用研究［ｃ］．全国第十八届大环化学暨第十届超 （上接第４３页） 由表５可以看出，乳化降粘技术在一定条件下 对ｘ油田的降粘率基本可达９９％以上，可以在该区 块进行大力的推广。 降粘。通过大量的实践标准这，３种方式在ｘ油田的 不同井位具有较好的降粘效果，值得进一步的推广 与应用。 参考文献 ３结语 本论文基于ｘ油田超稠油的背景，从原油中的 含蜡、胶质、沥青质等物质以及温度和含水率的角度 对该区块稠油的机理进行了分析，最终提出了适合 该区块的降粘技术：（１）采用３：７的掺稀比来进行 混合；（２）采用油溶性稠油降粘剂在加药浓度为０．５％ 是效果较好；（３）采用稠油乳化降粘技术对原油进行 ［１］石斌，任振东，门秀杰．固体酸，碱和引发剂促进渣油轻质化的 初步研究［Ｊ］．燃料化学学报，２００６，３４（４）：４３４—４３８． ［２］王建新，倪忠斌，沈晓东．高分子碳系自由基引发剂及其应用 ［Ｊ］．现代塑料加工应用，２００２，１４（６）：４０．４２． ［３］钟立国，刘喜林，范洪富．稠油的水热裂解反应及其降粘机理 ［Ｊ］．大庆石油学院学报，２００２，２６（３）：９５—９８． ［４］刘春天，刘永建．稠油水热裂解反应中有机硫化合物的转化研 究［Ｊ］．石油与天然气化工，２００４，３３（６）：４２４－４２６．