呂紅梅，余曉玲，鞏佳語

中國石油化工股份有限公司江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇揚州225001

江蘇油田有大量高黏度、高凝點、高含蠟的“三高”原油，在其采出舉升和集輸過程中，由于原油黏度大、凝固點高，極易造成油井井口回壓高、管輸阻力大而影響正常生產(chǎn)［1］。各油田常用的解決方法是物理升溫或摻入一部分稀油使原油變?yōu)榈宛?、低凝油。由于物理方法成本過高，因此，國內(nèi)外學者開發(fā)了多種類型的流動改進劑以改善原油流動性，包括防蠟劑、降凝劑、降黏劑、減阻劑等，在室內(nèi)研究和工業(yè)應用中均取得了一定的成效，但仍存在作用機制單一、適應范圍較窄及成本較高等問題［2］。

基于此，本研究采用流動改進劑使油、水兩相形成“擬乳狀液”，即運動時表現(xiàn)出乳狀液的特點，靜止時水包油（O/W）型乳狀液自然破乳，不影響后續(xù)脫水，以提高油田的采油輸油效率，降低能耗。

1 實驗材料和儀器

1.1 材料

原油和水樣取自江蘇油田Z13、X5、M20 區(qū)塊。原油黏度為194.17～258.50 mPa·s，凝固點為38 ℃，蠟含量為13.67%（質(zhì)量分數(shù)），屬于高凝、高膠質(zhì)稠油。Z13 區(qū)塊地層水取自油井的采出水，分析其離子成分，結(jié)果見表1。

表1 Z13區(qū)塊地層水的離子組成分析

實驗用流動改進劑為中石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院研制，有機氯含量為0，有效成分含量≥40%（質(zhì)量分數(shù)），1%（質(zhì)量分數(shù)）水溶液pH 7～9，無沉淀，不渾濁，使用溫度≤150 ℃，其主劑為非離子表面活性劑。

NaCl、MgCl2和CaCl2均為化學純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 實驗儀器

HH-6 型數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州國華電器有限公司；IKA-2000 型攪拌器，廣州儀科實驗室技術(shù)有限公司；哈克RS6000 型流變儀，賽默飛世爾科技有限公司；Nikon 80i/90i 型正置顯微鏡，日本尼康株式會社。

2 結(jié)果與討論

2.1 降低原油轉(zhuǎn)相點

若油包水（W/O）型乳狀液中含水率升高到某一值，乳狀液會轉(zhuǎn)變?yōu)樗停∣/W）型乳狀液，該值稱之為轉(zhuǎn)相點，轉(zhuǎn)相點處乳狀液表觀黏度最大［3-5］。在油井井筒或者集輸管道中加入流動改進劑可降低原油乳狀液轉(zhuǎn)相點的含水率，提前形成具有適度穩(wěn)定性的O/W 型原油乳狀液或擬乳狀液，顯著降低含水原油的表觀黏度［3］。

2.1.1 剪切狀態(tài)下的轉(zhuǎn)相點

配制不同含水率的原油乳狀液，實驗溫度50 ℃，流動改進劑加入量1 000 mg/L，利用RS6000型流變儀（剪切速率7.34 s-1），測試原油擬乳狀液加入流動改進劑前后的黏度，結(jié)果如圖1所示。

圖1 剪切狀態(tài)下流動改進劑對轉(zhuǎn)相點的影響

由圖1可知：未加入流動改進劑時，55%含水率時原油黏度為1 750 mPa·s；加入流動改進劑后，40%含水率時原油黏度下降至508.3 mPa·s，轉(zhuǎn)相點含水率下降15%，降黏率超過70%，顯著降低原油乳狀液轉(zhuǎn)相點的含水率和含水原油的表觀黏度。

2.1.2 模擬管輸狀態(tài)下的轉(zhuǎn)相點

利用盤管式原油阻力測定裝置，測試不同含水率條件下原油乳狀液的輸送壓降［6］，繪制壓降與含水率關(guān)系曲線，結(jié)果如圖2所示。

圖2 模擬管輸狀態(tài)下流動改進劑對轉(zhuǎn)相點的影響

由圖2 可知：未加入流動改進劑時，轉(zhuǎn)相點的含水率為55%；加入1 000 mg/L 流動改進劑后，轉(zhuǎn)相點含水率下降至40%，流動阻力下降74%。此結(jié)果與靜態(tài)實驗的結(jié)果一致。

2.2 改善油水流變性

采用RS6000流變儀，研究不同溫度條件下加入流動改進劑前后原油乳狀液的流變性，油水比為7∶3［7-9］，結(jié)果如圖3所示。

圖3 流動改進劑加入前后原油黏度-溫度曲線

由圖3 可知：加入流動改進劑后，原油黏度顯著降低，原油流動性改善，低溫區(qū)間的降黏效果更加突出；當溫度低于35 ℃，降黏率高于99%，效果明顯高于高溫度條件的降黏率。

2.3 降低原油結(jié)蠟量

原油流動改進劑作用的機制之一就是在井筒和集油管線內(nèi)形成親水膜，減小管壁摩擦阻力，使原油易于流動。為了進一步模擬現(xiàn)場，量化結(jié)蠟量，因此測試Z13 區(qū)塊油樣加入流動改進劑后的結(jié)蠟率與防蠟率，結(jié)果見圖4。

由圖4 可知：與未加入流動改進劑的空白樣相比，在低于原油凝固點的溫度條件下，加入流動改進劑后，原油的結(jié)蠟率僅為3.15%，而隨著溫度的降低，空白樣品的結(jié)蠟量增多?？梢?，流動改進劑在溫度較低時，防蠟效果較為明顯。加入流動改進劑能在低溫時降低原油結(jié)蠟，達到防蠟的效果，增加原油流動性。

圖4 流動改進劑對防蠟效果的影響

2.4 降低原油屈服值

通過加入流動改進劑來抑制原油中蠟晶體的生長，在宏觀上表現(xiàn)為原油黏度下降或者凝點有所降低。所以，可以用原油的屈服值來宏觀表征流動改進劑對蠟晶體生長的抑制作用。

低溫原油在恒定剪切速率作用下，在初始階段剪切應力隨剪切時間的推移而增大，當增大到一定值時，剪切應力陡然降低，其中最大的剪切應力值被定義為靜屈服值，它在一定程度上反映管線停輸再啟動壓力的大?。?0］。依據(jù)行業(yè)標準SY/T 7547—2014《原油屈服值的測定 旋轉(zhuǎn)黏度計法》開展原油屈服值測定，結(jié)果見圖5。

圖5 加入流動改進劑后原油靜屈服值變化

由圖5 可知：加入流動改進劑后，原油的剪切應力明顯降低，即明顯降低了原油的靜屈服值，由原油的1 239.8 Pa 降低至加劑原油的808.2 Pa，且到達靜屈服值的時間縮短了7 min。由此可見，該流動改進劑能有效降低原油的靜屈服值。

2.5 不影響原油后續(xù)脫水

在油井中添加的化學試劑可能給采出液站內(nèi)脫水處理帶來不利，本文研究的流動改進劑具有形成“擬乳狀液”的特點。為了考察其靜置狀態(tài)的脫水能力，開展加劑原油脫水實驗，乳狀液脫水測試參照SY/T 5281—2000中的方法。

在50 ℃條件下，考察原油和加劑原油在不同時間下的脫水率，結(jié)果見表2。由表2 可知：加入流動改進劑后靜置10 min 脫水率達到94.4%。從界面情況及水相清晰度來看，原油樣的界面不齊，出現(xiàn)原油掛壁；加入流動改進劑后樣品界面較齊，原油掛壁量少，水相較清。因此，流動改進劑的加入不但不會對原油脫水造成影響，而且還有助于原油脫水，使脫出的水更加清澈。

表2 流動改進劑對原油脫水的影響

3 現(xiàn)場應用

流動改進劑能夠大幅度降低原油黏度，應用后采出原油黏度降低70%以上，中頻加熱井有效縮短中頻開啟時間，井口回壓下降10%～50%，采油井電加熱桿停用，生產(chǎn)運行穩(wěn)定，最大載荷降幅在10%以上。另外，應用流動改進劑后減少了掃線、檢泵等常規(guī)措施的次數(shù)，具體效果如下。

3.1 降低原油黏度

分別取X5-29井加入流動改進劑前后的現(xiàn)場油樣，利用流變儀測試黏度-溫度曲線［11］，結(jié)果如圖6所示。

由圖6 可知：在低溫條件下，加入流動改進劑后，加劑原油的降黏率在99%以上，原油黏度顯著降低，流動性增強。

圖6 X5-29井加劑前后油樣黏度對比

3.2 降低井口回壓

M20 區(qū)塊3 口加劑井閔20-8、閔20-34、閔20-43 于2020年6月21月加入流動改進劑后，考察回壓情況，結(jié)果見圖7。

圖7 M20區(qū)塊3口井加劑前后回壓曲線

由圖7 可知：加入流動改進劑后，井口的回壓降低30%以上，而加劑前回壓的最高值達到1.9 MPa，加劑穩(wěn)定后最高1.0 MPa，穩(wěn)定在0.7～1.0 MPa，現(xiàn)場縮短中頻開啟時間，采輸能耗明顯降低，測算單個中頻控制點日節(jié)能約400千瓦時。

3.3 降低抽油機載荷

在X5-29 井加入流動改進劑后，井口回壓從1.4 MPa降至0.9 MPa，井口溫度從41 ℃降至32 ℃，效果突出，分別錄取抽油機在加劑前后的現(xiàn)場示功圖，結(jié)果見圖8。

由圖8 可知：在加入流動改進劑后，抽油機示功圖的面積變小，光桿功率下降10%以上，最大載荷下降9.58%。

圖8 X5-29井加入流動改進劑前后示功對比

4 結(jié)論

1）通過加入流動改進劑，原油降黏率超過70%，轉(zhuǎn)相點含水率降低15%，且不影響原油后續(xù)站內(nèi)處理，有利于采出液常溫采輸，降低生產(chǎn)能耗。

2）將流動改進劑現(xiàn)場應用后，采出原油黏度降低99%，對于中頻加熱井有效縮短中頻開啟時間，電加熱桿停用，生產(chǎn)運行穩(wěn)定，有效減少采輸能耗。