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        適合超稠油油藏的新型復(fù)合降黏劑優(yōu)選及性能評價

        2021-12-03 08:14:32劉子赫
        化學(xué)工程師 2021年11期
        關(guān)鍵詞:效果評價

        劉子赫

        (長江大學(xué) 石油工程學(xué)院,湖北 武漢430100)

        我國的稠油資源相對比較豐富,且分布范圍較廣,主要集中在塔里木盆地、渤海灣盆地以及松遼盆地等地區(qū),稠油資源儲量大約占整體原油資源的30%左右。然而與常規(guī)原油資源相比,稠油通常具有黏度高及比重大的特點,導(dǎo)致其流動性較差,提高了勘探開發(fā)的難度[1-5]。因此,如何降低稠油的黏度,提高其流動性,從而提高稠油以及超稠油油藏的開采效率,受到越來越多石油工作者的重視。

        目前,針對稠油油藏開采以及集輸過程中的降黏方法主要包括加熱降黏法、化學(xué)降黏法、摻稀油降黏法以及微生物降黏法等[6-10]。其中加熱降黏法主要包括稠油熱采(蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)以及火燒油層等)和加熱降黏集輸?shù)龋祟惙椒m然可以有效提高稠油油藏的開采及集輸效率,但卻具有成本較高的缺點,從而影響了其大規(guī)模的推廣應(yīng)用;摻稀降黏法操作工藝相對簡單,降黏效果好,但由于輕質(zhì)油資源稀缺,導(dǎo)致其運行成本增大;微生物降黏法的研究及報道相對較少,由于微生物的培養(yǎng)比較繁瑣,并且其適應(yīng)性往往會受到比較大的限制,無法推廣應(yīng)用;化學(xué)降黏法通過在稠油中加入化學(xué)藥劑(水溶性降黏劑或油溶性降黏劑等)來降低稠油黏度[11-14],具有成本低、工藝簡單以及降黏效果好的優(yōu)點,是目前各大稠油油藏應(yīng)用及研究相對較多的技術(shù)之一,具備比較好的推廣應(yīng)用前景。因此,本文以西部某稠油油藏為研究對象,針對超稠油原油樣品黏度高的特點,通過單一降黏劑的優(yōu)選,并與表面活性劑進行復(fù)配,研究了一種新型復(fù)合降黏劑,并評價了其耐溫抗鹽性能,為超稠油油藏的高效開發(fā)提供一定的參考。

        1 實驗部分

        1.1 材料及儀器

        水溶性降黏劑JNS-1、JNS-2、JNS-3、JNS-4和JNS-5(有效質(zhì)量分數(shù)均大于80%,實驗室自制);表面活性劑SDS(工業(yè)品 河南升華化工產(chǎn)品有限公司);表面活性劑CTAB(工業(yè)品 上海潤成生物科技有限公司);表面活性劑LS-1(工業(yè)品 蘇州源泰潤化工有限公司);不同礦化度模擬地層水(使用無機鹽與蒸餾水按比例配置);超稠油原油樣品,取自西部某稠油油田現(xiàn)場,具體物性參數(shù)見表1。

        表1 實驗用超稠油樣品物性Tab.1 Physical properties of experimental super heavy oil samples

        NDJ-5S型布氏旋轉(zhuǎn)粘度計(廣州科域新材料科技有限公司);HH-80型恒溫水浴鍋(常州市億能實驗儀器廠);JFS-1500型實驗室勻速攪拌器(上海高致精密儀器有限公司);ZT-2133型小型高溫老化試驗箱(廣東中天儀器股份有限公司);316型不銹鋼材質(zhì)高溫陳化釜(山東美科儀器有限公司)。

        1.2 實驗方法

        1.2.1 稠油降黏率的評價方法 參照中國石化集團勝利石油管理局企業(yè)標準Q/SH1020 1519-2016《稠油降粘劑通用技術(shù)條件》中降黏率的測定方法,首先,在50℃下測定超稠油樣品的初始黏度值,然后,在280g超稠油樣品中加入120g的降黏劑水溶液,在50℃水浴鍋中恒溫1h,并使用攪拌器在250r·min-1的條件下攪拌2min,然后,迅速測定其黏度值,與初始黏度相比計算降黏劑的降黏率。

        1.2.2 復(fù)合降黏劑耐溫抗鹽性能評價方法 使用不同礦化度的模擬地層水配制復(fù)合降黏劑溶液,然后將其在不同溫度條件下放置老化24h后,按1.2.1中的方法評價復(fù)合降黏劑的降黏率變化情況,以此評價復(fù)合降黏劑的耐溫抗鹽性能。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 單一降黏劑降黏效果

        使用礦化度為20000mg·L-1的模擬地層水分別配制不同質(zhì)量濃度的降黏劑溶液,再按照1.2.1中的實驗方法,評價了單一降黏劑對目標區(qū)塊超稠油樣品的降黏效果,實驗結(jié)果見圖1。

        圖1 單一降黏劑降黏效果Fig.1 Viscosity reduction effect of single viscosity reducer

        由圖1可以看出,隨著降黏劑加量的不斷增大,不同類型降黏劑對超稠油樣品的降黏效果呈現(xiàn)出不同的變化趨勢,對于降黏劑JNS-1、JNS-2和JNS-5而言,隨著降黏劑質(zhì)量分數(shù)的不斷增大,降黏率呈現(xiàn)出“先增大后減小”的趨勢;而對于降黏劑JNS-3和JNS-4而言,隨著降黏劑質(zhì)量分數(shù)的不斷增大,降黏率呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢。其中降黏劑JNS-3和JNS-5對目標區(qū)塊超稠油的降黏效果相對較好,當(dāng)其質(zhì)量分數(shù)為0.5%時,降黏率均可以達到95%以上。因此,后面選擇降黏劑JNS-3和JNS-5繼續(xù)開展與表面活性劑復(fù)配后降黏效果的評價。

        2.2 降黏劑與表面活性劑復(fù)配后降黏效果

        參考2.1中的優(yōu)選實驗結(jié)果,將降黏劑JNS-3和JNS-5分別與不同類型的表面活性劑按不同比例復(fù)配后,再按照1.2.1中的實驗方法,評價復(fù)合降黏劑的降黏效果,實驗用水為礦化度為20000mg·L-1的模擬地層水。實驗結(jié)果見表2。

        由表2可以看出,兩種降黏劑JNS-3和JNS-5分別與不同類型的表面活性劑復(fù)配后,降黏率均在95%以上,其中降黏劑JNS-5與非離子型表面活性劑LS-1復(fù)配的效果最好,當(dāng)復(fù)配比例為0.5%JNS-5+0.5%LS-1時,降黏率可以達到99.7%,起到了良好的降黏效果。因此,選擇新型復(fù)合降黏劑的配方為:0.5%JNS-5+0.5%LS-1。

        表2 降黏劑與表面活性劑復(fù)配后降黏效果Tab.2 Effect of viscosity reducer and surfactanton viscosity reduction

        2.3 復(fù)合降黏劑體系耐溫抗鹽性能

        2.3.1 耐溫性能 按2.2中優(yōu)選的配方,使用礦化度為20000mg·L-1的模擬地層水配制復(fù)合降黏劑溶液,然后按照1.2.2中的實驗方法,將復(fù)合降黏劑溶液在不同的溫度下老化24h后,再評價其降黏效果,實驗結(jié)果見圖2。

        由圖2可以看出,新型復(fù)合降黏劑溶液分別經(jīng)過100、120和140℃老化后,降黏率與未老化時相同,均可以達到99.7%;而降黏劑溶液分別經(jīng)過160和180℃老化后,降黏率有所降低,但降低的幅度較小,當(dāng)老化溫度為180℃時,新型復(fù)合降黏劑溶液對目標區(qū)塊超稠油樣品的降黏率仍可以達到99.5%,能夠滿足中國石化集團勝利石油管理局企業(yè)標準Q/SH1020 1519-2016《稠油降黏劑通用技術(shù)條件》中對降黏劑性能的要求。說明研究的新型復(fù)合降黏劑體系具有良好的耐溫性能。

        圖2 復(fù)合降黏劑體系耐溫性能評價結(jié)果Fig.2 Evaluation result of temperature resistance of composite viscosity reducer system

        2.3.2 抗鹽性能 按2.2中優(yōu)選的配方,分別使用不同礦化度的模擬地層水配制復(fù)合降黏劑溶液,然后將其降黏劑溶液分別在180℃下放置老化24h后,再評價復(fù)合降黏劑對目標區(qū)塊超稠油樣品的降黏率,實驗結(jié)果見圖3。

        由圖3可以看出,隨著模擬地層水礦化度的不斷升高,復(fù)合降黏劑溶液的降黏效果有所下降,當(dāng)模擬地層水礦化度小于50000mg·L-1時,復(fù)合降黏劑溶液的降黏效果降低幅度不大,當(dāng)?shù)V化度為50000mg·L-1時,復(fù)合降黏劑對超稠油樣品的降黏率仍可以達到99.5%,能夠滿足上述標準的要求。而當(dāng)模擬地層水礦化度達到60000mg·L-1時,復(fù)合降黏劑的降黏效果下降明顯,降黏率下降到99%以下,但仍能保持在98%以上。這說明研究的新型復(fù)合降黏劑溶液不僅具有良好的耐溫性能,還具有較好的抗鹽性能,能夠確保其在高溫、高礦化度稠油油藏環(huán)境下發(fā)揮良好的降黏作用。

        圖3 復(fù)合降黏劑體系抗鹽性能評價結(jié)果Fig.3 Evaluation result of salt resistance of composite viscosity reducer system

        3 結(jié)論

        (1)單一降黏劑優(yōu)選評價實驗結(jié)果表明,降黏劑JNS-3和JNS-5對超稠油的降黏效果相對較好,當(dāng)其質(zhì)量分數(shù)為0.5%時,降黏率可以達到95%以上。

        (2)復(fù)合降黏劑優(yōu)選評價實驗結(jié)果表明,降黏劑JNS-5與非離子表面活性劑LS-1復(fù)配時效果最好,當(dāng)其配方為0.5%JNS-5+0.5%LS-1時,對超稠油的降黏率可以達到99%上。

        (3)新型復(fù)合降黏劑具有良好的耐溫抗鹽性能,在溫度為180℃、礦化度為50000mg·L-1的條件下老化24h后,對超稠油的降黏率仍能達到99%以上,能夠滿足超稠油油藏降黏開發(fā)的需求。

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