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石油天然气学报2012年2月第34卷第2期
Journal of Oil and Gas Technology Feb 2012 Vol 34 No. 2
河南古城稠油复合催化降粘剂优化探索
赵长喜(中石化河南油田分公司工程技术研究院,河南南阳473132)
郑延成(长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州434023)
程红,孙爱琼,李四清(中石化河南油田分公司工程技术研究院,河南南阳473132)
[摘要]稠油岩度高,在蒸汽驱后期由于温度下降,粘度大幅上升,使得稠油难以开采。为了充分利用蒸
汽驱的热能,通过测试加前后稠油的粘度,筛选了辅助催化剂SA和高温催化剂CT6,并与互溶剂一起
复合进行正交试验,优选了催化降粘体系CHA。试验结果表明,在含水40%的古城原油中加入0.47%
CHA.在180℃下反应24h后粘度由原始的182400mPa?s下降到380mPa?s,降粘率达到99.8%以上,
油胶质和沥青质含量分别下降10.9%和8.4%,当反应温度升到240℃时胶质和沥青质含量分别下降
12.5%和23.2%。
关键词]河南油田;稠油;热采:催化剂;族组成
[中图分类号]TE254.4
[文献标识码]A[文章编号]1000-9752(2012)02-0224-04
特超稠油是指粘度大于100omPa?s的脱气原油,其突出特点是含沥青质、胶质高。由于稠油粘
度特別高,流动阻力大,仪依靠注蒸汽热采难以实现在地层的流动和井筒的举升。日前国内外在稠油开
采过程中所采用的降粘方法主要有-5:摻稀油法、加热法(热水驱、蒸汽吞吐和蒸汽驱)、活性剂乳
化降粘法、降凝剂降粘法以及稠油改质降粘等。摻稀油法、加热法和乳化降粘法对稠油的分子结构没有
改变,属于物理降粘;降凝剂降粘法只对含蜡量高导致的原油流动性变差的原油才有效,对于含有高沥
青质和胶质的稠油的降粘效果差;而稠油的改质降粘法可使稠油的分子结构发生变化,主要表现在稠油
中部分大分子量的物质在稠油催化剂作用下其中的C-S键或较弱的C一C键断链造成分子量减小、使
沥青质含量降低,从而降低稠油粘度。因此高粘度重质稠油的开釆是扩大石油资源利用的重要途径。
笔者针对河南油田稠油油藏的特点,筛选了重金属盐催化剂和分散为主的辅助催化剂对河南古城原
油进行改质,从而改变稠油结构组成,彻底降低原油粘度。
1原油组成分析
对G51625井和GJ51523井的稠油组成进行分析,试验结果表明,GJ51625井的稠油饱和分、芳香
分、胶质和沥青质含量分别为45.18%、22.4%、17.23%和15.15%,GJ51523井稠油的上述四组分
含量分别为37.78%、13.60%、41.06%和7.56%。2种原油在40C时的粘度分别为182400、
23700mPa?s。可见胶质和沥青质含量高是造成稠油流动性差的主要原因。下面选择GJ51625井稠油作
为评选催化降粘剂的试验用油
2辅助催化剂确定
2.1单一辅助催化剂的筛选
辅助催化剂的主要作用是为了将主催化剂顺利注入地层,使主催化剂能更好地分散在稠油中,防止
[收稿日期]2011-12-22
作者筒介]赵长惑(1970-),男,1993年大学毕业,硕士,高级工程师,现主要从事采油工艺研究及管理工作。
第34卷第2期
赵长喜等:河南古城稠油复合催化降粘剂优化探索
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油水各自成团聚集、降低催化效果,因此要求它具有一定的降低流动阻力,使油水之间能相互分散形成
水包油乳状液,并与地层流体、矿物有较好的配伍性。该研究选取具有一定抗温性能的阴离子和非离子
表面活性剂作为辅助催化剂:木质素磺酸盐、碳链长度为18和16的脂肪醇聚氧乙烯醚(EO数为9
15)、烷基苯瞇羧酸盐和重烷基苯磺酸钠等,记为MS1~7。
将G51625井稠油与表面活性剂水溶液按油水比为65:35的质量比(体系中活性剂用量0.5%)混
合,充分搅拌,用DVI+型旋转粘度计测量乳状液40℃粘度,以降粘率高低选择活性剂。试验结果见
表1
表1不同活性剂的降粘效果
活性剂种类
MS1
MS2
MS3
MS4
MS5
MS
降粘率/%
92.00
87.94
77.20
70.98
62.96
可以看出,活性剂MS1、MS2的降粘率都达到了85%以上,降粘效果较好。故选择活性剂MS1、
MS2作为该试验的活性剂最优配比的种类,以确定活性剂的最佳组成配方。单独用MS1时降粘率
92.00%,粘度为1896mPa?s。
2.2辅助催化剂组成配方优化
通过定性定量试验,将选出的MS1、MS2与互溶剂(二乙二醇丁醚HRA)按照3因素3水平进行
配方优化试验。按照试验方案中质量份数混合成50%的水溶液,将其加入到含水40%的原油中使其占
原油的有效含量达到0.5%,测试50℃下的降粘率来评价配方的优劣,试验结果见表2。
表2正交试验结果
试验序号
试验方案
溶液
50℃降粘率
HRA (A)
MSI (B)
MS2 (C)
混合情况
46846
15
均均均均均均均均均
42483237
15
88.1
K1/%
88.0
94.4
优化组成
A3B2C2
注:K」、K2、K3分别为因素的3个水平的试验结果之和的平均值;R为3个水平的级差
试验结果表明,所有配制的溶液相容性好,无分层现象。降粘率越大,降粘效果越好,根据降粘率
分析可知正交试验优化配方为A2B2C2,即10%HIRA+6%MS1+6%MS2,命名为SA,此时含水原油
在40℃的粘度为45mPa?s,表明形成了低粘度的水包油乳状液
3复合催化剂降粘剂确定
1单一催化剂的筛选
试验用催化剂为金属络合物(如尿素络合物)或有机金属盐~?,有羧酸钴、镍、锌盐(CT1~3)、
乙酰丙酮钼、油酸锰以及镍与钼盐混合物(CT4~6)。由于稠油中含有一定量的有机酸,加入破AK有
助于油在水中分散。将催化剂与活性助剂AK混合后,加到原油中,使催化剂和AK加量分别占原油质