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稠油降粘技术研发及应用-江建林

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稠油降粘 技术 研发 应用 江建林
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稠油降粘技术研发及应用 中国石化石油化工科学研究院 2014年 5月 内 容  主要项目  研发工作进展 稠油化学(辅助)吞吐技术 稠油降黏举升技术 稠油降黏输送技术  需要协调的问题及下步工作安排 稠油降粘相关技术研发 油 藏 降黏冷采 化学降黏辅助蒸吞吐 催化改质降黏 井筒举升 乳化降黏 油溶性降黏 解堵抑堵 掺稀稳定 地面集输 乳化降黏 催化降黏 3 主要项目 技术类型 项目名称 时间 油藏化学 (辅助 )吞吐 胜利 陈 373、王 146稠 油热复合 化学降黏吞吐 2011利 埕南 91油藏 水热催化 降粘 2011蒙 毛 1毛 8稠油化学降黏辅助蒸汽吞吐 2012利稠油新型 高效低聚驱油剂 研制 2013- 井筒举升 塔河超稠油 井筒乳化 降粘 2009- 塔河稠油 井筒 解 堵抑堵 剂 2012面集输 塔河 地面 催化 改质 降粘 2011原濮深 18油 掺稀稳定 剂 技术 2012 研究背景:  胜利油田稠油热采井多进入高轮次吞吐阶段 ,效果变差 , 部分井油汽比小于 处于吞吐经济极限 以下  需要研制耐温 280℃ 左右 , 耐盐 ( 总矿化度15,000、 钙镁总浓度 1,500) 更强的降粘剂辅助稠油开采 稠油热复合化学降粘剂研制 研发工作进展 — 化学吞吐 (一 ) 总体实施效果 胜利油田累计实施 55井次,增油 30,182 t,项目已经 完成鉴定 胜利稠油化学强化冷、热采降粘技术 研发工作进展 — 化学吞吐 (一 ) 02000400060008000100001200014000160001800020000微乳液 + 蒸汽 微乳液 + 蒸汽 + 氮气 微乳液12 37 6610 540 480 7320199802882井次单井平均 (t )累计增油( t)项目实施后,该井日产油提高 4.4 t,本周期累积增油 891 t,热采油汽比提高 t/果理想 适用范围: 多轮次吞吐后 、 供液充足,能量高 的井 ( 1) 微乳液辅助蒸汽吞吐 5研发工作进展 — 化学吞吐 (一 ) 胜利稠油化学强化冷、热采降粘技术 开发初期效果好 多轮次效果变差 微乳液辅助改善效果 无措施效果变差 项目实施前该井日产油 4.0 t,实施后 峰值日油超过 10.9 t,平均日油超过 8.7 t,本周期累计采油 1,215 t, 效果较理想 ( 2)氮气 /微乳液 辅助蒸汽吞吐 5研发工作进展 — 化学吞吐 (一 ) 适用范围: 供液能力差 的井 单纯蒸汽效果差 氮气辅助改善效果 微乳液复合氮气效果明显 胜利稠油化学强化冷、热采降粘技术 实施前该井不产油,实施后 峰值日油超过 10.0 t,平均日油超过 5.0 t,本周期累计采油 2,100 t, 效果较理想 ( 3) 强化冷采 46发工作进展 — 化学吞吐 (一 ) 适用范围: 深层低渗稠油区块,前期冷采试油无自然产能 微乳液复合二氧化碳强化冷采实现经济动用 冷采泄压后转热采效果不理想 胜利稠油化学强化冷、热采降粘技术  研究背景: 毛 1、 8块油藏特征: 油藏埋深: 500~ 1,000m 温度: 40~ 50℃ 原油粘度: 500~ 20,000s 油层薄:保温效果差 存在问题: 目前使用的乳化降粘剂低温乳化效果差  研究思路:  低温 亲油性 适当、 临界胶束温度 较低  低温条件下乳化能力强 10 内蒙探区稠油化学降粘技术 研发工作进展 — 化学吞吐 (二 ) 编号 取样井 粘度 /0℃ 降粘率 /% 1 ,618 5,070 ,649 ,967 发的乳化降粘剂在常温下可以乳化稠油 , 当剂量 , 降粘率均 > 97%, 不同稠油区块原油粘度 ≤ 150 加剂量 内蒙探区稠油化学降粘技术 化学降粘剂效果 研发工作进展 — 化学吞吐 (二 ) 020406080100120140160180200050010001500200025003000350020 30 40 50 60 70 80 90 100 黏度,℃原始黏度乳化后黏度乳化后显微照片( 400倍) 研制的 乳化 降黏剂可乳化油藏 原油 ,使采出液 含水下降 15%左右,采收率 提高9%~ 15% 试验号 渗透率/隙度/% 原始含油饱和度/% 原油粘度/验温度/℃ 乳化降粘剂提高采收率 /% 1 710 26 060 40 9 2 720 31 210 60 15 3 756 26 40 80 10 黏剂、 蒙探区稠油化学降粘技术 毛 8块不同温度的驱油效率 研发工作进展 — 化学吞吐 (二 ) 注降粘剂 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 采收率(%)/含水率(%)注入倍数( 80℃ 毛 8块驱 油试验 采收率 % 含水率 % 0 5 10 15 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 压力(*10入倍数( 80℃ 乳化剂驱油试验 压力变化 压力 乳化降黏剂在多孔介质中可使原油乳化 , 使注入压力上升 , 波及效率和洗油效率提高 含水由 97%降至 80%, 采收率提高 10%。 含水由 99% 下降为 70% , 采收率提高 10%。 含水由 100%下降为 采收率提高 内蒙探区稠油化学降粘技术 多轮次注入降粘剂对采收率影响 研发工作进展 — 化学吞吐 (二 ) 注降粘剂 注降粘剂 吉 1井周期 注入 参数对比 井号 周 期 热采方 式 注汽日期 注汽情况 降粘剂 (t) t) 防膨剂(104注汽压力(干度 (%) 温度 (℃) 注入量 (t) 焖井时间 (h) 备注 吉 1 1 0 200 20 537006 95 2 5 20 038956 50 套管伴注氮气 3 5 180 027518 39 氮气泡沫堵水 4 0 017054 25 氮气泡沫堵水 水溶性降粘剂试验 内蒙探区稠油化学降粘技术 毛 8块 研发工作进展 — 化学吞吐 (二 ) 本轮注入降粘剂后峰值产油量达到 d,含水明显下降,累计产油 490t 内蒙探区稠油化学降粘技术 研发工作进展 — 化学吞吐 (二 ) 油样 水样 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 0102030405060708090100日产液,日产油/%含水/%含水( % ) 日产液 ( m 3 ) 日产油 ( t )周期 1 周期 2 周期 3 周期 4 周期 5 降黏剂 内蒙探区稠油化学降粘技术 研发工作进展 — 化学吞吐 (二 ) 油样 水样 周期 生产周期 (d) 产液 (产油 (t) 油汽比 1 311 203 359 89 250 90 注水溶性降黏剂 ,降低了降黏剂用量 ,吞吐回采 初期获得了高产 ,产出液乳化 降黏作用明显,但后期产液产油下降较快。主要原因可能在于本次降黏剂以高浓度段塞注入,处理油层半径较小, 需要进一步优化工艺条件,开展进一步试验。 . . . 新型低聚驱油剂分子 传统单链驱油剂分子 二聚型驱油剂分子  低聚驱油剂特点: 用量少 、 洗油效率高 、 耐温性好  研究思路: 受二聚驱油剂分子结构启发 , 用化学键联接多个单链分子形成新型高效低聚驱油剂分子 新型高效低聚驱油剂 研制 研发工作进展 — 化学吞吐 (三 ) 200200 聚驱油剂浓度: 500– 3000 矿化度 : 10000 低聚驱油剂水溶液透射电镜试验结果 胶束: 直径 1~ 2 泡: 直径 20~ 500 至微米级的巨大囊泡 对原油的增容能力 新型高效低聚驱油剂 研制 低聚驱油剂驱油机理初步研究 研发工作进展 — 化学吞吐 (三 ) 19 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 0 1 0 0 . 0 500000 . 1 9 5 . 5 9 6 . 8 3 2 . 6 7 0 . 8 9 0 . 5 4 9 . 1 6 5 . 3 9 0 . 5 静态洗油率 /%低聚型 阴离子型 阴 - 非离子型新型高效低聚驱油剂 研制 研发工作进展 — 化学吞吐 (三 ) 低聚驱油剂驱油机理初步研究 低聚驱油剂具有 低临界胶束浓度 , 低浓度条件下 高洗油率 新型高效低聚驱油剂 研制 低聚驱油剂岩心驱替试验结果 研发工作进展 — 化学吞吐 (三 ) 岩心驱替 试验条件 低聚驱油剂 浓度 /对水驱 提高采收率 /% 实验温度: 60℃ 饱和油样: 胜利沾 3稠油 驱替速度: 00 实验温度: 60℃ 饱和油样:中海油服 24 驱替速度: 3mL/,000 实验温度: 60℃ 饱和油样: 胜利沾 3稠油 驱替速度: ,000 研究目标 开发适合稠油油藏中,较低温度下催化降粘技术 探索水热催化降粘机理 研究思路 对影响稠油粘度的主要组分 行 催化分解 ,从而降低稠油粘度。 稠油油藏水热催化降粘技术研究 研发工作进展 — 化学吞吐 (四 ) 1983年, 加拿大科学家 属无机盐 存在时,利用蒸汽处理油砂过程中观察到稠油重质组分发生部分裂解, 提出 稠油 水热裂解 的概念 相关研究相对较少,提出 油藏催化降黏 的概念,开始了 模型化合物 及 供氢剂 的机理研究,中国学者开始报道以 国内稠油 为研究对象的相关研究成果 国内大量研究者相继跟进,发展了若干系列的稠油水热催化降黏剂,如 油溶性金属盐、金属配合物、纳米镍催化剂、离子液体催化剂等 ,并出现单井试验的报道,效果较好,但 地层普适性差 相关研究对作用的目标稠油更有 针对性 ,综合考虑催化剂性能和现场实施工艺,发展了 降黏效果 较好并 易于注入 的 两亲型降黏剂, 现场单井试验效果良好 1980s 1990s 2000s 2010s 研发工作进展 — 化学吞吐 胜利稠油油藏水热催化降粘技术研究 水热催化剂研发历程 2 7 . 2 %3 6 . 8 %4 3 . 8 %3 5 . 2 %- 1 5 . 2 %- 2 0 . 0 %- 1 0 . 0 %0 . 0 %1 0 . 0 %2 0 . 0 %3 0 . 0 %4 0 . 0 %5 0 . 0 %催化剂 1 催化剂 2 催化剂 3 催化剂 4 催化剂 5降黏率催化剂 主剂 确定为催化剂 4 3 5 . 2 %4 9 . 6 %5 1 . 2 %4 3 . 4 %5 5 . 3 %4 7 . 5 %4 2 . 1 %4 8 . 8 %2 0 . 0 %0 . 0 %1 0 . 0 %2 0 . 0 %3 0 . 0 %4 0 . 0 %5 0 . 0 %6 0 . 0 %催化剂 4 4+ 助剂 A 4+ 助剂 B 4+ 助剂 C 4+ 助剂 A + B 4+ 助剂 A + C 4+ 助剂 B + C 4+ 十氢萘 助剂 A+和助剂复配 胜利稠油油藏水热催化降粘技术研究 催化剂体系确定 研发工作进展 — 化学吞吐 (四 ) 5 6 . 1 %4 0 . 0 %4 5 . 0 %5 0 . 0 %5 5 . 0 %6 0 . 0 %100 150 200 250 300反应温度 / ℃降黏率反应温度对降 粘 率的影响 5 5 . 1 %3 0 . 0 %4 0 . 0 %5 0 . 0 %6 0 . 0 %7 0 . 0 %0 0 . 4 0 . 8 1 . 2 1 . 6 2 2 . 4 2 . 8催化剂加入量 /%降黏率催化剂加量对降 粘 率的影响 6 5 . 0 %4 0 . 0 %5 0 . 0 %6 0 . 0 %7 0 . 0 %0 10 20 30 40 50反应时间 /降 粘 率的影响 催化体系用量: 反应温度: 200℃ 反应时间: 20h 降粘率: 胜利稠油油藏水热催化降粘技术研究 催化体系使用工艺参数 研发工作进展 — 化学吞吐 (四 ) 空白驱替: 伴注驱替: 段塞驱替: 与空白条件相比 , 药剂伴注和段塞驱替提高驱油效率 约 7~9个百分点;伴注药剂降粘率为 段塞式注入药剂降粘率达到 油样 50℃ 粘度 / s 降粘率 /% 原油 61,700 白驱替 56,800 注驱替 24,060 塞驱替 12,210 利稠油油藏水热催化降粘技术研究 模拟驱替试验 研发工作进展 — 化学吞吐 (四 ) 胜利稠油油藏水热催化降粘技术研究 现场实施效果 采油厂 井号 措施前 措施后 累计增油 /t 日液 /油 /t 含水 /% 日液 /油 /t 含水 /% 滨南 单 5645 单 566 212 河口 埕南 91井 88 埕南 91井 14 陈 238 371 陈 2672 催化剂辅助蒸汽吞吐实施 6井次 , 累计增油 1,802t, 平均单井增油 300t 研发工作进展 — 化学吞吐 (四 ) 27 胜利稠油油藏水热催化降粘技术研究 现场实施典型井 埕南 91井日产液量变化 埕南 91井日产油量变化 13年 5月 16日至 6月 7日催化降粘施工 , 催化降粘剂采用前置注入和伴蒸汽段塞注入方式 。 本周期累注蒸汽 2826t, 到 13年 10月 25日 , 考虑自然递减 , 与上轮对比 , 同等注入条件下已 累计增油 288t, 增加 油气比 发工作进展 — 化学吞吐 (四 )  研究背景 原油 沥青质质量分数 /% 胶质质量 分数 /% m(胶质 )/ m(沥青质 ) 饱和烃质量分数 /% 芳烃质量 分数 /% m(饱和烃 )/ m(芳烃 ) 河稀油 :1混合油 河油田十区稠油及掺稀用油性质 塔河十区稠油 胶质含量低 ,掺稀油 饱和烃 /芳烃比例高 ,混合后沥青质易析出 塔河稠油井解堵抑堵剂研究 研发工作进展 — 井筒举升 解堵抑堵剂性能评价 不同化学剂对 不溶物为无机固体 ) , 馏分油的溶解率均不到 65%, 稀油对堵塞物几乎不溶 不同化学剂对 g, 对比剂 分别仅为 g 塔河稠油井解堵抑堵剂研究 研发工作进展 — 井筒举升  解堵抑堵剂性能评价 在 40 ~ 100℃ 范围内,温度基本不影响 添加 20%原油破乳无影响 塔河稠油井解堵抑堵剂研究 研发工作进展 — 井筒举升  研究背景: 资源量大、流动性差、采输困难、稀油不足 外输油 水热催化降粘 回掺 外输  研究目的: 稠油地面水热催化改质降粘技术 研发工作进展 — 地面集输 中试规模 批处理量约 试验原油 塔河外输原油 工艺流程 外输原油与催化剂预热至一定温度 , 进入反应器反应一定时间 , 冷却 , 泄油 稠油地面水热催化改质降粘技术 研发工作进展 — 地面集输 外输原油在 160℃ 、反应 6h,催化降粘率达到 相同条件的热降黏率仅为 稠油地面水热催化改质降粘技术 研发工作进展 — 地面集输 80 120 160 200 降黏率/%反应温度 /℃ 降黏率/%催化剂加入量 /% 2 4 6 8 10 降黏率/%反应时间 /h 0400800120016002000热降黏 催化降黏黏度/(始油样静置 30 d 后油样34 5年主要工作 序号 技术名称 技术难点 应用情况 1 乳化降黏技术 高矿盐水对超稠油的乳化 西北油田,完全替代稀油 2 油溶性降黏技术 胶质沥青质聚集体解聚 西北油田,稀油降幅 ≥ 40% 3 热复合化学降黏技术 降黏剂的耐高温 胜利油田,增油效果显著 4 化学强化冷采技术 冷采条件稠油降黏 胜利油田,增油效果显著 5 水热催化降黏技术 低温反应的催化剂活性 胜利油田,正在进行单井试验 6 催化降黏集输技术 催化反应过程的结焦 胜利油田、西北油田,准备进行中试 需要协调问题及下步工作安排 油田 名称 需协调问题 西北油田 稠 油地面水热催化改质降粘 技术 工业化试验 胜利油田 进一步开展 水热 催化降粘 技术 的 工艺研究, 扩大试验范围 中原油田 内蒙探区稠油 化学 降黏试验经费 不足 , 未扩大 试验范围 河南油田 进行 耐 高温高盐 乳化 降黏技术单井 试验 需要协调问题及下步工作安排 油田 名称 下 步 工作 西北油田 降黏剂技术推广应用 稠油井解堵抑堵技术现场 试验 胜利油田 扩大热复合 化学 降黏 技术 应用 范围 ,进一步完善施工工艺 进一步开展 水热 催化降粘 技术 的 工艺研究, 扩大试验范围 完成 新型高效 低聚驱油剂技术 单井试验 ,验证效果 中原油田 内蒙探区稠油 化学 降黏 扩大 试验范围 河南油田 进行 耐 高温高盐 乳化 降黏技术单井 试验 结束语 石科院在总部的关心和大力支持下 , 通过与油田企业的通力合作 , 在稠油降黏等技术研发方面取得了一些进展 , 积累了经验 , 科研工作已全面有序开展 。 希望继续在总部领导下与油田企业合作攻关 , 研发更具竞争力的油田化学剂新技术 , 为提高采收率做出我们应有的贡献 ! 37 38 谢谢
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