压裂降粘技术研究

俞天录(新疆油田公司准东采油厂 新疆 阜康 831511)

准东地区存在大量的稠油资源。由于该区构造复杂，油质粘稠，地层水敏、胶结疏松，储层易出砂，埋藏较深，被视为难动用储量，到目前为止，仍没有一块被完整开发，仅是利用原有预探井、评价井在试油后开井挖潜利用。

一、压裂降粘机理

压裂降粘是在压裂过程中，利用高排量压开地层，并把降粘剂挤入地层中较远的地方，让其全部滤失在地层中，压后不随压裂液返排，使降粘剂在地层深部达到降粘目的。

压裂降粘技术主要有以下优点：

（1）深部降粘作用：降粘剂被挤入地层深部，在地层温度和降粘剂的作用下，使得稠油在地层深部开始降粘，在地层深部改变稠油的流动性，降低流动摩阻，为压后开采提供了条件。

（2）压裂降粘连做一次施工，即达到了改造地层，提高低渗油田导流能力，又达到了深部降粘作用，节约了施工费用。

二、降粘剂的筛选

稠油的特点是沥青质和胶质含量较高，并且粘度较大、使得流动阻力增大，造成开采较困难。根据目前国内外稠油标准,三台油田的稠油大都在100-10000mpa.s,属普通稠油。稠油开采过程中常用的降粘方法有，加热降粘法，水热裂解降粘法，微生物降粘法，及化学降粘法等。

目前还未发现能适用于在任何条件下，使任何特性的原油都能降底粘度的化学药剂，只有针对不同种类的原油物理特性和各种油井生产情况，我们采取不同类型的化学降粘方法。三台油田的构造复杂，埋藏较深，油藏区块分散、含油面积小、油层薄，上述方法只有化学降粘法比较适宜三台油田情况。稠油化学降粘是指在稠油中加入某种药剂起作用后，能够达到有效降低原油粘度的方法。比较常用降粘方法是在原油中加入油溶性降粘剂或加乳化剂的降粘技术。

1.油溶性降粘剂的降粘技术原理

该降粘技术是由降凝剂技术延伸出来的。降粘剂分子具有较强形成氢键的能力，当其进入沥青质片状分子和原油的胶质之间，形成了含有降粘剂分子的聚集体(形成新的氢键)，这些聚集体使得片状分子不规则堆砌，造成结构不稳定。同时，降粘剂分子通过渗透和分散作用，进入到胶质和沥青质片状分子之间，部分拆散平面重叠堆砌而成的聚集体，降低其有序排列、减小空间伸缩度，因而有效降低了稠油的粘度。

优点：油溶性降粘剂是清洁型降粘剂，相对乳化降粘，其降粘后的油品无需后续(如脱水)处理，使用方法简单，可以直接加剂降粘。

缺点：油溶型降粘剂具有很强的选择性。降粘率还不够高，且价格较高，药剂用量大。

2.水溶性降粘剂-乳化降粘技术原理

原油中含有天然乳化剂(包括沥青质、胶质、环环烷酸化合物等)，当原油中有水之后，比较容易形成油包水的乳状液（简称W/O乳状液），造成原油的粘度较大增加。乳化降粘技术的关键是在表面活性剂里加入一定量的水，形成水包油乳状液（简称O/W型乳状液），可以把高粘度的稠油变成低粘度的水包油型乳状液，使原油在流动时的高摩擦变为低摩擦，有效降低了原油的流动阻力，使粘度有了较大的降低,实现稠油的顺利开采。

O/W型乳状液的粘度大小和油的粘度没有关系，只和水的粘度有关。其粘度值随着油在乳状液中所占体积分数的增大呈指数形式增大;对于W/O乳状液则相反，其粘度与油的粘度成正比，即含水量越大，粘度越高。

根据立体几何的最佳密堆积原理，当原油中含水小于25.98%时形成稳定的W/O型乳状液，无法降低粘度；当含水在25.98%-74.02%之间时，既可以形成O/W型，又可以形成W/O型的乳状液，属于不稳定区域，控制难度太大；当含水大于74.02%时形成稳定的O/W型乳状液，是我们探索的方向。

优点：①提高原油采收率，降低了油水的流度比，转变油层岩石的表面润湿性；

②可以降低油井附近油层的堵塞。

缺点：①掺水量大，增加了后续污水处理设备的负荷；②无论哪种乳状液其稳定性都较难控制；③O/W乳状液对采油设备有一定的腐蚀性；④脱出的污水含各种化学剂，增加了对污水处理难度，增加了药剂、设备和运行的费用等；⑤增加了水敏地层防膨的难度。

3.乳化剂的筛选

对三台深层稠油油田压裂选用的乳化剂是原油乳化降粘剂，其主要成份是表面活性剂。按照分子中亲水功能基团分类，分为阴离子型乳化剂，阳离子型乳化剂、两性乳化降粘剂、非离子型乳化剂和复合型乳化剂。

阴离子型乳化剂的亲水基团能在水溶液中电离，并以阴离子方式存在。根据阴离子具体结构的不同，又可分为接酸盐型、硫酸醋盐型、磺酸盐型及磷酸盐型四类。其中磺酸盐型乳化剂在深层稠油油田开采中广泛应用。

阳离子型乳化剂的亲水基团能在水溶液中电离，并以阳离子方式存在。根据其结构的不同，可分为季馁盐型和胺盐型。在三台深层稠油开采中发现阳离子型乳化剂易于与其他化学助剂反应生成沉淀，失去或减弱其功能，因此在生产中使用较少。

两性乳化剂的亲水基团在水溶液中以阴阳两种离子形式存在，按结构又可分为氨基和氨基硫酸酷型、狡基型、氨基烷基磺酸型和氨基芳香磺酸四种类型。

非离子型乳化剂因其在原油中的降粘效果好、油水易于分离，成本低的特点，在稠油开采中应用较多，开发研究也较多。

复合型乳化剂成为目前稠油降粘剂发展的趋向，根据构成的不同，可分为非-阳离子型、非-非离子型、非-阴离子型及表面活性剂一电解质等。

结论及建议

1.对三台深层稠油油田压裂降粘技术连做一次施工，即可达到了改造地层，提高低渗油田导流能力，又可达到了深部降粘作用，节约了施工费用。

2.在压裂过程中采用降粘技术，有效降低了施工压力，减小了施工风险；同时降低了油层阻力，使压裂易于加砂，提高压裂成功率。

3.建议在以后的修井时，也可以采用降粘液洗井，降低施工费用。

[1]刘进军《北三台油田中高含水期提高压裂开采效果研究》准东采油厂科技论文.

[2]关润伶稠油组分的结构分析及降粘剂2006北京交通大学.