新型耐温抗盐稠油乳化降黏剂的性能研究

石静

（中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营　257015）



新型耐温抗盐稠油乳化降黏剂的性能研究

石静

（中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营257015）

摘要：陈家庄油田陈25块属高温高盐普通稠油油藏，针对陈25块的油藏条件，研究了一种新型化学降黏剂AS的乳化降黏性能，以及温度、矿化度对稠油乳化降黏效果的影响。该新型降黏剂AS与陈25普通稠油形成稳定的O/W型乳状液，在70℃下，0.2 %AS在油水体积比7：3～3：7范围内，稠油乳化降黏率在98 %以上。温度、矿化度、二价阳离子对降黏剂AS的稠油乳化降黏效果影响不大。AS具有良好的降黏性、耐温性、抗盐性，能够满足胜利油田高温高盐普通稠油冷采开发的需要，具有广泛的推广应用前景。

关键词：乳化降黏；普通稠油；耐温抗盐；降黏剂

胜利油田稠油油藏地质资源非常丰富，但油藏类型复杂，原油性质变化大，对一些深层普通稠油油藏，采用蒸汽吞吐或蒸汽驱开发成本高，在水驱开发的过程中，采用化学法进行降黏开采，已经得到广泛应用[1]。化学降黏法中的乳化降黏法受到普遍关注[2，3]，其原理是在表面活性剂作用下使稠油形成O/W型乳状液[4]。虽然目前乳化降黏剂的配方很多[5，6]，但能够用于高温和高矿化度油藏条件的乳化降黏剂不多，研发耐高温、耐高矿化度的高效水溶性乳化降黏剂，是乳化降黏技术发展的关键。

陈家庄油田位于山东省东营市利津县陈庄镇境内，陈25块位于陈家庄东部凸起西端北侧，含油面积9.7 km2，地质储量1 690×104t，可采储量323×104t。该块地层温度67℃，产出水矿化度10 291 mg/L，地面原油密度0.95 g/m3～1.06 g/m3，地下原油黏度302 mPa·s～ 1 881 mPa·s，属高温高盐普通稠油油藏。本文针对陈25块高温高盐的油藏条件，研究了一种新型高效水溶性稠油乳化降黏剂，具有耐高温和耐高矿化度的优点，能够满足稠油冷采开发的需要。

1　实验部分

1.1实验油样

实验用油样取自陈25块11-23井，经脱水仪脱水脱气后使用。原油族组分分析结果如下：烷烃14.95 %，芳烃27.24 %，非烃30.23 %，沥青质17.28 %，总烃42.19 %。

1.2实验用水

实验用水为陈家庄注水站过滤污水，总矿化度10 486 mg/L，钙镁离子含量309 mg/L。

1.3实验试剂

实验用降黏剂AS属阴离子型表面活性剂，胜利油田勘探开发研究院提供；氯化钠、氯化钙，均为分析纯。

1.4析水率测定

降黏剂溶液与原油按5：5的体积比分别加入刻度试管中，在70℃高温下密闭放置2 h，取出后机械旋转使油水混匀（转速30 r/min，混合时间1 min）得到稠油乳状液，观察静置不同时间的油水分离情况。析水率定义为不同时间剩余水量与初始水量之比，可直观反映表面活性剂的乳化程度及破乳速率。

1.5降黏率测定

按1.4中的方法制备稠油乳状液，用Physica MCR301流变仪测定稠油乳状液的黏度，剪切速率为60 s-1。降黏率按下式计算：

式中：f-降黏率；μ0-稠油油样黏度；μ-加入降黏剂后稠油乳状液的黏度。

2　结果与讨论

2.1原油黏温关系测试

原油的黏温关系曲线用Physica MCR301流变仪测定，实验原油在剪切速率60 s-1条件下的黏温关系曲线（见图1）。可以看出，陈11-23井稠油黏度对温度敏感性强，随温度升高急剧下降。在70℃、剪切速率60 s-1条件下原油黏度为779 mPa·s。

图1　剪切速率60 s-1条件下11-23井稠油的黏温关系曲线

图2　不同浓度的降黏剂AS对实验稠油的乳化效果（70℃、油水体积比5：5）

2.2化学降黏剂对稠油的乳化作用

在温度70℃、油水体积比5：5条件下，降黏剂AS 对11-23井稠油乳化效果的测试结果（见图2）。实验结果表明，AS的浓度低至0.1 %时，初始析水率达到60 %，静置1 h后析水率上升至87 %，说明降黏剂AS与稠油形成的乳状液稳定性差；AS浓度增加到0.2 %以上时，初始析水率低于10 %，放置4 h后析水率仍低于40 %。在适宜的浓度条件下，AS具有很强的乳化能力，能够与实验稠油形成稳定的O/W型乳状液，这对稠油乳化降黏是非常有利的。

2.3降黏剂浓度、油水比对稠油乳化降黏效果的影响

在温度70℃条件下，测定降黏剂浓度、油水体积比对稠油乳化降黏效果的影响（见表1和图3）。

表1　降黏剂AS浓度、油水体积比与降黏率的关系（70℃）

图3　降黏剂浓度、油水体积比对稠油乳化降黏效果的影响

从实验结果可以看出，降黏率随AS浓度增加而升高，随油水体积比增大而降低。AS浓度低至0.05 %时，油水体积比变化会强烈影响AS对稠油的乳化降黏效果，油水体积比为7：3时，油水乳状液的黏度比稠油油样黏度高98 %，此时形成的乳状液为W/O型；浓度在0.1 %以上时，AS可使稠油乳状液的黏度从779 mPa·s降至14 mPa·s以下，在整个油水体积比实验范围内（7：3～3：7），都可以形成O/W型稠油乳状液，降黏率达到97 %以上。结合不同浓度条件下AS的乳化作用实验结果，建议AS的使用浓度为0.2 %。

2.4温度对稠油乳化降黏效果的影响

固定降黏剂AS的浓度为0.2 %、油水体积比5：5，测定不同温度对稠油乳化降黏效果的影响（见图4）。可以看出，在实验范围内温度对AS的稠油降黏率没有明显的影响，温度从50℃逐步上升到85℃，0.2 % AS的乳化降黏率均在96 %以上，说明AS的耐温性好，适用温度范围广。

图4　温度对稠油乳化降黏效果的影响（0.2 %AS，油水体积比5：5）

2.5矿化度对稠油乳化降黏效果的影响

固定降黏剂AS的浓度为0.2 %，温度70℃、油水体积比5：5，在配制用水中加入不同浓度的NaCl和CaCl2，测定NaCl和Ca2+加量对稠油乳化降黏效果的影响（见图5）。整体来看，矿化度对AS的稠油乳化降黏率影响不大。NaCl加量30 000 mg/L及Ca2+加量500 mg/L时降黏率略有降低，但在实验盐浓度范围内（NaCl加量0 mg/L～100 000 mg/L，Ca2+加量0 mg/L～2 000 mg/L），降黏剂AS的稠油乳化降黏率都能达到95 %以上，说明AS耐高矿化度、抗二价阳离子的能力强。

图5　 NaCl（a）和CaCl2（b）加量对稠油乳化降黏效果的影响（0.2 %AS，油水体积比5：5）

3　结论

（1）新型降黏剂AS与陈25普通稠油形成稳定的O/W型乳状液，在70℃条件下，0.2 %AS在油水体积比7：3～3：7范围内，稠油乳化降黏率在98 %以上，达到室内高效降黏的目的；温度、矿化度、二价阳离子对降黏剂AS的稠油乳化降黏效果影响不大。

（2）AS具有良好的降黏性、耐温性、抗盐性，能够满足胜利油田高温高盐普通稠油冷采开发的需要，具有广泛的推广应用前景。

参考文献：

［1］包木太，范晓宁，曹秋芳，等.稠油降黏开采技术研究进展［J］．油田化学，2006，23（3）：284-292.

［2］王慧敏，王积龙.化学降黏开采技术在小断块稠油油田的应用［J］．石油规划设计，1996，7（2）：23-25.

［3］周风山，吴瑾光.稠油化学降黏技术研究进展［J］．油田化学，2001，18（3）：268-272.

［4］赵福麟.采油化学［M］.山东东营：石油大学出版社，1989：147-151.

［5］吴本芳，郭金波.原油乳化降黏研究进展［J］.洛阳师范学院学报，2002，（5）：47-52.

［6］黄丽仙，刘小平，孟莲香，等.稠油乳化降黏剂的研究及应用［J］.石油化工应用，2013，32（5）：109-111.

Evaluation of a novel heat-resistant and salt-tolerant emulsifying viscosity reducing agent

SHI Jing
（Exploration and Development Research Institute of Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying Shandong 257015，China）

Abstract:Reservoir Chen25 at CJZ oil field is characterized by high-temperature, highsalinity and high oil viscosity.The performance of a novel heat-resistant and salt-tolerant emulsifying/viscosity reducing agent（AS）was evaluated using MCR301 rheometer under Chen25 reservoir conditions.The influences of temperature and salinity on the viscosity reducing capability were also studied.The experimental results showed that AS is a high-efficiency viscosity reducing agent through O/W emulsion formation with ordinary heavy oil.Within the range of oil/water ratio from 7：3 to 3：7, the viscosity reduction rate of 0.2 % AS was above 98 %.Moreover, high temperature, high salinity and high calcium content have little impact on the viscosity reduction rate.AS has significant application prospect for Shengli oilfield high-temperature and high salinity heavy oil reservoirs.

Key words：emulsifying/viscosity reducing；ordinary heavy oil；heat-resistant and salt-tolerant；viscosity reducer

作者简介：石静，女（1975-），在胜利油田勘探开发研究院从事化学驱提高采收率技术研究工作，邮箱：dzyshijing100@163.com。

基金项目：国家科技重大专项“高温高盐油田化学驱提高采收率技术”，项目编号：2011ZX05011-004。

*收稿日期：2015－12-24

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.02.024

中图分类号：TE357.46

文献标识码：A

文章编号：1673-5285（2016）02-0100-04