辽河稠油乳化降黏剂的室内研究及现场应用

周飞

（中国石油辽河油田分公司钻采工艺研究院，辽宁盘锦124010）

辽河稠油乳化降黏剂的室内研究及现场应用

周飞

（中国石油辽河油田分公司钻采工艺研究院，辽宁盘锦124010）

为解决辽河油田掺稀降黏费用高的问题，研制LY-5型稠油降黏剂，对该降黏剂进行大量评价实验，优选出最佳加剂量1 000 mg/L，加剂后原油在50℃下黏度为87.2 mPa·s（原始黏度4 919 mPa·s），降黏剂对管线及井筒无腐蚀，对联合站脱水无影响。对曙采五区16口井运用连续点滴加入降黏剂方式进行施工，加入降黏剂后原油黏度降至100 mPa·s以下，电流、载荷等参数下降，单井年增效为58万元，投入产出比为7.8，达到降成本代替掺稀降黏的目的。为辽河油田千万吨稳产提供有力技术支持，对稠油低成本开发有重要意义。

稠油降黏；低成本；配伍性；缓蚀性；举升工艺

黏度高、流动性差、沥青质和胶质含量高是稠油的突出特点，对开采和运输造成极大影响，有效降低稠油表观黏度是稠油低成本开采的关键[1]。辽河油田450万吨稠油采用掺稀油举升工艺，年差价损失20亿元以上；150万吨稠油采用电加热举升工艺，年耗电1.5亿元。之前尝试使用过化学降黏工艺[2]，但效果不理想。因此，有必要研究并试验新的经济可行的工艺技术替代目前的掺稀油举升方式[3]。达到降本增效的目的[4-6]。

1 稠油降黏剂

1.1 基本组成及性质

自研LY-5型降黏剂为淡黄色水基半透明液体，以环氧乙烷环氧丙烷共聚物和适合的阴离子官能团为主要原料合成主剂，加入辅剂、碳酸氢钠和快速渗透剂复配而成，HLB值在20～30，具有很好的亲水性。降黏剂密度1.019 g/cm3，凝点低于5℃，1%水溶液pH值6～8，0.3%水溶液（25℃）的表面张力为29.8 mN/m。

1.2 降黏机理

当稠油在水中被打碎或处于解缔合状态时，降黏剂中极性的高渗助剂先解离胶质沥青质的网状构架，稠油形成小颗粒，胶质失去构架而不易结块。释放的胶质与降黏剂中的表面活性成分在小颗粒表面形成一层膜，阻止胶质沥青质再次积聚形成网架结构，包裹的稠油颗粒之间利用电性排斥作用和解缔合作用使得稠油颗粒不易发生聚并，稠油颗粒在介质中呈分散状态，达到稳定降低稠油黏度的效果[7-11]。

2 室内性能评价研究

实验用油为曙光采油厂作业五区采出原油，黏度（50℃）为4 919 mPa·s，水样为现场水样，矿化度为2 172.66 mg/L，室内实验确定加剂量，测试降黏剂的配伍性、稳定性及缓蚀性。稠油O/W体系表观黏度测定按照Q/SY 118-2013《水包油型稠油降黏剂技术规范》进行[12，13]。

2.1 加剂量的确定

分别取加量为500 mg/L、1 000 mg/L、1 500 mg/L、 2 000 mg/L的降黏剂，评价不同加剂量下黏度降低值（实验温度为50℃）（见表1），确定现场加剂范围。

表1 不同加剂量下黏度值Tab.1 Viscosity value at different dosages

由表1可知，在加剂量为500 mg/L条件下，黏度降为219.1 mPa·s，但是静态黏度（静置10 min后表观黏度）大于1 500 mPa·s，随着加剂量的增加，黏度持续下降，加剂量在1 000 mg/L时，黏度为87.2 mPa·s，静态黏度为235.4 mPa·s，故优选加剂量为1 000 mg/L。

2.2 稳定性评价

将100 mL稠油O/W体系溶液置入量筒中，放入恒温水浴（50℃）中静置并记录不同时间析水体积，计算析水率：

式中：fv-析水率，%；v1-析出水的体积，mL；v2-制备稠油O/W体系所用水体积，mL。

稠油O/W体系稳定性评分：

式中：SV-稳定性评分；Ki-加权系数，对应静置时间为10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min；Ki分别取1、2、3、4、5、6（0＜SV＜21）[14-17]。对于稠油O/W体系的稳定性，应适当，过大会影响联合站破乳脱水，过小会影响降黏效果。经计算稳定性评分SV为16.19，说明该降黏剂具有一定的稳定性[18，19]。

2.3 配伍性评价

一只比色管加降黏剂2 000 mg/L，另一只不加降黏剂作为参照。按照辽河油田曙光采油厂五区水处理流程，来样加入破乳剂，破乳温度90℃～95℃，时间2 h，测定降黏剂对水处理的影响（见表2）。

表2 配伍性评价Tab.2 Compatibility evaluation

由表2可知，加入降黏剂与未加降黏剂比色管的脱水量一样，均为82 mL，上层油中含水均小于5%，说明加入降黏剂后未对破乳产生影响。因此，加入降黏剂不会对联合站脱水产生影响。

2.4 腐蚀性评价

表3 降黏剂的腐蚀速率Tab.3 Corrosion rate of the viscosity reducer

用腐蚀失重法测试不同浓度降黏剂的腐蚀性。配制4种腐蚀介质：分别是加剂浓度为0%、0.1%、0.2%、0.5%的现场水样，体积均为200 mL，置于50℃的恒温水浴锅内，将经过处理的4个N80钢片分别放入4种腐蚀介质，进行挂片实验，测定腐蚀速率（见表3）。

由表3可知，降黏剂对钢片无腐蚀性，且降黏剂中的有效物质吸附于钢片表面，形成保护膜，隔离Cl-与N80钢的接触，降低腐蚀或点蚀的发生。

3 现场应用

3.1 试验区块基本情况

曙采作业五区属辽河油田杜210块，位于辽河断陷西斜坡中段齐曙上台阶东部地区，含油面积2.9 km2，地质储量为1 338×104t，开发目的层为下第三系沙河街组大凌河油层。油层埋深800 m～1 040 m，含油井段100 m～150 m。储层平均孔隙度30.8%，渗透率0.78 μm2。原油物性属普通稠油，平均原油密度（20℃）0.963 9 g/cm3，平均原油黏度（50℃）4 328.6 mPa·s。

3.2 现场试验方法与效果

2015年9月20日开始对曙采作业五区66站16口井陆续采用连续点滴加入降黏剂的方式进行施工，降黏剂由油套环空注入，随着采出液由井筒到加热炉再输送至联合站，加剂量为1 000 mg/L～2 000 mg/L，加入降黏剂后，采出液黏度均下降，形成均匀分散的稠油O/W体系，各井原油黏度降至100 mPa·s以下，降黏剂的加入不影响油井产量且保证了原油由井口到66站的低温输送，部分油井电流大幅下降，抽油机载荷减小，效果显著。

3.3 典型井例分析

针对66站有代表性油井进行效果分析。曙采1-26-366井掺液类型为地面掺水，稠油黏度（50℃）为4 919 mPa·s，开发方式为机械采油，平均日产液量为5 m3，井口温度为40℃，产油量1 t～3 t，含水40%～70%。曙1-26-367井掺液类型为地下掺油，开发方式为机械采油，掺稀后稠油黏度（50℃）为1 596 mPa·s（1:1掺稀）。平均日产液量为4 m3，每日掺稀2 m3，井口温度为37℃，产油量0.4 t～2 t，含水50%～90%。该井9月28日起，停止地下掺油，改为地下掺水加药方式进行开采，截止2015年11月底，该井运行平稳。

3.3.1 对产量集输影响对曙1-26-366、曙1-26-367井的产油、产液及出站压力进行跟踪监测。2015年9月20日加入降黏剂前后产油、产液及出站压力监测情况（见图1）。

图1 生产曲线Fig.1 Production curve

由图1可知，自2015年9月20日开始加入降黏剂以来，两口井产液、产油变化不大，属正常波动，出站压力均为0.3 MPa，由此可知，加入降黏剂前后对两口井产量无影响且保证了原油井口到66站的低温输送。

3.3.2 对黏度的影响黏度是反应降黏效果最重要的参数，对两口井2015年9月20日加入降黏剂前后的黏度进行监测（见图2）。

由图2可知，自2015年9月20日开始加入降黏剂，油井黏度迅速降低，均降至100 mPa·s以下，效果显著。

图2 黏度监测图Fig.2 Viscosity monitoring diagram

3.3.3 对电流影响对曙1-26-366、曙1-26-367井的电流进行跟踪监测，2015年9月20日加入降黏剂前后电流监测情况（见图3）。由图3可知，两口井电流均有明显的下降趋势，其中曙1-26-366井上行、下行电流平均下降6 A，曙1-26-367井上行电流下降8 A，下行电流下降4 A。由此可知，降黏剂的加入，原油黏度下降，降低抽油机载荷，电能下降。

图3 电流监测图Fig.3 Current monitoring diagram

3.3.4 对示功图影响监测加入降黏剂前后两口井示功图变化情况（见图4）。

图4 示功图变化情况Fig.4 Change of indicator diagram

由图4对比可知，曙1-26-366井示功图最大载荷由50.4 kN降至38.24 kN，最小载荷由17.76 kN降至10.88 kN；曙1-26-367井示功图最大载荷由52.8 kN降至49.44 kN，最小载荷由19.36 kN降至17.28 kN，载荷下降明显。

4 经济效益计算

经济效益计算方法，按照辽河油田公司化学措施经济效益计算办法进行计算，油品价格按照《辽河油田公司青年油水井分析成果效益评价方法》中的要求进行计算[20，21]。其中稀油价格按照3 303元/吨计算，稠油价格按照2 438元/吨计算。吨油税费稀油184元/吨，稠油157元/吨。

目前曙采作业五区66站单井掺稀油每天2 t，单井每天加药20 kg，加药费用约80元，按照下列计算公式计算单井每天经济效益为：

单井年增效为：1 596×365=58万元

式中：Cs-措施收益，元；m-评价目标井数，口；qi'-第i口井措施增油量，t；g'i-第i口井措施增气量，m3；Ci'-第i口井措施增量成本，元；Ii-第i口井措施投入，元。

年投入产出比按照下列公式计算：

投入产出比=项目净产出/项目投入

式中：CB-增量投入产出比；Δqt-有效期内第t月的增油量，t；Δgt-有效期内第t月的增气量，m3；Po-原油价格（不含税，按当期原油平均销售价格计算），元/吨；pg-天然气价格（不含税，按当期天然气平均销售价格计算），元/立方米；Taxo-吨油税费（教育附加、城建税、资源税），元/吨；Taxg-天然气税费（教育附加、城建税、资源税），元/立方米；ΔCt-措施有效期内第t月的增量成本，元；I-措施投资，元；n-措施有效期，月。

由此可知，按照辽河油田公司化学措施经济效益计算办法计算经济效益，应用该工艺技术单井年增效为58万元，投入产出比为7.8，在中石油降本增效的大环境下，该技术具有很好的推广价值和应用前景。

5 结论

（1）研制出适合于辽河稠油的降黏剂，降黏剂最佳加剂浓度为1 000 mg/L，加剂后原油在50℃下黏度为87.2 mPa·s（原始黏度4 919 mPa·s），降黏剂对管线及井筒无腐蚀且具有一定缓蚀性。稠油O/W体系稳定性评分为16.19，说明该乳化剂具有一定的稳定性。且对联合站水处理工作无影响。

（2）对曙采作业五区66站16口井以连续点滴加入降黏剂方式进行现场试验，加入降黏剂后采出液黏度均下降，形成均匀分散的稠油O/W体系，各井原油黏度均降至100 mPa·s以下，降黏剂的加入不影响油井产量且保证了原油由井口到66站的低温输送，部分油井电流大幅下降，抽油机载荷减小，可代替掺稀降黏，效果显著。

（3）按照辽河油田公司化学措施经济效益计算办法计算经济效益，应用该工艺技术单井年增效为58万元，投入产出比为7.8，在中石油降本增效的大环境下，该技术具有很好的推广价值和应用前景。

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Experimental study and application of emulsifying viscosity reducer in Liaohe oilfield

ZHOU Fei
（Liaohe Oilfield Branch Company of PetroChina，Panjin Liaoning 124010，China）

Emulsifying viscosity reducer LY-5 was developed for the problem of the high cost by mixing light oil in Liaohe oilfield.A lot of experiments on the evaluation of the viscosity reducer were done.The results showed that the best additive concentration of the viscosity reducer was 1 000 mg/L.The viscosity of the crude oil with the agent was 87.2 mPa·s at 50℃（the original viscosity was 4 919 mPa·s）.The agent has no corrosion to the pipelines and wellbores,and has no effect on the water treatment in the united station.In the viscosity reduction construction of Shuguang oil production plant,the continuous intravenous drip dosing method was used in the 16 wells.The oil viscosity was reduced to 100 mPa·s after joining the agent.The parameters such as electric current and load declined.The efficiency of single well is 580 thousand yuan per year.The ratio of input and output is 7.8.The goal of replacing the method of mixing light oil was achieved.It provides strong technical support for the production of ten million tons in Liaohe oilfield.It also has great significance for the heavy oil development of low cost.

heavy oil viscosity reduction；low cost；compatibility；corrosion inhibition；lifting technology

TE39

A

1673-5285（2017）01-0078-06

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.01.023

2016－11-16

周飞，男（1985-），河北承德人，工程师，硕士，主要从事防蜡防垢、原油降黏等科研项目的室内研究及现场应用工作，邮箱：66739885@qq.com。