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IPTC-22518-EA

使用降粘剂提高稠油产量

ImprovingHeavyOilProduction

UsingViscosityReducers

作者：MingHan,SaudiAramco;ShaohuaChen,AramcoAsia;JinxunWangandAbdulkareemAlSofi,SaudiAramco

摘要

在蒸汽加热原油、溶剂稀释原油等较为常用的稠油降粘技术中，化学降粘剂在提高稠油产量方面发挥了重要作用。化学降粘剂能够溶解在水溶液中，这使得降粘剂在井筒举升、吞吐或井间注入中易于操作和实施。在本工作中，研究了11种最初以乳状液形式存在的稠油降粘剂，在60℃下对粘度为246mPa·s的脱气常规稠油的降粘效果。从与高矿化度水的配伍性、界面张力、在碳酸盐岩心粉末上的静态吸附、降粘、微观模型驱替和岩心驱替等方面进行了评价。降粘剂分别与矿化度（TDS）为57，760mg/L的高矿化度伴生水具有良好的配伍性。配伍性的微小差异不影响水/油界面张力，但显著影响碳酸盐的静态吸附。在含水率为30%时，与2wt%降粘剂复配后稠油降粘效果显著。在11种降粘剂中，有1种降粘率达到82%，有3种降粘率为60%~70%，4种降粘率为50%~60%，另外3种降粘率为25%~50%。微观模型驱替的表现与采收率变化趋势一致，超过水驱10%~50%。岩心驱替实验表明，优选出的降粘剂(HOVR10)在溶液中可使稠油产量提高20.3%。高效降粘剂为提高稠油产量提供了一条经济有效的途径。它们将降低从地层到地面设施稠油生产的能耗。因此，稠油降粘剂的应用不仅可以提高油井产能，而且可以降低作业成本。

引言

稠油资源丰富，其相对密度为10～20API（美国石油学会），粘度大于100mPa·s，具有沥青性、致密性和粘性的特点。稠油的开采有望为环境保护和能源、资源节约做出重要贡献。由于稠油粘度较高，在地层温度下流动困难，导致采用常规采油方式产能较差。目前已经开发了一些非常规方法来降低重质原油的粘度，包括蒸汽加热原油、溶剂稀释油、乳化和改质（Zhang等人，2010；Allenson等人，2011；Choi等人，2017；Li等人，2019；Wang等人，2020）。

稠油开采的一种有效方法是使用水溶性降粘剂降低稠油粘度，形成低粘度水包油乳状液（Shuler等人，2011，Li等人，2018；Liu等人，2019，Chen等人，2021）。溶解在水溶液中的化学降粘剂的独特性质使其易于在现有的注水基础设施中处理和实施。这些降粘剂主要由沥青质分散剂和乳化剂组成。药剂通过渗析进入稠油相，削弱了沥青质间的强相互作用，使得在较低的油水分离比下发生油包水型乳状液向水包油型乳状液的转变，有利于稠油的流动和生产。

本工作针对某碳酸盐岩油藏，在井底温度为60℃、原油粘度为246mPa·s的条件下，对11种稠油降粘剂进行了评价。评价内容包括与高矿化度水的配伍性、油水分离的界面张力、乳状液的流变性以及微观模型的驱油效果。选择了一种由沥青质分散剂和乳化剂组成的降粘剂，因其在降粘和原油采收方面的性能最优。最后，利用优化后的降粘剂进行岩心驱替实验，评价其采油潜力。

稠油降粘剂简述

稠油组成复杂，通常含有表面活性极性化合物，如沥青质、胶质和环烷酸等。这些极性化合物特别是沥青质含量高是导致稠油粘度高的主要原因(Werner等人，1998)。分散的沥青质聚集体呈现复杂的胶体结构。当与水或伴生水混合时，随着含水率达到70-80%，油包水乳状液的粘度随着含水率的增加而增加(Bai等人，2000)。与乳化剂不同，在低含水率30~40%时，降粘剂可以通过相反转降低稠油粘度，如图1所示。它是由表面活性剂和助溶剂在水溶液中形成的降粘剂，使其进入油相，减弱了沥青质的相互作用，阻止了沥青质析出。这将油包水型乳状液反转为水包油型乳状液，稳定了水包油型乳状液。

图1降粘剂诱导乳状液转相过程示意图

降低稠油粘度的关键是选择降粘剂，降粘剂由合适的表面活性剂和助溶剂组成。没有一种通用的降粘剂能够适用于所有类型的稠油。

因此，针对特定的稠油，筛选出性能良好或高性能的稠油降粘剂，实验评价和优化至关重要。

降粘剂可以用于各种用途，可以促进井筒、近井地带甚至油藏中的石油采出。这些措施包括通过在环空注入降粘剂来降低井筒原油的粘度；在生产井中进行降粘剂的吞吐以及在井间注入降粘剂。

降粘剂的筛选

原油样品特性

本研究采集了某碳酸盐岩油藏的稠油样品。油样通过离心机进行脱气和清洗，去除砂粒和伴生水。分析了饱和烃、芳香烃、胶质和沥青质(SARA)的组成，结果显示饱和烃占比44.9%，芳香烃占比19.2%，胶质占比30.8%，沥青质占比5.1%。API度和密度分别为21.5°和0.97kg/m