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双子表面活性剂对海上S油田稠油降粘性能评价

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第22卷第4期油气地质与采收率Vol.22,No.42015年7月PetroleumGeologyandRecoveryEfficiencyJul.2015

—————————————收稿日期：2015-05-19。作者简介：王大威（1978—），男，黑龙江密山人，工程师，博士，从事三次采油技术研究。联系电话：（010）84526275，E-mail：wangdw3@cnooc.com.cn。

基金项目：国家科技重大专项“海上稠油化学驱油技术”（2011ZX05024-004）。双子表面活性剂对海上S油田稠油降粘性能评价

王大威1，2，张健1，2，吕鑫1，2，何春百1，2，李强1，2，谭业邦3

（1.海洋石油高效开发国家重点实验室，北京100027；2.中海油研究总院，

北京100027；3.山东大学化学与化工学院，山东济南250100）

摘要：针对海上S油田地层中胶质和沥青质含量高、稠油粘度大和水驱采收率低的问题，采用双子表面活性剂RB107对S油田稠油进行降粘实验，评价其乳化浓度、聚集形态、界面活性、润湿性和稳定性等，在此基础上通过物

理模拟驱油实验考察其驱油性能。结果显示：在油藏条件下，当质量分数为0.3%、油水体积比为50∶50时，可使稠

油粘度降低97%，使油水界面张力降至0.1656mN/m，说明双子表面活性剂RB107在较低浓度下具有较强降粘性能

和界面活性；乳化速度为0.24mL/min，油水乳状液油珠分散均匀且直径小，说明RB107具有较快的乳化速度和较强

的稳定性；RB107溶液与原油基底的接触角为10.8°，说明对油水界面具有较强的润湿性；其可在水驱的基础上提高

采收率10.1%，说明RB107对S油田稠油具有良好的降粘效果，可作为S油田稠油的降粘剂。

关键词：稠油双子表面活性剂乳状液乳化降粘采收率海上S油田

中图分类号：TE357.432文献标识码：A文章编号：1009-9603（2015）04-0109-05

EvaluationofGeminisurfactantforviscosityreduction

ofheavyoilinoffshoreSoilfield

WangDawei1，2，ZhangJian1，2，LüXin1，2，HeChunbai1，2，LiQiang1，2，TanYebang3

（1.StateKeyLaboratoryofOffshoreOilExploitation，BeijingCity，100027，China；2.CNOOCResearchInstitute，

BeijingCity，100027，China；3.SchoolofChemistryandChemicalEngineering，

ShandongUniversity，JinanCity，ShandongProvince，250100，China）

Abstract：ViscosityreductionexperimentsofnewGeminisurfactantRB107wasdonetosolvetheproblemsofhighcontentofcolloidandasphaltenesinformations，highviscosityofheavyoilandlowrecoveryefficiencyofwaterfloodinginoffshore

Soilfield.Emulsionconcentration，aggregationmorphology，interfacialactivity，wettability，stabilityandotherpropertiesof

thesurfactantwereevaluatedanditsoildisplacementperformancewasinvestigatedthroughphysicalsimulationexperi⁃

ment.Whenmassfractionis0.3%andoil-watervolumeratiois50∶50，theviscosityoftheheavyoilmaybedecreasedby

97%andoil-waterinterfacialtensionmaybedroppedto0.1656mN/mundertheconditionofoilreservoir.Theresults

showthatRB107hasstrongperformanceofviscosityreductionandinterfacialactivityunderlowconcentration.RB107also

hasfastemulsificationspeed（0.24mL/min）andstrongstabilitywithuniformlydispersedoil-wateremulsiondropletsof

smalldiameter.ContactangleofRB107solutionwas10.8°onoilbase，whichshowsthatRB107hasastrongwettabilityon

theoil-waterinterface.Comparedwithwaterfloodingresults，physicalsimulationresultsofRB107couldenhancetheoil

recoveryby10.1%.RB107couldbetheviscositybreakeroftheheavyoilinSoilfieldforitsgoodviscosityreductioneffect.

Keywords：heavyoil；Geminisurfactant；emulsion；viscosityreductionbyemulsifying；recoveryefficiency；offshoresoil⁃field

海上S油田是在低幅构造背景上发育的受岩

性、构造双重因素控制的构造-岩性油气藏，水体能量较弱，纵向上流体性质差异大。其明化镇组Ⅰ油

组原油具有粘度高、胶质和沥青质含量高的特点，·110·油气地质与采收率2015年7月

稠油储量占总储量的77.7%，因此，对S油田稠油的

合理高效开发意义重大。目前常用的稠油降粘方

法［1］有：掺稀降粘、加热降粘、改质降粘及乳化降

粘。其中研究和应用最多的是乳化降粘法［2-4］，选择

合适的乳化降粘剂是该方法的技术关键［5-8］。根据

作用机理可将影响稠油降粘的因素分为化学因素

和物理因素。化学因素主要包括原油、水和乳化剂

等乳化体系，物理因素主要指油水体积比、温度、混

合方式、矿化度和pH值等外界因素［9-10］。

双子表面活性剂是带有2条疏水链、2个亲水基

团和1个联接基团的特殊结构的表面活性剂。特殊

的结构决定了其独特性质：极高的表面活性，较低

的临界胶束浓度，良好的泡沫稳定性、润湿和增溶

能力。与传统表面活性剂相比，其临界胶束浓度一

般低2~3个数量级［11］。为此，笔者系统研究了双子

表面活性剂RB107对海上S油田稠油的降粘性能，

评价其在岩心中的驱油效果，分析该表面活性剂的

降粘作用机理，以期为其在现场的应用提供技术支

持。

1实验器材与方法

1.1实验器材

实验仪器实验仪器主要包括：BrookfieldDV-II+P型旋转粘度计，TX500C型旋转滴界面张力仪，

ZeissAxioskop40型光学显微镜，TURBISCAN型全能

稳定性分析仪，DSA100型光学接触角测定仪。

实验材料实验用降粘剂为双子表面活性剂RB107，实验用破乳剂为TLPE6927，实验用保护段

塞为质量浓度为1750mg/L、粘度为79.7mPa·s的

两亲聚合物ICGN。实验用水为S油田总矿化度为5680.89mg/L、pH值为8.23的水源井水。实验用油

为S油田稠油，20℃原油密度为0.967g/cm3，沥青

质含量为2.18%，胶质含量为17.64%，地层原油粘度

为440mPa·s。物理模拟驱油实验采用3层非均质

岩心，长度和宽度分别为30和4.5cm，每层高度均

为1.5cm，高、中、低渗透层的渗透率分别为4635×10-3、2761×10-3和1458×10-3μm2。

1.2实验方法

性能评价方法评价实验步骤包括：①RB107

溶液配制。采用水源井水配制质量分数分别为0.05%，0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，0.75%和1%

的RB107溶液。②乳液粘度及最小乳化浓度测

定。按照体积比为1∶1的比例，将8种质量分数的RB107溶液分别与稠油混合（简称为RB107乳化体系）后，置于多点搅拌板上，在50℃下搅拌3min，在50℃下测定乳化体系的粘度，并确定最小乳化浓

度。③乳化速度测定。按照体积比为1∶1的比例，

在恒温玻璃量筒中依次分别加入不同质量分数的RB107溶液与稠油，并记录初始界面处刻度；预热

10min后，以一定速度搅拌一定时间后停止并静置

30s，读取此时的油水界面处刻度，计算乳化速度。

④接触角测定。将稠油均匀地涂抹在盖玻片上，水

平静置30min，使其表面平滑，用作基底，用光学接

触角测定仪分别测定水源井水、质量分数为0.5%的RB107溶液与原油基底的接触角。⑤乳状体系形貌

观察。将稠油与质量分数为0.75%的RB107溶液按

油水体积比为1∶1混合，利用光学显微镜对乳化体

系的形貌进行原位观察。⑥乳化体系类型确定。

将稠油与质量分数为0.75%的RB107溶液按油水体

积比为1∶1混合，取1滴原油乳状液滴到不含表面

活性剂的冷水中，观察乳状液在冷水中的分散情

况，如果液滴分散，则乳状液为水包油型，否则为油

包水型。⑦乳化体系稳定性测定。将质量分数为0.75%和1%的RB107溶液分别按照油水体积比为

50∶50，60∶40和70∶30的比例与稠油混合，采用全能

稳定性分析仪测定乳化体系的稳定性，获得稳定性

动力学指数，其值越小说明样品变化越小，乳液越

稳定。⑧乳化体系破乳效果。将质量分数为0.5%RB107溶液与原油按照油水体积比为7∶3的比例混

匀，脱水温度为50℃，再将质量分数为0.01%的破

乳剂与乳化体系混合观察破乳效果。

物理模拟驱油实验方法实验步骤主要包括：①将岩心烘干后称干重，岩心抽真空，饱和地层水，

称湿重，确定各层岩心的孔隙体积；②将饱和水后

的岩心放入岩心夹持器中，加围压置于47℃（油藏

温度）的恒温箱中，饱和油；③以1mL/min注入速度

进行水驱，水驱至出口含水率大于95%为止，确定

水驱残余油饱和度和水驱采收率；④保持注入速度

不变，关闭出口端，向岩心内注入质量分数为0.75%

的RB107溶液，焖5h后打开出口端，后续水驱至不

出油后，记录出油量，计算最终采收率。由于RB107

溶液粘度较低，注入前若不进行调剖，易造成主剂

的窜流，因此设置不同的段塞组合，考察不同段塞

组合对采收率的影响。前置段塞和后置段塞均采

用两亲聚合物ICGN。共设计了4种段塞组合，段塞

组合1和2均设置前后段塞保护主段塞，前后段塞

注入量均为0.06倍孔隙体积，主段塞注入量分别为0.24和0.3倍孔隙体积；段塞组合3和4均只设置前

置段塞，不采用后置段塞保护主段塞，前置段塞注

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新滩油包水型稠油加剂降粘效果及微观分析

新滩油包水型稠油加剂降粘效果及微观分析

第２８卷第２期　２００６年４月　西南石油学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｖｏ１．２８　Ａｐｒ　Ｎｏ．２　２ｏｏ６　

文章编号：１０００—２６３４（２００６）０２—００８０－０５　

新滩油包水型稠油加剂降粘效果及微观分析　

敬加强　，李季　，杨莉　，刘勇　

（１．西南石油大学石油工程学院，四川成都６１０５００；２．中石化南方勘探开发分公司；３．华北油田二连分公司））　

摘要：胜利新滩油田的油包水（Ｗ／Ｏ）型稠油的常温粘度高、流动性差、集输能耗大，必须对其进行降粘处理，否则难　以集输。基于新滩Ｗ／Ｏ型稠油加剂后的降粘效果与稳定性，采用复配技术研制其反相降粘剂ＶＲＫＤ１８。该剂为两种　非离子表面活性荆的复合体系，其使用与储存方便，对新滩Ｗ／Ｏ型稠油的降粘效果显著，可使其５０℃５１　ｓ　下的表观　粘度由７　０００一ｌ１　０００ｍＰａ・Ｓ降到１００ｍＰａ・Ｓ以下。采用影像分析技术，观测与分析新滩Ｗ／Ｏ型稠油的加刑反相过　程、微观结构及液滴粒径分布，进而探讨其降粘机理。结果表明，新滩Ｗ／Ｏ型稠油在ＶＲＫＤ１８制作用下可自发反相，　其粘度降低主要是由于ＶＲＫＤＩ８刑改变了其内外相结构、分散液滴相互作用的大小及方式，这为其集输工艺的更新　奠定了基础。　关键词：稠油；油包水乳状液；反相；降粘；微观分析　中图分类号：ＴＥ７７２　文献标识码：Ａ　

引　言　

随着常规原油的不断枯竭，稠油作为一种储量　

丰富的特殊原油，在世界能源结构中的地位与作用　

也越来越重要。新滩原油５０℃粘度一般在１　４００—１　

７００　ｍＰａ・ｓ之间，它显然属于稠油范畴。由于新滩　

稠油高含胶质等天然表面活性剂，其采出液在井筒　

与管输过程中，极易形成Ｗ／Ｏ型乳状液，以致于　

６８％一７５％的综合含水中有５０％一６０％的乳化水。　与纯稠油相比，Ｗ／Ｏ型稠油的流变性发生了显著变　

化，其表观粘度升高３—５倍，因此其集输不得不采　

稠油降粘技术的现场应用

稠油降粘技术的现场应用

２０１２年第７期　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ｏ科教前沿。　科技信息　

稠油降粘技术的现场应用　

董辉’李德军。董宪彬。丁洪波　王秋荣　

（１．胜利油田孤岛采油厂孤一油藏生产管理区　山东东营２５７０００；　

２．胜利油田孤岛采油厂垦西油藏管理区　山东　东营２５７０００；　

３．胜利油田孤岛采油厂热采管理部　山东　东营２５７０００；　

４．胜利油田孤岛采油厂孤四区　山东东营２５７０００）　

【摘要】针对孤岛孤北一、孤汽九区块原油粘度及性质差异大特点，分析了双空心杆循环加热井筒降粘技术的适应性，并对现场应用情况　

进行了评价，结果表明，对于油井供液较好，原油温度敏感性好，原油粘度高、井筒热损大举升困难的稠油井可以采用双空心杆循环加热井筒降　

粘举升技术。该装置可以有效的提高井筒原油温度　改善井筒原油流动性，起到增加油井产量的效果。　

【关键词】原油粘度；双空心杆循环；井筒降粘；稠油井　

０前言　

油田生产中稠油开采难度较大．抽油井负荷较重　对特稠油一般　

采取蒸汽吞吐开采，周转后期由于产液温度下降．原油黏度上升，光杆　

经常出现缓行．油井往往因光杆不下关井：另外部分稠油井井筒举升　

热损失大．地层原油温度在较长时间内（４个月以上）保持在８０℃以　上．然而在开采过程中．井口产出液温度随时间递减迅速，１—２个月后　

就由放喷时的８０—９０￣Ｃ下降到４０℃以下，通过分析认为．随温度下降，　稠油在沿井筒向上流动过程中粘度不断变大．当温度低于一定水平　

时，原油基本停止流动。出现原油挂壁，举升难度增加，以至于无法正　

常开采　为解决这些问题．孤岛油田使用了双空心杆闭式循环加热工　

艺　

１　井筒举升工艺状况及影响井筒举升因素分析　

１．１　目前井筒举升工艺状况　

井筒举升过程中粘度主要受原油物性、温度、含水等影响，目前采　

用井筒降粘工艺主要有电加热降粘工艺、掺稀油降粘工艺及掺化学药　

剂乳化降粘工艺等。　１．１．１化学降粘　原理是通过向井筒流体中加入一定量的水溶性表面活性剂，使原　

稠油降粘方法概述

稠油降粘方法概述

稠油降粘方法概述

尉小明’ 刘喜林’ 王卫东“ 徐凤廷‘1辽河油田博士后科研工作站，盘锦124010；2．辽河油田技术发展处，盘锦124010；3．辽河油田曙光采油厂，盘锦124010；4．辽河油田冷家公司，盘锦，124010)摘要：

综述了目前常用的稠油（包括特稠油和超稠油）降粘方法（包括掺稀油降粘、加热降粘、稠油改质降粘及化学降粘等四种）的降粘原理及其优缺点。掺稀油降粘存在着稀油短缺及稠油与稀油间价格上的差异等不利因素；加热降粘则要消耗大量的热能，存在着较高的能量损耗和经济损失；改质降粘要求较为苛刻的反应条件，同时使用范围较窄；化学降粘使用范围相对较宽（包括油层开采、井筒降粘、管道输送等领域），同时工艺简单，成本较低，易于实现。分析认为，采用化学降粘方法进行稠油降粘具有一定的优势，建议优先考虑。

关键词：稠油 降粘方法 稀油 表面活性剂 改质 加热

稠油是指在油层温度下粘度大于100 mPa·

s的脱气原油，但通常都在1Pa·s以上。稠油由粘度高，流动阻力大，不易开采，其突出的特点是含沥青质、胶质较高。目前国内外在稠油开采过程中常用的降粘方法有：加热法、掺稀油法、稠油改质降粘及化学药剂降粘法。

1 掺稀油降粘，1]

1．1 降粘原理

一般当稠油和稀油的粘度指数接近时，混合

油粘度符合式(1)：

1g 1g μ混＝x lg lgμ稀十(1一x)lg lgμ稠 (1)

式中：μ混μ稀μ稠一分别为混合油、稀油及稠油在同一温度的粘度，mPa·s；一x稀油的质量分数。

表1为委内瑞拉东部某油田稠油稀释降粘数据。可见，掺稀油降粘的实测值与计算值接近。

在我国辽河高升油田的稠油中，掺入1／3的稀油量，50℃时粘度由2—4Pa·s降为150一200 mPa·s。

1．2 降粘规律[2]

a)轻油掺入稠油后可起到降凝降粘作用，但对于含蜡量和凝固点较低而胶质、沥青质含量较高的高粘原油，其降凝降粘作用较差。

河南油田超稠油复合催化降粘体系效果评价

河南油田超稠油复合催化降粘体系效果评价

ｌ８　．　．细石油　工进展　第ｌ０卷第ｌ２期　ＡＤＶＡＮＣＥＳ　ＩＮ　ＦＩＮＥ　ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬＳ　

河南油田超稠油复合催化降粘体系效果评价　

宋春红　赵长喜　程红晓　韩学文　潘　忠　王晓东　

（１．中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院，南阳４７３１３２；２．中国石化河南油田分公司第二采油厂，南阳４７３１３２）　

摘要河南油田创新地进行了稠油热采地下复合催化降粘技术研究。本实验考察了无水　体系、含水体系、水热催化裂解体系、乳化降粘体系、乳化水热催化裂解复合体系（即复合催化降粘　体系）对特超稠油作用后物理化学性质的变化以及对特超稠油的降粘效果，探讨了乳化水热催化　裂解降粘的作用机理。结果表明，在催化剂作用下，特超稠油中重质组分发生部分裂解，原油物化　性能得到明显改善，乳化水热催化裂解复合体系对河南油田超稠油的降粘率达９８．７％。　关键词　乳化水热催化裂解复合体系　复合催化降粘稠油开采　

水热裂解开采稠油技术具有很高的潜在价　

值。该技术因裂解作用降低了稠油粘度，提高了　稠油流动性；同时在催化剂的作用下，稠油的部分　重组分在井下进行了改质，降低了开采和集输成　本¨］。国外从８０年代初期开始进行研究，加拿大　

Ｈｎｙｅ等　．３　以过渡金属盐做催化剂进行的地下水　

热裂解稠油技术，从原理和实验中均证明了稠油　水热裂解的发生。国内从９０年代开始以水热裂　解为主进行稠油地下改质的研究　。特别是辽　

河油田和大庆石油学院合作，通过在稠油中加入　过渡金属盐类催化剂，研究了水热催化裂解降粘　效果，并取得了一定成果　】。但单纯的水热裂解　

开采稠油技术存在作用半径小、金属催化剂与稠　油接触困难、降粘效率低、技术单一、技术条件要　

求高等问题，因此河南油田开展了稠油热采地下　复合催化降粘技术研究。　

稠油热采地下复合催化降粘技术集表面活性　剂降粘、水热催化裂解降粘等功能为一体。通过　加人表面活性剂可有效改善注汽效果、降低原油