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1、中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）摘 要随着世界能源供应日趋紧张，储量丰富的稠油日益引起各国的重视。稠油富含胶质和沥青质，粘度高，密度大，流动性差，给其开采和集输带来很大困难。降低稠油粘度，改善稠油流动性，是解决稠油集输和炼制问题的关键。本文简要介绍了目前常用的稠油(包括特稠油和超稠油)的乳化降粘原理和方法。根据乳状液的类型、形成条件、稳定性的原理及影响其稳定性的条件，并结合乳化降粘剂的现场应用试验分析了各种类型的降粘剂对乳状液的作用效果。为了使稠油乳化降粘能筛选成适合特定油品的理想稠油乳化降粘剂(目标活性剂)，依据目标活性剂的两个必要性能特征参数(HLB值和PIT值)，并结合现
2、场实践，提出了筛选目标活性剂的具体实验方法和步骤。关键词：稠油；集输；乳化降粘；筛选方法II目 录第1章 前 言11.1 研究的目的及意义11.2 稠油地面集输流程21.3 乳化降粘对稠油的意义4第2章 乳状液的性质82.1 乳状液的基本性质82.2 乳状液的类型102.3 乳状液的稳定性12第3章 乳化降粘的综述173.1 乳化降粘机理173.2 乳化输送及乳化工艺原理193.3 筛选评价方法及影响因素213.4 乳化降粘剂的室内筛选评价26第四章 结 论29致 谢31参考文献 30中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）32第1章 前 言 稠油(又称重质原油)指在油层温度下粘度大于
3、100mPas的脱气原油，但通常都在1Pas以上，是石油烃类能源中的重要组成部分，稠油的突出特点是高粘度和高含水量，使其不能直接用作燃料油，必须先降低粘度去除水分后方能使用。稠油的特殊性质决定了稠油的采、输、炼必然是围绕稠油的降粘、降凝改性或改质处理进行的。降粘法、加热法、稀释法、掺热水法或活性水、乳化降粘法、低粘液环法、加减阻剂、乳化降粘输送方法、稠油催化是稠油在集输中常用的方法。本文主要针对乳化降粘法进行了研究。1.1 研究的目的及意义全世界稠油、超稠油储量相当丰富，估计超过900109t，是常规原油储量的数倍，但目前动用程度相当低，因此不断发展新的稠油开采技术，大幅度提高稠油单井产量、降
4、低单位开采成本和提高稠油油藏采收率对促进稠油开发、提高稠油在石油能源中的地位起着至关重要的作用。我国有丰富的稠油资源，现已在中国东部和西部的15个大中型含油盆地发现稠油油田，预计储量可达109t。稠油是指油层温度下脱气原油的粘度超过1 000 mPas的原油。在稠油中，胶质、沥青质的含量较高，这是稠油粘度高、流动性差的主要原因，为了便于稠油开采和运输，必须降低其粘度。就原油物性和流动特性而言，我国原油(包括陆地和海洋油田的原油)大都流变特性复杂，流动性能差，对原油管输工艺提出一些特殊的要求。除去少量轻质原油外，我国原油大都含蜡多、凝点高、粘度大，俗称“三高”原油。此外，我国还生产数量较多的特高
5、含蜡易凝原油(含蜡40%以上，凝点40以上)和特高含胶粘稠原油(含胶量30%以上，50的粘度大于500mPas)。原油加热输送工艺不失为一种可行的管输工艺，但其能耗大，对输量变化的适应能力差，运行安全性低。据此，我国的石油储运科技工作者长期攻关，研究成功并推广了稠油在常温集输中的一系列应用技术，取得了较好的效果。本文针对稠油及乳状液的特殊物性，对乳化降粘剂做了比较深入的分析，得出其在稠油的输送中的作用和效果，并确定了筛选降粘剂的方法步骤，为稠油的集输提供了一种较为可行的技术方法。1.2 稠油地面集输流程 现以辽河油田为例，辽河油田通常采用加热降粘、掺轻质油或掺稀油稀释、掺活性水以及乳化降粘等方
6、法降低稠油粘度来解决稠油集输问题。稠油地面集输工艺流程主要有以下5种。1、单管加热集输流程单管加热集输工艺流程只有一条管道，流程比较简单，主要适用于单井产液量高(一般大于20t/d)，出油温度高(一般在40 以上)，原油粘度一般不超过3 000 mPas，油井回压一般控制在11.2Mpa的稠油区。2、掺稀油降粘集输流程掺稀油降粘集输流程是辽河油田设计院在20世纪70年代末研究成功的，经过多年的生产实践，现已形成稠油掺稀油的双管密闭集输、多级分离、大罐的热化学沉降脱水、掺稀油定量分配等较为完备的稠油集输工艺。该工艺非常适用于低产、高稠、井深，周边有稀油资源的油田。掺稀油的部位可选择在井下、井口、
7、站内，主要维持地面集油管道的水力条件，提高脱水质量。稠油掺稀油流程的平面布局主要有小二级布站(计量站一集中处理站)、大二级布站(计量接转站一集中处理站)、三级布站(计量站一计量接转站一集中处理站)三种。3、平台拉油集中处理集输工艺流程平台拉油集中处理集输工艺流程用于环境条件差、矿区无稀油资源的特稠油和超稠油的集输。一般以平台为单元，建高架罐，采用导热油集中伴热。一个导热油站平均管井约50口，集中布站管道同架，采用导热油伴热或加热，与采用电热带和电加热棒加热比较，热能的利用率高。4、裂化降粘采、集、输一体化工艺流程裂化降粘就是在高温下将石油馏分分解，大分子烃类裂解成小分子烃类，使稠油转化为低粘度
8、的原油。裂化降粘采、集输一体化工艺流程为单井掺柴油采油和集输，原油在处理站预脱水和高温脱水后再经加热，进分馏塔回收和拔出柴油，柴油返输到井口回掺，循环使用。塔底油经加热进入裂化降粘反应塔，然后经过稳定、降粘外输。该工艺流程解决了稀释剂的来源，使稠油的开采、集输、处理、降粘各环节紧密配合，节约能源，提高了经济效益。适用于稠油资源丰富，且周围无稀油源的稠油区块。5、超稠油乳化降粘工艺流程辽河油田为有效利用超稠油资源，解决国内燃料紧张问题而研究开发了超稠油乳化降粘工艺流程。目前，辽河油田已建成曙光金宇乳化油厂、井下乳化油厂、热电厂乳化油厂等多个中小型超油乳化装置，初步建成超稠油乳化能力约10010
9、t/a。以曙光油田4010 t/a乳化油处理站为例。首先，油罐车将油卸至卸油槽内，超稠油卸车温度为8090，再经卸油泵升压、换热器升温至95进入缓冲罐内，然后由乳化泵升压，预混器混相进入换热器，升温至97进入乳化管内乳化，乳化后的乳化油进入储罐储存，再经装车泵装车外运。乳化剂的加入量为2% (乳化油与纯油重量比)。乳化油含水率为15%20%，80粘度为250 600 mPaS，超稠油的乳化工艺流程是，通过乳化剂将超稠油乳化制成油包水型乳化油，改善油在燃烧时的雾化效果，增加二次雾化率，使燃料分燃烧，从而改善燃烧效果，提高燃烧效率。目前，辽河油田在稠油的集输和脱水技术居国内领先水平，特别是在超稠油
10、的集输和处理方面居于国际领先地位。由于受设备、材料性能和投资的限制，整个稠油集输系统大多尚未实现密闭运行，系统集输和脱水的压力以及温度都比较低，造成一些主要设备的效率不高，脱水过程过分依赖于化学药剂。另外，由于我国石油行业对有关稠油标准和规范的研究与制定比较滞后，有些设计只能参考一般原油的标准和规范，在一定程度上制约了稠油地面工程设计的发展。在稠油特别是超稠油的集输和处理技术方面，辽河油田正在开展科技攻关研究，主要解决以下几个方面的问题。(1)提高集输系统的密闭率，减少集输过程的蒸发损耗和热能损耗。(2)提高稠油的脱水温度，增大油水的密度差，通过研制高效设备，提高稠油的处理效率。(3)研究超稠
11、油的长距离管输技术。(4)研究更高效的超稠油污水深度处理技术。(5)加强稠油集输、处理过程中的热能综合利用。1.3 乳化降粘对稠油的意义1.3.1 我国的稠油类型与物性根据我国现行标准，把原油比重大于0.934，粘度在100mPas以上定为稠油(或称重油)。又依其粘度及比重大小进而划分出如下3种类型：1. 普通稠油脱气粘度为10010000mPas，比重在0.9200(22API)以上。这类稠油除进行常规注水开发外，主要还是采用热力法开采，目前注蒸汽技术已在这类油藏取得了好的效果。由于科技的进步，一些油田(如胜利、河南)正在进一步开展碱/聚合物二元及三元复合驱提高采收率现场试验。2. 特稠油粘
12、度在1045104mPas，比重大于0.9500(15API)。对这类稠油国内外成功的经验是采用注蒸汽进行吞吐开采。目前辽河、胜利、河南等油田的特稠油，正进行大面积注蒸汽吞吐开采。据统计，1986年美国在进行注蒸汽开采的167个项目中，有92%的原油粘度在104mPas以内，说明蒸汽驱是成功的；粘度在1045104mPas的10个项目中，5个蒸汽吞吐成功，5个正在进行试验。3. 超稠油(Super Heavy Oil)粘度在5104mPas以上，比重在0.9800(13API)以上。这种稠油在油层中实际上是不流动的，开采技术难度很大，注汽开发经济效益很差。我国这类稠油估计超过全部稠油资源的一半
13、以上，合理开发有待技术攻关。1.3.2 开采稠油历史及意义1. 开采的历史我国稠油和沥青砂资源非常丰富，从中元古界至第三系均有分布。目前已在中国东部和西部15个大中型含油气盆地发现了这类资源，主要储集于碎屑岩、火山岩、变质岩及碳酸盐岩储层之中，绝大部分埋深为10001500m，沥青砂甚至暴露在地面，可供露天开采。新疆克拉玛依的稠油在我国最早投入开发，19581975年克拉玛依曾对6个稠油油田进行火烧油层试验，但未取得突破性进展。随后，进行小规模蒸汽吞吐试验，取得良好效果。特别是1982年以来，在我国辽河油田经反复热采试验，使蒸汽吞吐获得成功，取得了长足进展，稠油产量跃居全局总产油量的一半，居于
14、全国首位。此后，胜利油田蒸汽热采成功，使稠油产量名列全国第二，克拉玛依名列第三。1982年以前，中国东部的稠油资源基本上没有开发，也就是从1982年之后，东部稠油开发才得到迅速发展。到1986年，我国稠油年产量为3106t，1988年5106t，1992年107t，1994年已突破15106t以上，和全国石油工业一样，稠油资源正在被日趋广泛的开发利用，显示出良好前景。2. 开采的意义全世界已发现的稠油总地质储量为700109m3，世界重油和特稠油的可采储量是795108m3，天然沥青砂的可采储量为715108m3，二者之和为1510108m3，与世界常规原油的可采储量1590108m3相当。我
15、国稠油储量也相当丰富，目前，已发现的稠油油田已有20多个，分布在辽河、新疆、胜利、河南、大港、吉林等油田，稠油产量逐年增加，1981年为181104t，1990年上升为734104t，1992年上升为963104t，平均每年上升100多万吨，占我国石油总产量的7%8%，为我国原油产量的持续增长起了重要的作用。1.3.3 乳化降粘国内外发展概况高粘稠油掺水乳化降粘已在国内外进行了30多年的开发研究。在20世纪60年代，Simon和Poynter在井筒中注入表面活性剂，使高黏原油由W/O型转变成O/W型乳状液，从而提高采油效率并降低管输阻力。美国加州也建立了一条掺水输送高粘原油的工业管道。委内瑞拉的Orinoco地带是世界上最大的重油聚集带。将委内瑞拉境内Orinoco 地带的储量全部加起来，该国为全球范围内继沙特之后的第一大储油国，开采出来的委内瑞拉重质原油胶质、沥青质含量高、粘度极大，靠加入轻质原油稀释和加热降粘输往炼油厂使用，输送成本高。因此，该重质原油的后处理及输送限制了它的发展。20世纪80年代中期，PDVSA公司放弃了供给炼油厂该重质原油的计划，转而将采出的重质原油加入30%的水和表面活性剂(约0.3
