复合降粘剂对塔河稠油降粘效果评价

张永刚 晁凯 王增建

中石化中原油田分公司 石油工程技术研究院，河南濮阳 457001

摘 要：针对塔河稠油高粘、地层水高矿化度的特点，研制出耐温耐盐及适用于较宽粘度范围、不同类型稠油的复合降粘剂。室内实验结果表明，该复合降粘剂耐温达140℃，耐盐22×10⁴ mg/L，加降粘剂为油水总量1%时，对于含水质量分数20%以上，粘度1×10⁴ mPa·s~100×10⁴ mPa·s的稠油有良好的乳化降粘性能（降粘率达99%以上），且与油田现场用破乳剂有良好的配伍性，脱水后稠油粘度与乳化前相比降粘率达36%以上，利于下步稠油管输，因此本复合降粘剂具有良好的推广应用价值。

关键词：塔河油田，复合降粘剂，特稠油，乳化降粘，破乳

中图分类号： TE345 文献标识码：A

塔河油田具有埋藏深（5400~7000 m）、地层温度高（125~145 ℃）、粘度高（属特稠油），地层水矿化度高（20×10⁴ mg/L），油品性质复杂等特点^[1]。由于油藏埋藏深，井筒举升过程中温度下降，原油粘度增大，容易堵塞井筒，使油井无法正常生产。目前塔河油田使用的井筒降粘方式主要为掺稀降粘和掺化学药剂降粘，其中以掺稀降粘工艺为主。掺稀降粘法^[2-3]需要大量稀油，造成了稀油资源的浪费，且采油成本高。掺化学药剂降粘法^[4-8]工艺简单成本较低，相对易于实现，具有一定的优势，但目前的化学降粘剂选择性强，降粘率不高，耐温耐盐性差，对采出液破乳影响较大^[9-11]，且采出液破乳脱水后稠油粘度依然较大，稠油管输困难。因此研制不仅能使稠油在开采过程中降粘效果好且在破乳脱水后仍具有较好降粘效果的复合降粘剂具有重要意义。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

试剂：复合降粘剂（自制），破乳剂DC-06、二联7027、二联5011（塔河油田提供），自来水（石油大学提供），塔河地层水（塔河油田提供）。

仪器：DV-11+Pro型粘度计（美国BR00KFIEID公司）、HH-1数显恒温水浴锅（巩义市予华仪器有限责任公司）、FLVKO搅拌器（上海弗鲁克公司）、DWY-1A型多功能稠油脱水试验仪（江苏姜堰市高分仪器有限公司）、电子天平、烘箱（上海一恒科学仪器有限公司）。

1.2 实验方法

1.2.1 稠油粘度的测定

参照石油行业标准SY/T 5887-93《原油降凝剂效果评定方法》和SY/T 0520-93《原油粘度测定旋转粘度计平衡法》用旋转粘度仪测定稠油的粘度，测定温度为50～90℃，所用原油采自塔河油田现场。本实验采用Brookfield DV-11+Pro型（美国BR00KFIEID公司）旋转粘度仪。

1.2.2 复合降粘剂的构成

复合降粘剂汇集了油溶性降粘剂和水溶性降粘剂的优点，将二者较好的结合于一体，在降粘过程中同时发挥了油溶性降粘剂和水溶性降粘剂的特点。

1.2.3 复合降粘剂降粘效果评价方法

取一定量塔河稠油于烧杯中，在90℃水浴中恒温软化10 min ，按照设计参数，加入一定质量的塔河稀油、去离子水、复合降粘剂，在高速剪切下（转速6000 r/min，剪切3 min）乳化，测乳状液在50℃时的粘度。

1.2.4 复合降粘剂对稠油乳状液破乳效果评价方法

⑴ 乳化油的制备

取一定量塔河稠油于烧杯中，在90℃水浴中恒温软化10 min ，按照设计参数，加入一定质量的塔河稀油、去离子水、复合降粘剂，在高速剪切下（转速6000 r/min，剪切3 min）乳化。

⑵ 破乳实验

取一定体积上述制备好的乳化油于100 mL具塞量筒中，80℃水浴中恒温10 min，加入破乳剂（加量为200 mg/L），上下振荡200下后放入80℃水浴中恒温，考察脱水量随时间的变化。

2 结果与讨论

2.1 塔河稠油基本性质

2.1.1 塔河稠油粘度

分别选取塔河油田不同区块的稠油测其在50℃时的粘度，结果见表2.1。

表2.1 原始油样粘度（50℃）

Table 2.1 Viscosity of crude oil（50℃）

由表2.1可见：六口井稠油50℃粘度均远大于10 000 mPa·s，属于特稠油。

2.1.2 塔河TH12126井稠油粘温性质

图2.1 TH12126稠油的粘温曲线

Fig.2.1 Viscosity-temperature curve of crude oil TH12126

由图2.1可知TH12126稠油随温度敏感性较强，从50℃到60℃粘度降幅达74.1%。

2.1.2 含水量与原油乳状液粘度的关系

TH12126原油50℃粘度为149×10⁴ mPa·s在高温下仍较难流动，因此实验时以w(稀油):w(稠油)=0.4:1掺入塔河稀油，将调制油在90℃水浴中加热至易流动，趁热加入一定量塔河地层水，用玻璃棒不断搅拌使其乳化，测其在50℃的粘度，结果见图2.2。

注：含水质量分数超过60%时稠油较难乳化

图2.2 不同含水质量分数对乳化降粘的影响

Fig.2.2 Influence of different mass fractions water on emulsification and viscosity reduction

由图2.2可知随着含水量的增大，乳状液粘度逐渐增大。在油井开采过程中含水量逐渐增大，增大的含水量使稠油形成W/O型乳状液，粘度不断增大^[9]，直接导致了开采难度加大，而加入合适的乳化剂后可使W/O型乳状液转变成O/W型，由此可见加入乳化降粘剂的必要。

2.2 复合降粘剂配方的确定

详细考察四种复合降粘剂体系对塔河TH12126掺稀稠油（掺稀后稠油粘度为45 000 mPa·s）乳化降粘效果的影响。结果见表2.2。

表2.2 四种复合降粘剂体系对降粘效果的影响

Table 2.2 Influence of four composite viscosity reducer system on viscosity reduction effect

注：油水质量比7∶3，加剂质量分数1%，空白油样粘度45 000 mPa·s，η-乳状液粘度。

由表2.2可知复配体系Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ降粘率均超过99%，综合经济成本考虑，选择复合体系Ⅲ作为实验用降粘剂。

2.3 复合降粘剂加量对特稠油降粘效果的影响

详细考察复合降粘剂加量对塔河TH12126掺稀稠油乳化降粘效果的影响。结果见表2.3。

表2.3 复合降粘剂加量对降粘效果的影响

Table 2.3 Dosage of composite viscosity reducer on viscosity reduction effect

注：油水质量比7∶3，空白油样粘度45 000 mPa·s，η-乳状液粘度。

由表2.3可知：复合剂加量对形成乳状液的类型和粘度影响较大，加剂质量分数为0时，含水原油所形成的乳状液粘度较大，较乳化前粘度增大33.33%；加入复合剂后乳状液粘度急剧下降，当加剂质量分数超过0.5%时，降粘率达到98%以上；复合剂加量超过1%时降粘率变化趋于平稳；因此合适的复合剂加剂质量分数应为1%左右。

2.4 复合降粘剂对不同含水量稠油的降粘效果

含水量对形成乳状液的类型起着重要的影响，最佳密堆积理论认为，原油中含水量小于25.98%应形成W/O型乳状液，含水量大于74.02%应形成O/W型乳状液，在25.98%~74.02%之间属于不稳定区域。塔河油田现场不少油井处于一采阶段含水较少，部分油井已注水开采，因此对于塔河油田需要有适用于较宽含水率范围的降粘剂。本实验详细考察了不同含水量时，加入复合剂后稠油的降粘效果，结果见图2.3。

图2.3 不同含水量的乳状液在50℃时的粘度

Fig. 2.3 Viscosity of emulsion with different mass of water（50℃）

由图2.3可知：含水量小于20%时，稠油所形成的乳状液粘度较大；含水率超过20%时，稠油所形成的乳状液粘度很小，降粘率均大于98%。可见本复合降粘剂对于形成O/W型乳状液的含水量要求较低。

2.5 温度对复合降粘剂降粘效果的影响

将配制好的浓度为5%的复合剂水溶液分别在90℃和140℃下放置6 h和12 h，考察其在不同温度下溶液颜色、状态及对TH12126掺稀稠油的乳化降粘性能。结果见表2.4。

表2.4 温度对复合降粘剂降粘效果的影响

Table 2.4 Influence of temperature on viscosity reduction effect of composite viscosity reducer

注：油水质量比7∶3，加剂质量分数1%，空白油样粘度45 000 mPa·s，η-乳状液粘度

由表2.4可知，复合降粘剂具有较强的耐温性，在140℃高温下放置12 h后复合剂水溶液颜色、状态及降粘率变化较小。

2.6 矿化度对复合降粘剂降粘效果的影响

用不同矿化度的塔河地层水配制复合降粘剂，考察其在不同矿化度下所配溶液的颜色、状态及对TH12126掺稀稠油的乳化降粘性能。结果见表2.5。

表2.5 矿化度对复合降粘剂降粘效果的影响

Table 2.5 Influence of salinity on viscosity reduction effect of composite viscosity reducer

注：油水质量比7∶3，加剂质量分数1%，空白油样粘度45 000 mPa·s，η-乳状液粘度

由表2.5可知，复合降粘剂耐矿化度可达22×10⁴ mg/L，塔河地层水对复合降粘剂的降粘效果基本无影响。

2.7 复合降粘剂对破乳效果的影响

在加剂质量分数1%，含水质量分数30%，破乳剂用量200 mg/L，70℃恒温条件下进行破乳实验。考察复合降粘剂对破乳效果的影响，结果见表2.6。

表2.6 复合降粘剂对破乳效果的影响

Table 2.6 Influence of composite viscosity reducer on deemulsification of oil emulsion

注：复配破乳剂为W(7007)∶W(5011)=4∶1所配制。

由表2.6可知，加入复合降粘剂后脱水速度减慢，但24h后脱出水量基本达到未加剂前出水量；采用复配破乳剂破乳时，脱出总水量超过不加剂时表明本复合降粘剂与复配破乳剂具有一定的协同作用。

2.8 乳化油脱水粘度测定

将复合降粘剂乳化的乳状液用DWY-1A型多功能原油脱水试验仪加电场90℃脱水至油中含水量少于0.2%，取出后静置冷却48 h，在50℃测其粘度。结果见表2.7。

表2.7 复合降粘剂对乳化油脱水后粘度的影响

Table 2.7 Influence of composite viscosity reducer on dehydration oil emulsion

注：乳状液含水30%，加复合剂质量分数1%。

表2.7表明复合降粘剂不仅能使油水形成O/W型乳状液来降低稠油粘度使稠油易于开采，而且乳状液脱水后稠油粘度也有大幅下降有利于脱水后稠油管输。

3 结论

通过对复合降粘剂进行加药浓度、不同含水量稠油适用性、耐温耐盐性能、乳化油脱水后粘度的测定及对破乳效果的考察，证明本复合降粘剂具有优良性能。

（1）具有良好的耐温耐盐性能，耐温大于140℃，耐盐不低于22×10⁴ mg/L。

（2）不仅能在井筒进行乳化降粘，降粘率达98%以上，而且乳化油破乳脱水后粘度也有大幅下降，降粘率不低于36%，

（3）对破乳剂破乳效果基本无影响，当破乳剂加量200mg/L时，脱水速度减慢但最终脱出水量基本不变。

以上实验表明本复合降粘剂具有较好的现场应用前景。

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