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普通稠油降粘化學驅技術研究與應用 版權信息
- ISBN：9787030671073
- 條形碼：9787030671073 ; 978-7-03-067107-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
普通稠油降粘化學驅技術研究與應用 本書特色
適讀人群 ：油田開發、油田化學和提高采收率研究的科學工作者、工程技術人員、管理人員及高等院校石油工程專業師生本書具有系統性、科學性、先進性和實用性，是一本專業性強、涉及學科多的科技書籍。
普通稠油降粘化學驅技術研究與應用 內容簡介
本書以闡明普通稠油油藏提高采收率為核心，以普通稠油致粘機理和化學降粘機制、降粘驅油劑與普通稠油構效關系、降粘復合驅油機理及復合驅油體系性能與評價等為重點，討論了普通稠油油藏降粘化學驅基礎理論研究、配方設計和評價及礦場方案優化設計。
普通稠油降粘化學驅技術研究與應用 目錄
目錄
前言
**章 稠油油藏開發現狀 1
**節 稠油油藏特征 1
一、稠油的定義及分類 1
二、稠油資源及分布 3
三、稠油油藏成因 4
四、稠油資源形成條件 6
五、稠油油藏基本特征 6
第二節 稠油開發技術 7
一、稠油熱采 7
二、稠油冷采 17
第二章 稠油致黏機理 26
**節 稠油的組成與性質 26
一、稠油的一般性質 26
二、稠油的熱特性 27
三、稠油的組成與結構 29
第二節 膠質、瀝青質聚集特征 30
一、分子動力學方法原理 31
二、模型與參數 33
三、稠油模擬體系 34
四、O/W型油滴模擬體系 37
第三章 稠油降黏 45
**節 化學降黏 45
一、化學降黏機理 45
二、油溶性降黏技術 46
三、水溶性乳化降黏技術 47
第二節 表面活性劑乳化原理 50
一、定向楔理論 50
二、界面張力 50
三、界面膜 51
四、電效應 51
五、固體微粒 52
六、液晶 52
第三節 表面活性劑與稠油的微觀相互作用 53
一、表面活性劑與稠油的相互作用 53
二、表面活性劑-普通稠油-水體系的分子動力學模擬 55
第四章 普通稠油油藏降黏化學驅驅油機理 74
**節 水驅油機理 74
第二節 聚合物驅油機理 76
第三節 低張力表面活性劑驅油機理 77
第四節 乳化降黏驅油機理 79
一、降低普通稠油黏度機理 79
二、乳化提高采收率機理 83
第五節 降黏復合驅油機理 86
一、聚合物與低張力驅油劑協同提高采收率 87
二、聚合物與降黏驅油劑協同提高采收率 87
三、驅油體系界面活性與乳化性能協同提高采收率 122
第五章 降黏驅油劑 131
**節 表面活性劑結構與降低界面張力的關系 131
一、陰非表面活性劑烷基鏈長對界面張力的影響 131
二、陰非表面活性劑乙氧基個數對界面張力的影響 133
三、甜菜堿表面活性劑疏水基尺寸對界面張力的影響 133
四、甜菜堿表面活性劑親水基尺寸對界面張力的影響 135
五、表面活性劑降低界面張力的構效關系 136
第二節 表面活性劑乳化性能 138
一、實驗方法 138
二、陰非表面活性劑體系乳化性能 138
三、甜菜堿類表面活性劑體系乳化性能 141
第三節 表面活性劑與稠油的構效關系 145
第六章 降黏驅油劑性能評價 147
**節 基本性能評價 147
一、實驗方法 147
二、界面張力 149
三、乳化性能 150
四、乳化降黏影響因素 153
第二節 多孔介質中的動態降黏性能評價 156
一、動態乳化降黏評價方法 156
二、不同降黏驅油劑的動態乳化降黏效果 157
三、動態乳化降黏主控因素 159
第三節 降黏驅油劑在體相中的分配規律 163
一、實驗方法 163
二、降黏驅油劑在不同相中的分配規律 165
第七章 普通稠油油藏降黏化學驅油體系設計 168
**節 耐溫抗鹽聚合物的優選與性能評價 168
一、基本物化性能評價 168
二、聚合物增黏性能評價 169
三、聚合物黏彈性能評價 169
四、聚合物熱穩定性能評價 170
五、等黏度條件下聚合物驅油性能評價 170
第二節 降黏驅油劑性能評價 171
一、降黏性能及界面活性 171
二、乳化能力 172
三、乳狀液的界面擴張流變性能 173
第三節 復合驅油體系配方設計 177
一、濃度對降黏性能的影響 177
二、降黏復合驅油體系耐溫抗鈣鎂性能 178
三、聚合物與降黏驅油劑的相互作用 178
四、復合體系降黏效果影響因素 178
第四節 降黏復合體系提高采收率研究 188
一、聚合物及配比影響采收率提高幅度 188
二、原油黏度影響采收率提高幅度 189
三、油藏非均質性影響采收率提高幅度 194
第五節 降黏驅油劑與聚合物注入方式優化 196
一、組合方式優化實驗研究 196
二、組合方式優化數值模擬研究 237
第八章 降黏化學驅礦場應用 241
**節 試驗區概況 241
第二節 降黏復合驅油注入方案優化研究 242
一、注入濃度優化 242
二、注入方式優化 243
三、注入參數優化 244
第三節 礦場注入方案 246
參考文獻 248
彩圖
前言
**章 稠油油藏開發現狀 1
**節 稠油油藏特征 1
一、稠油的定義及分類 1
二、稠油資源及分布 3
三、稠油油藏成因 4
四、稠油資源形成條件 6
五、稠油油藏基本特征 6
第二節 稠油開發技術 7
一、稠油熱采 7
二、稠油冷采 17
第二章 稠油致黏機理 26
**節 稠油的組成與性質 26
一、稠油的一般性質 26
二、稠油的熱特性 27
三、稠油的組成與結構 29
第二節 膠質、瀝青質聚集特征 30
一、分子動力學方法原理 31
二、模型與參數 33
三、稠油模擬體系 34
四、O/W型油滴模擬體系 37
第三章 稠油降黏 45
**節 化學降黏 45
一、化學降黏機理 45
二、油溶性降黏技術 46
三、水溶性乳化降黏技術 47
第二節 表面活性劑乳化原理 50
一、定向楔理論 50
二、界面張力 50
三、界面膜 51
四、電效應 51
五、固體微粒 52
六、液晶 52
第三節 表面活性劑與稠油的微觀相互作用 53
一、表面活性劑與稠油的相互作用 53
二、表面活性劑-普通稠油-水體系的分子動力學模擬 55
第四章 普通稠油油藏降黏化學驅驅油機理 74
**節 水驅油機理 74
第二節 聚合物驅油機理 76
第三節 低張力表面活性劑驅油機理 77
第四節 乳化降黏驅油機理 79
一、降低普通稠油黏度機理 79
二、乳化提高采收率機理 83
第五節 降黏復合驅油機理 86
一、聚合物與低張力驅油劑協同提高采收率 87
二、聚合物與降黏驅油劑協同提高采收率 87
三、驅油體系界面活性與乳化性能協同提高采收率 122
第五章 降黏驅油劑 131
**節 表面活性劑結構與降低界面張力的關系 131
一、陰非表面活性劑烷基鏈長對界面張力的影響 131
二、陰非表面活性劑乙氧基個數對界面張力的影響 133
三、甜菜堿表面活性劑疏水基尺寸對界面張力的影響 133
四、甜菜堿表面活性劑親水基尺寸對界面張力的影響 135
五、表面活性劑降低界面張力的構效關系 136
第二節 表面活性劑乳化性能 138
一、實驗方法 138
二、陰非表面活性劑體系乳化性能 138
三、甜菜堿類表面活性劑體系乳化性能 141
第三節 表面活性劑與稠油的構效關系 145
第六章 降黏驅油劑性能評價 147
**節 基本性能評價 147
一、實驗方法 147
二、界面張力 149
三、乳化性能 150
四、乳化降黏影響因素 153
第二節 多孔介質中的動態降黏性能評價 156
一、動態乳化降黏評價方法 156
二、不同降黏驅油劑的動態乳化降黏效果 157
三、動態乳化降黏主控因素 159
第三節 降黏驅油劑在體相中的分配規律 163
一、實驗方法 163
二、降黏驅油劑在不同相中的分配規律 165
第七章 普通稠油油藏降黏化學驅油體系設計 168
**節 耐溫抗鹽聚合物的優選與性能評價 168
一、基本物化性能評價 168
二、聚合物增黏性能評價 169
三、聚合物黏彈性能評價 169
四、聚合物熱穩定性能評價 170
五、等黏度條件下聚合物驅油性能評價 170
第二節 降黏驅油劑性能評價 171
一、降黏性能及界面活性 171
二、乳化能力 172
三、乳狀液的界面擴張流變性能 173
第三節 復合驅油體系配方設計 177
一、濃度對降黏性能的影響 177
二、降黏復合驅油體系耐溫抗鈣鎂性能 178
三、聚合物與降黏驅油劑的相互作用 178
四、復合體系降黏效果影響因素 178
第四節 降黏復合體系提高采收率研究 188
一、聚合物及配比影響采收率提高幅度 188
二、原油黏度影響采收率提高幅度 189
三、油藏非均質性影響采收率提高幅度 194
第五節 降黏驅油劑與聚合物注入方式優化 196
一、組合方式優化實驗研究 196
二、組合方式優化數值模擬研究 237
第八章 降黏化學驅礦場應用 241
**節 試驗區概況 241
第二節 降黏復合驅油注入方案優化研究 242
一、注入濃度優化 242
二、注入方式優化 243
三、注入參數優化 244
第三節 礦場注入方案 246
參考文獻 248
彩圖
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普通稠油降粘化學驅技術研究與應用 節選
**章 稠油油藏開發現狀 世界經濟的高速發展離不開巨大的能源供應。據估計，在未來的能源消費結構中，石油天然氣資源仍將繼續領跑。常規的石油天然氣資源因勘探發現早、開發技術簡單、開采成本較低等而被高速開采，在此前的油氣資源消費中占據主導地位。然而近些年隨著油氣能源消耗總量越來越大，常規的油氣儲量、產量都在逐年減少，其在全球能源消費結構中的份額也在逐年縮小。因此以稠油為代表的非常規油氣資源受到越來越多的關注。不僅在中國，在世界上的很多國家如美國、加拿大、俄羅斯和委內瑞拉等都有稠油油藏的發現。據統計，全球油氣資源總量大概在６×1012Bbl①，其中常規油氣資源量只占三分之一左右，其余三分之二都是非常規油氣資源。而稠油在非常規油氣資源中占有很大比例，但是分布很不均衡。在全球能源日趨緊缺的今天，稠油資源無疑是*不可忽視的能源之一。 **節 稠油油藏特征 一、稠油的定義及分類 稠油的開采、集輸及加工技術與常規輕質原油有很大差別，因此，稠油的分類直接關系到稠油油藏開采潛力的評價及開采方式的選擇。 稠油，國際上稱之為重質油或重油(heavy oil)。嚴格地講，稠油和重油是兩個不同性質的概念。因為稠油是以其黏度高低作為分類標準，而原油黏度的高低取決于原油內膠質、瀝青質及蠟含量的多少；重油則是以原油密度的大小進行分類，而原油密度的大小往往取決于其金屬、機械混合物及硫含量的多少。盡管一般原油黏度與密度之間存在著一定的關系，即原油密度越大，其黏度越高，但是有相當一部分油藏的原油密度大，而黏度卻低，或者是原油黏度高，而密度卻小。因此，不能把稠油和重油兩個概念完全等同起來。 稠油的分類不僅關系到如何劃分與評價稠油油藏，而且還關系到選擇何種開采方式及如何評估稠油油藏后期的開采潛力。國內外許多石油專家對稠油的分類標準進行了研究，如表1.1所示。1982年第二屆國際重質油及瀝青砂學術會議之前，國外對稠油的分類一直以原油重度(API度②)作為主要指標，故稱其為重油或重質油。隨著稠油開發的發展，人們發現原油密度并不能真正表征稠油的特征，為了把原油特性(主要是黏度)和開發效果及經濟效益聯系起來，有利于稠油資源評價和開發方式研究，1982年，聯合國訓練研究所(UNITAR)在委內瑞拉召開的第二屆國際重質油及瀝青砂學術會議上，制訂了以原油黏度為主要指標，以相對密度為輔助指標的重質油定義法。 表1.1 國際上對稠油的分類標準 1)委內瑞拉能源礦業部對重質油的分類標準 委內瑞拉能源礦業部認為，凡相對密度大于0.934(＜20°API)的原油都屬于重質油。可將其按相對密度分為重質油、特重質油和天然瀝青(瀝青砂或瀝青)三類。 2)第二屆國際重質油及瀝青砂學術會議對重質油的分類標準 在第二屆國際重質油及瀝青砂學術會議上，各產油國對重質油的分類標準取得了一致意見，即按原油黏度及相對密度來分類，將其分為重質油、超重質油和瀝青。 3)聯合國訓練研究所推薦的稠油分類標準 聯合國訓練研究所推薦的分類標準將稠油分為重質油和瀝青兩類。 原油API度與其相對密度的換算關系式為 當溫度為60℉(約為15.56℃)時上式可簡化為 式中，ρ為原油相對密度；T為華氏溫度，℉。 我國稠油中含金屬及機械混合物較少，而膠質、瀝青質含量較高，因此，根據國際稠油分類標準，中國石油天然氣股份有限公司勘探開發研究院的劉文章在考慮我國稠油特性的同時，按開發實際及今后的潛在生產能力，提出了中國稠油分類標準，即將黏度為100～10000mPas，且相對密度大于0.92的原油稱為普通稠油；將油層條件下黏度為10000～50000mPas，且相對密度大于0.95的原油稱為特稠油；將黏度大于50000mPas，且相對密度大于0.98的原油稱為超稠油(或天然瀝青)，如表1.2所示。 表1.2 中國稠油分類標準 *油層條件下黏度，其他黏度指油層溫度下脫氣油黏度。 對比以上稠油分類標準可以看出，我國的稠油分類標準中強調了以下四點。 (1)分類標準盡可能與國際上的標準一致，以便進行國際交流，以及稠油資源評價和開發方法的研究，同時又考慮了中國稠油的特點。 (2)以原油黏度為主要指標，以相對密度為輔助指標進行分類是合理的。由于我國稠油中瀝青質及金屬含量很低，膠質含量很高等，稠油黏度高，而相對密度較低。例如，新疆克拉瑪依油田九區的稠油相對密度為0.923，但油層溫度下脫氣原油黏度達到2300mPas以上。因此，我國稠油相對密度界限要比UNITAR的標準低，即為0.92(22°API)，而不是0.934(20°API)。 (3)分類標準與選擇開發方式相聯系。將稠油分成普通稠油(其中又分為稠油Ⅰ-1類和稠油Ⅰ-2類)、特稠油和超稠油三類，有利于進行稠油開發方式的選擇。 (4)將特稠油和超稠油(或天然瀝青)的黏度上限定得比UNITAR及國際上的一般分類標準高，這是考慮到注蒸汽開采技術已有了新的發展。 二、稠油資源及分布 世界上稠油資源極為豐富，其地質儲量遠遠超過常規原油儲量。據統計，世界上已證實的常規原油地質儲量約為4200×l08t，而稠油(包括瀝青)油藏地質儲量高達15500×l08t。據美國能源部估計，全世界稠油(包括瀝青)的潛在儲量可能是已探明的常規原油儲量的6倍左右。 稠油油藏分布范圍十分廣泛，世界上各產油國差不多都有稠油，但稠油儲量主要集中在美國、加拿大、委內瑞拉，如表1.3所示。 表1.3 主要稠油國家的稠油儲量 (單位：108t) 我國的稠油資源也相當豐富，而且廣為分布。目前已在松遼盆地、渤海灣盆地、準噶爾盆地、南襄盆地、二連盆地等15個大中型含油盆地和地區發現了數量眾多的稠油油藏，預測全國稠油(包括瀝青)地質儲量在80×l08t以上，其中僅渤海灣盆地各拗陷在低凸起、邊緣斜坡帶等處的稠油地質儲量便可達40×l08t以上；準噶爾盆地西北緣稠油地質儲量達10×l08t以上。此外，我國南方的珠江口盆地、百色盆地也有一定規模的稠油資源。總之，稠油資源是我國巨大的潛在資源，它將在今后的能源結構中起到至關重要的作用。 三、稠油油藏成因 關于稠油油藏的成因問題眾說紛紜。但從20世紀30年代以來，人們對稠油成因的看法主要有三種學說，即稠油演變說、反稠油演變說和原油性質取決于生油母質及形成環境說。 (1)稠油演變說認為，所有原油都是由稠油演變而成的。即在緩慢的演變過程中，壓力、溫度及其他因素對石油的作用把環烷基油變成烷基油。 (2)反稠油演變說認為，烷基油是原生的，從淺層采出的環烷族原油是次生的外力作用的產物，也就是說，環烷基油是在次生作用下由烷基油演變而來的。 (3)原油性質取決于生油母質及形成環境說認為，原油性質取決于生油物質及石油形成的沉積環境，其中*主要的是生油母質，否則，深度、壓力、溫度都不能使石油性質發生根本性的轉變。 隨著現代科學技術的發展，特別是色譜-質譜-計算機聯用技術的發展，上述幾種學說也在不斷地發展，至今廣為流行的學說有稠油是低成熟原油說、生油母質類型及其沉積環境決定稠油說和原油在儲層中的次生變化、水洗、氧化、生物降解形成稠油說。 目前，我國大多數人認為稠油的成因主要有兩種類型，即原生型和次生型。原生型主要是指所謂的未成熟或低成熟油，次生型是指后期遭受生物降解等稠變作用形成的稠油。 石油變重、變稠可以發生在石油運移到聚集成為油藏以及之后的任何階段，直至石油遭到破壞成為固體瀝青為止。因此，把石油經初次運移進入儲層，以及之后的各個階段中使石油變重、變稠的各種作用統稱為稠變作用。進一步研究表明，無論是低成熟油還是高成熟油，均需要經過后期的稠變作用才能形成稠油，因此，稠油均是次生型的。只是生油母質類型和原始成熟度的不同，才使其形成的稠油各具特色而已。 稠油油藏的形成主要受盆地后期構造抬升活動、細菌生物降解作用、地層水洗和氧化作用以及烴類輕質組分散失等因素的影響，其中后期構造運動起主導作用。按照上述因素可將稠油油藏的成因分為風化剝蝕、邊緣氧化、次生運移和底水稠變四種。 1. 風化剝蝕成因 這種稠油油藏主要受后期構造抬升活動的強烈影響，使早期形成的古油藏因抬升而接近地表，或者古油藏的蓋層封堵條件遭到不同程度的破壞，天然氣和輕質組分大量溢散，從而導致液態烴因地層水的水洗作用或地表風化作用而形成稠油。 2. 邊緣氧化成因 這種稠油油藏主要分布在盆地和拗陷斜坡邊緣。由于在盆地后期構造活動抬升過程中，盆地邊緣急劇上升，邊緣斜坡帶成為油氣大規模運移和聚集的方向，當油氣從盆地內部生油層沿地層不整合面或穩定砂體向上傾方向運移進入盆地邊緣地層水交替帶時，原油發生嚴重的生物降解作用，油質變重變稠，從而形成稠油油藏。 3. 次生運移成因 這種稠油油藏主要受后期斷裂構造活動的影響，使下部原油沿地層不整合面或斷裂向上運移到較淺的儲層中，在原油運移過程中發生生物降解作用，從而形成稠油。這類稠油油藏具有埋藏淺、物性好、油氣豐度高等特點，并且一般都位于原生型常規油藏的上部，并與其有一定的共生關系。這類油藏在我國東部許多盆地中廣泛分布，如大港羊三木油田。 4. 底水稠變成因 有部分稠油油藏在儲集成因上屬原生油藏，但是，由于邊底水比較活躍，油水接觸面大，經過長期的、緩慢的水洗作用，油藏下部的原油經受細菌降解作用逐漸變為稠油油藏，這種稠油油藏在縱向上原油密度上小下大，有時還有氣頂，如勝利孤島油田和遼河高升油田。 不同成因類型稠油油藏在空間上有一定的分布規律，如下所述。 (1)縱向上，一般分布在盆地上部構造層或上覆較年輕地層中。一般情況下，稠油油藏埋深小于2000m，并且隨著埋深逐漸變淺，原油生物降解程度越來越高。埋深在1000～2000m時，原油生物降解程度輕微；埋深在1000m以內時，原油生物降解程度中等；接近地表時，原油、地面油砂或瀝青生物降解程度嚴重。 (2)平面上，稠油油藏分布受盆地不同構造部位控制。 (3)稠油油藏與常規油藏有一定的共生關系，在一個油氣聚集帶中，平面分布序列為由拗陷向邊緣、由常規油藏漸變為稠油油藏或瀝青礦；縱向上分布序列為由深層至淺層、由常規油藏漸變為稠油油藏。 四、稠油資源形成條件 在任何沉積盆地中，稠油資源的形成均取決于原油的自身損失和后期構造運動兩方面。 1. 原油的自身損失 盆地在其地質歷史或演化過程中，有相當規模的常規油形成與聚集，這是形成稠油資源的基礎。據統計，只有常規原油損失達到自身10%～90%時，才能成為稠油或瀝青，其中成熟常規原油需損失50%～90%；低成熟常規原油因原始密度和黏度值較高，一般需損失10%～50%。 2. 后期構造運動 后期構造運動的發生為石油進入連通系統提供了動力，因此，只有在油氣生成、聚集之后發生的構造運動[如產生開啟斷層、不整合面以及開啟儲層等與地表連通的輸導層(面)]才能為原始聚集的常規原油由深部進入淺部或連通系統創造條件，而構造運動方式只有在連通系統內創造較好的封蓋條件才能使石油在連通系統內有相當數量的聚集，且不會迅速擴散。既遭受運移期又遭受油藏期的各種稠變因素的作用，為形成相當規模的稠油和瀝青提供了基礎。資料表明，后期構造運動發生的次數越多，構造運動的強度越大，原油遭受的稠變作用越強，在連通系統內稠油的形成量和聚集量就越大。 綜上所述，盆地稠油資源形成條件的兩方面特征及其相互配置關系，決定了*終稠油資源的形成、分布及規模的大小，因此，在一個盆地或拗陷中，油源越充足，區域蓋層越完善，有利圈閉越多，則其油氣聚集的豐度就越高。后期
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