1、第五章第五章油水井的化学改造油水井的化学改造第二篇 采油化学前 言（1）为什么进行油水井改造？油水井在生产过程中存在各种问题，影响油田油水井在生产过程中存在各种问题，影响油田的正常生产。的正常生产。（2 2）油水井存在哪些问题？）油水井存在哪些问题？油井：油井：5 5个问题，个问题，5 5字概括字概括 水井：水井：3 3个问题个问题前 言（1）砂、（2）蜡、（3）水、（4）稠、（5）低。（1 1）出砂）出砂（2 2）吸水剖面不均匀）吸水剖面不均匀（3 3）水注不进去）水注不进去油井问题油井问题水井问题水井问题本章主要内容5-1 注水井调剖5-2 油井堵水5-3 油水井防砂5-4 油井的防蜡与清
2、蜡5-5 稠油乳化降粘开采法5-6 酸处理及其添加剂5-7 压裂液及其添加剂第一节第一节注水井调剖法注水井调剖法第五章 油水井化学改造 一、什么叫注水井调剖油层采收率低驱油体系的驱油体系的波及系数低波及系数低驱油体系的驱油体系的洗油效率低洗油效率低水油流度比地层非均质性润湿性界面张力 吸水能力好吸水能力差一、什么叫注水井调剖一、什么叫注水井调剖油层是不均质的；注入水沿阻力最小的地方前进；高渗透层流动阻力小；由于注入水的冲刷，使油层的 不均质性随着时间的推移而加剧；注入水的波及系数低，采收率低，油井含水上升快。k2 k3 k1 单井油井堵水高渗透层（含油饱和度低）含油饱和度高一、什么叫注水井调剖
3、 一、什么叫注水井调剖一、什么叫注水井调剖调整注水油层调整注水油层的吸水剖面。的吸水剖面。“调剖调剖”含义含义 ：一、什么叫注水井调剖调整注水油层的吸水剖面。“调剖调剖”的含义：的含义：狭义：狭义：广义：广义：从注水井进行封堵高渗透层的工作，从而从注水井进行封堵高渗透层的工作，从而迫使注入水波及到含油饱和度较高的中、迫使注入水波及到含油饱和度较高的中、低渗透层，从而起到提高注入水的波及系低渗透层，从而起到提高注入水的波及系数和降低油井含水的目的。数和降低油井含水的目的。“调剖调剖”的目的：的目的：一、什么叫注水井调剖一、什么叫注水井调剖 改善地层非均质性，提高注入水波及系数，从而提高采收率。注
4、水井调剖提高采收率可视化模拟录像一、什么叫注水井调剖从19世纪70年代提出，已由单纯的“剖面调整”发展为深部封堵高渗透层。单井油井堵水调剖剂单井油井堵水调剖剂深部调剖浅层封堵二、调剖技术的分类（1）单液法调剖：一种工作液（2）双液法调剖：两种工作液按起作用的工艺分类1、单液法 向油层注人一种工作液，这种工作液所带的物质或随后变成的物质可封堵高渗透层流 体流动性降低 溶液、乳状液、溶胶、悬浮体凝胶、冻胶、沉淀、固化物注入过程中进入地层后基本原理：基本原理：定义：定义：2 2、双液法、双液法 向地层注入相遇后可产生封堵物质的两种工作液（或工作流体）。定义：定义：注水注水第一工作液第二工作液隔离液封
5、堵物质注入水基本原理：基本原理：调节封堵位置调节封堵位置 隔离液作用：隔离液作用：三、单液法堵剂调剖剂：又称堵剂，注入地层起封堵作用的物质。了解堵剂的适应性、了解堵剂的作用机理1 1、硫、硫 酸酸（1）调剖机理l硫酸先与近井地带的碳酸盐反应，增加了注硫酸先与近井地带的碳酸盐反应，增加了注水井的吸水能力；水井的吸水能力；l产生的硫酸钙、硫酸镁将随酸液进入地层，产生的硫酸钙、硫酸镁将随酸液进入地层，饱和后析出，形成堵塞；饱和后析出，形成堵塞；l由于高渗透层进人的硫酸多，主要堵塞发生由于高渗透层进人的硫酸多，主要堵塞发生在高渗透层。在高渗透层。（2 2）特点）特点近井增注，远井调剖。近井增注，远井调
6、剖。2、硫酸亚铁硫酸是增注调剖剂；氢氧化亚铁是一种沉淀，同样可起调剖作用。（1 1）调剖机理）调剖机理（2 2）特点）特点近井增注，远井调剖。近井增注，远井调剖。3 3、硅酸凝胶、硅酸凝胶u 又名硅酸钠，分子式为Na2OmSiO2u m:模数(即水玻璃中SiO2的物质的量与Na2O u 的物质的量之比)。u 模数一般在14范围。u 水玻璃的性质随模数而变。模数越小，水玻璃碱性越强，越易溶解。硅酸凝胶是由水玻璃与活化剂反应生成。硅酸凝胶是由水玻璃与活化剂反应生成。（1）什么是水玻璃？）什么是水玻璃？u 是指可使水玻璃由先变成溶胶再变成凝胶的物质。u 常用的活化剂是盐酸。u 根据盐酸和水玻璃的混合
7、顺序可分为酸性硅酸凝胶和碱性硅酸凝胶。硅酸凝胶是由水玻璃与活化剂反应生成。硅酸凝胶是由水玻璃与活化剂反应生成。（2）什么是活化剂？）什么是活化剂？3 3、硅酸凝胶、硅酸凝胶酸性硅酸溶胶酸性硅酸溶胶酸性硅酸溶胶胶团示意图 （假定模数为1）生成生成:胶粒带正电。胶粒带正电。酸性硅酸溶胶是由水玻酸性硅酸溶胶是由水玻璃加到盐酸中生成。璃加到盐酸中生成。特点特点:碱性硅酸溶胶碱性硅酸溶胶碱性硅酸溶胶胶团示意图 （假定模数为1）生成生成:胶粒带负电。胶粒带负电。碱性硅酸溶胶是将盐酸碱性硅酸溶胶是将盐酸加到水玻璃中生成。加到水玻璃中生成。特点特点:4 4、锆冻胶、锆冻胶（1）锆冻胶如何形成？）锆冻胶如何形成
8、？用用Zr4+组成的组成的多核羟桥络离子多核羟桥络离子交联溶液中带交联溶液中带COO-的聚合物（如的聚合物（如HPAM）生成。）生成。聚丙烯酰胺的锆冻胶示意图（2）锆的）锆的多核羟桥络离子多核羟桥络离子如何形成？如何形成？络合络合水解羟桥作用多核羟桥络离子形成多核羟桥络离子形成进一步水解和羟桥作用大的无机阳离子多核羟桥络离子形成多核羟桥络离子形成多核羟桥络离子与HPAM交联5 5、铬冻胶、铬冻胶（1）铬冻胶如何形成？）铬冻胶如何形成？用用Cr3+组成的组成的多核羟桥络离子多核羟桥络离子交联溶液中带交联溶液中带COO-的聚合物（如的聚合物（如HPAM）生成。）生成。聚丙烯酰胺的锆冻胶示意图Q：C
9、r3+的多核羟桥络离子如何形成？（2）Cr3+可有哪些来源？可有哪些来源？uKCr(SO4)2、CrCl3、Cr(NO3)2、Cr(CH3COO)3u由Cr6+（如K2Cr2O7、Na2Cr2O7）用还原剂（如 Na2S2O3、Na2SO3、NaHSO3）还原得到5 5、铬冻胶、铬冻胶6 6、水膨体、水膨体水膨体是一类适当交联遇水膨胀而不溶解的水膨体是一类适当交联遇水膨胀而不溶解的聚合物。聚合物。CH2CHCONH2+mCH2CHCONH2CHCH2COOCH2CH2O10OOCCHCH2CHCH2COOCH2CH2O10OOCCHCH26 6、水膨体、水膨体一种聚丙烯酰胺水膨体的膨胀性6 6
10、、水膨体、水膨体供选用的携带介质有三类：供选用的携带介质有三类：l非极性物质（如煤油）非极性物质（如煤油）l半极性物质（如乙醇、异丙醇），半极性物质（如乙醇、异丙醇），l电解质溶液（如电解质溶液（如 NaCl、HCl、CaCl2、FeCl3等）等）l有些是通过去溶剂化和压缩水膨体扩散双有些是通过去溶剂化和压缩水膨体扩散双电层来抑制膨胀的作用（如电层来抑制膨胀的作用（如NaCl溶液）；溶液）；l有些通过与水膨体中的有些通过与水膨体中的-COO-反应生成弱反应生成弱亲水能力的基团来抑制水膨体的膨胀（如亲水能力的基团来抑制水膨体的膨胀（如HCl、CaCl2、FeCl3等溶液）。等溶液）。7 7、石灰
11、乳、石灰乳石灰乳是将氧化钙分散在水中配成的氢氧化钙石灰乳是将氧化钙分散在水中配成的氢氧化钙悬浮体。悬浮体。特点：特点：l 氢氧化钙的粒径较大（氢氧化钙的粒径较大（62m62m左右），特别适合左右），特别适合于封堵裂缝性的高渗透层。由于氢氧化钙颗粒不能于封堵裂缝性的高渗透层。由于氢氧化钙颗粒不能进入中、低渗透层，因此对中、低渗透层有保护作进入中、低渗透层，因此对中、低渗透层有保护作用。用。l 氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小，所以可用氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小，所以可用于封堵高温地层。于封堵高温地层。l 氢氧化钙可与盐酸反应生成可溶于水的氯化钙，氢氧化钙可与盐酸反应生成可溶于水的氯化钙，在
12、不需要封堵时，可用盐酸解除。在不需要封堵时，可用盐酸解除。8 8、粘土水泥分散体、粘土水泥分散体粘土水泥分散体由粘土与水泥悬浮于水中配成粘土水泥分散体由粘土与水泥悬浮于水中配成。特点特点l适合于封堵特高渗透地层。粘土与水泥进入地层后，适合于封堵特高渗透地层。粘土与水泥进入地层后，可在孔隙结构的喉部形成滤饼。在滤饼中，水泥的水可在孔隙结构的喉部形成滤饼。在滤饼中，水泥的水化反应，使滤饼固结，对特高渗透层产生有效封堵。化反应，使滤饼固结，对特高渗透层产生有效封堵。l类似石灰乳中的氢氧化钙，粘土和水泥也不能进入中类似石灰乳中的氢氧化钙，粘土和水泥也不能进入中、低渗透层，所以对中、低渗透层有保护作用。
13、、低渗透层，所以对中、低渗透层有保护作用。l可用常规土酸除去可用常规土酸除去。四、双液法堵剂u沉淀型双液法堵剂沉淀型双液法堵剂u凝胶型双液法堵剂凝胶型双液法堵剂u冻胶型双液法堵剂冻胶型双液法堵剂u泡沫型双液法堵剂泡沫型双液法堵剂u絮凝体型双液法堵剂絮凝体型双液法堵剂1 1、沉淀型双液法堵剂、沉淀型双液法堵剂指两种工作液相遇后可产生沉淀封堵高渗透层指两种工作液相遇后可产生沉淀封堵高渗透层的堵剂。的堵剂。2、凝胶型双液法堵剂指两种工作液相遇后可产生凝胶封堵高渗透层的堵剂。3、冻胶型双液法堵剂 例1 第一工作液HPAM溶液或XC溶液 第二工作液柠檬酸铝溶液 例2 第一工作液 HPAM溶液或XC溶液
14、第二工作液丙酸铬溶液 例3 第一工作液溶有Na2 SO3的HPAM溶液或XC溶液 第二工作液溶有 Na2Cr2O7溶液 例4 第一工作液HPAM溶液 第二工作液ZrOCl2 溶液l指两种工作液相遇后可产生冻胶封堵高渗透层的堵剂。4、泡沫型双液法堵剂n可用的起泡剂包括 非离子型表面活性剂加聚氧乙烯烷基苯酚醚 阴离子型表面活性剂如烷基芳基磺酸盐。n可用的气体包括 氮气 二氧化碳气。l若将起泡剂溶液与气体交替注入地层，就可在地层（主要是高渗透层）中形成泡沫，产生堵剂。5、絮凝体型双液法堵剂 若将粘土悬浮体与HPAM溶液交替注入地层，它们在地层中相通形成絮凝体。这种絮凝体能有效地封堵特高渗透地层。第二
15、节第二节油井堵水法油井堵水法第五章 油水井化学改造 前 言注入水指进和窜流底水锥进边水（1 1）油井出水的主要原因）油井出水的主要原因近井地带窜漏射孔段太靠近底水底水锥进水驱指进现象注水井生产井裂缝或高渗通道使油水井单向连通前 言（2 2）油井出水的危害性）油井出水的危害性二、油井堵水技术技术关键：（1）堵水，不堵油 （2）堵水层，不堵油层实现方法：（1）非选择性堵水法 （2）选择性堵水法1、非选择性堵水法（1 1）适应条件：）适应条件：适用于封堵单一水层或高含水层适用于封堵单一水层或高含水层（2 2）封堵原理：）封堵原理：将堵剂注入目的层，起到封堵作用。将堵剂注入目的层，起到封堵作用。（3
16、3）技术关键：）技术关键：油层和水层能明显分开；堵剂注入目的层。油层和水层能明显分开；堵剂注入目的层。1878.8沙二13-822026.02060.0沙二912068.0底筛堵2071.12灰面2084.124032060.34Y341-112B-32040.0通过封隔器实现目的层选择通过封隔器实现目的层选择2、选择性堵水法（1 1）适应条件：）适应条件：适用于封堵不易用封隔器将水层与油层分隔适用于封堵不易用封隔器将水层与油层分隔开的油井开的油井（2 2）封堵原理：）封堵原理：堵剂都是利用油与水的差别或油层与水层的堵剂都是利用油与水的差别或油层与水层的差别，达到选择性堵水的目的。差别，达到选
17、择性堵水的目的。（3 3）技术关键：）技术关键：堵剂的选择性。堵剂的选择性。三、选择性堵水剂水基堵剂油基堵剂醇基堵剂如何实现选择性？l、HPAM（水基）它优先进人含水饱和度高的地层进入地层的HPAM可通过氢键吸附在由于水冲刷而暴露出来的地层表面HPAM分子中未吸附部分可在水中伸展，减小地层对水的渗透性HPAMHPAM在水中伸展增加水流阻力在水中伸展增加水流阻力HPAMHPAM能提供减少油流动阻力的水膜能提供减少油流动阻力的水膜2、泡沫（水基）以水作分散介质的泡沫可优先进入出水层；在出水层稳定存在；通过叠加的Jamin效应，封堵来水；油可引起泡沫的破坏，所以进入油层的泡沫不堵塞油层。3烃基卤代甲
18、硅烷（油基）烃基卤代甲硅烷可与水反应，生成相应的硅醇。硅醇中的多元醇很易缩聚，生成聚硅醇沉淀，封堵出水层。4、松香二聚物醇溶液（醇基）当松香二聚物的醇溶液与水相遇，水即溶于醇中，降低了它对松香二聚物的溶解度，使松香二聚物饱和析出。5、水包稠油（水基）这种堵剂是用水包油型乳化剂将稠油乳化在水中配成。因乳状液是水外相，粘度低，所以易进入水层。在水层，乳状液破坏，产生高粘的稠油。水包稠油的乳化剂最好用阳离子型表面活性剂，因为它易吸附在带负电的砂岩表面，引起乳状液的破坏。四、非选择性堵水剂1树脂型堵剂 2冻胶型堵剂 3凝胶型堵剂 4.沉淀型堵剂 5分散体型堵剂 1、树脂型堵剂 由低分子物质通过缩聚反应
19、产生不溶不熔高分子物质的堵剂。酚醛树脂脲醛树脂环氧树脂2、冻胶型堵剂 由聚合物水溶液用交联剂交联所产生的堵剂。铝冻胶铬冻胶锆冻胶钛冻胶醛冻胶 3、凝胶型堵剂 由溶胶胶凝产生的堵剂。使用方法：将硅酸钠溶液和活化剂溶液混合后注入地层；也可将它们分成几个段塞，中间以隔离液隔开，交替他注入水层，让它们进入水层一定距离才混合。硅酸钠与活化剂混合后，首先生成硅酸溶胶，随后转度为硅酸凝胶。4、沉淀型堵剂 由两种能反应生成沉淀的物质组成。5、分散体型堵剂 主要是固体分散体。用于封堵特高渗透层。粘土水泥 碳酸钙水泥和粉煤灰 水泥第三节 油水井防砂法 第五章 油水井化学改造 前 言油井出砂：（1）采油层段堵塞；（
20、2）管线和设备堵塞；（3）抽油泵磨损；（4）井壁坍塌，使套管受挤压而变形；水井(主要在洗井或排液时发生):引起水层堵塞。（1 1）出砂危害）出砂危害前 言化学桥接防砂法化学胶结防砂法人工井壁防砂法滤砂管防砂法绕丝筛管砾石充填防砂法（2 2）防砂的方法）防砂的方法一、化学桥接防砂法 由桥接剂将松散的砂在它们接触点处桥接起来，达到防砂的目的。（1 1）防砂的原理）防砂的原理一、化学桥接防砂法 桥接剂是指能将松散砂粒在接触点处桥接起来的化学剂。（2 2）什么是桥接剂）什么是桥接剂无机阳离子型聚合物无机阳离子型聚合物有机阳离子型聚合物有机阳离子型聚合物 无机阳离子型聚合物由铝离子、锆离子组成的多核羟桥
21、络离子 有机阳离子型聚合物 支链上有季铵盐结构的有机阳离子型聚合物 二、化学胶结防砂法 用胶结剂将松散的砂在它们接触点处胶结起来，达到防砂的目的。（1 1）防砂的原理）防砂的原理二、化学胶结防砂法 胶结剂是指能将松散砂粒在接触点处胶结起来的化学剂。（2 2）什么是桥接剂）什么是桥接剂冻胶胶结剂：交联剂冻胶胶结剂：交联剂+HPAM+HPAM树脂胶结剂：树脂树脂胶结剂：树脂+固化剂固化剂偶联剂能使两种材料或分子发生偶合作用的物质。偶合剂和两种材料之间都有较好的亲和力，由此可以改变两种材料之间的界面性能，提高其界面粘合性。偶合剂-氨丙基三乙氧基甲硅烷偶合剂二、化学胶结防砂法（3 3）化学胶结防砂步骤
22、）化学胶结防砂步骤胶结剂注入胶结剂注入胶结剂固化胶结剂固化地层预处理地层预处理增孔液注入增孔液注入地层的预处理不同目的的预处理用不同的预处理剂：若要顶替出砂层中的原油，可用盐水。若要除去砂粒表面的油，可用油溶剂处理。油溶剂包括液化石油气，汽油、煤油。若要除去影响胶结剂固化的碳酸盐，可用盐酸。若要为砂准备一个为胶结剂润湿的表面，可用醇或醇醚，如正己醇、乙二醇丁醚。胶结剂的注入将胶结剂注到松散砂层，与砂接触。为使胶结剂均匀注入，在注胶结剂前可先注一段塞转向剂。增孔液的注入 增孔液是将多余胶结剂推至地层深处的液体。要求：增孔液不溶解胶结剂 不影响胶结剂固化。胶结剂的固化 若固化剂在胶结剂注入时已加入
23、，这一步骤是关并侯凝。若固化剂注入时未加入，这一步骤是先注入固化剂再关井侯凝。三、人工井壁防砂法在地层的亏空处，做一个由固结的颗粒物质所组成的有足够渗透率的防砂屏障，即人工井壁，用于防砂。树脂涂敷砂法四、滤砂管防砂法 这一方法是先向亏空砂层填砂，然后将滤砂管下至出砂层段，即可达到防砂的目的 五、绕丝筛管砾石充填防砂法 先用砂充填亏空砂层，然后将绕丝筛管下至出砂层段，再用携砂液将砾石充填在出砂层段与绕丝筛管之间的空间绕有不锈钢丝的丝间缝宽 020 3 mm的割缝油管或钻孔油管粒度中值为砂层砂粒粒度中值56倍的石英砂第四节油井的防蜡法与清蜡法第五章 油水井化学改造一、前 言油田蜡是指16以上的烃类
24、混合物。1 1、什么是油田蜡？、什么是油田蜡？30306060则称为地蜡或微晶蜡则称为地蜡或微晶蜡,主要是环烷烃和芳主要是环烷烃和芳香烃香烃,而正构烷烃和异构烷烃相对较少。而正构烷烃和异构烷烃相对较少。（1 1）石蜡）石蜡（2 2）微晶蜡）微晶蜡 16163636称为石蜡称为石蜡,主要是正构烷烃主要是正构烷烃,也有异构烷烃也有异构烷烃、环烷烃和烷基芳香烃。、环烷烃和烷基芳香烃。一、前 言与原油有关 2 2、结蜡原因、结蜡原因含蜡量含蜡量与生产条件变化有关与生产条件变化有关 蜡分布蜡分布胶质、沥青质含量胶质、沥青质含量序号序号 油样来源油样来源 原 油 凝原 油 凝点点,原 油 含 蜡原 油 含
25、 蜡量量,%,%含量最高的蜡的含量最高的蜡的碳数碳数 委内瑞拉委内瑞拉 M M-4 41414 4545 49.3549.35 2727 委内瑞拉委内瑞拉 N N-9 91414 3333 40.3440.34 2828 委内瑞拉委内瑞拉 N N-4 41414 3939 52.7752.77 2828 委内瑞拉委内瑞拉 N N-6 61414 3737 46.4646.46 2828 委内瑞拉委内瑞拉 G G-8 81414 4848 25.3525.35 2929 委内瑞拉委内瑞拉 O O-7 71414 3939 33.1433.14 2424 委内瑞拉委内瑞拉 N N-1 11414
26、3636 23.6223.62 2828 吐哈原油吐哈原油66 17.017.0 8.598.59 1919，5151 塔里木原油塔里木原油66 4.34.3 3.413.41 1515，2727 北疆原油北疆原油66 -1616 0.090.09 1515 鲁宁线原油鲁宁线原油66 2424 20.620.6 1717 大庆原油大庆原油1010 2424 22.1422.14 2525 大港原油大港原油1010 2929 16.2716.27 2525 印度，印度，DikomDikom1515 3030 11.711.7 2929 印度，印度，KathaluniKathaluni1515 3
27、030 10.510.5 2929 印度，印度，Bombay Bombay HighHigh1515 2727 10.310.3 2828 原油凝点、含蜡量与碳数分布一、前 言与原油有关 2 2、结蜡原因、结蜡原因温度变化温度变化含蜡量含蜡量与生产条件变化有关与生产条件变化有关 蜡分布蜡分布胶质、沥青质含量胶质、沥青质含量压力变化压力变化内因内因外因外因一、前 言 造成产量下降速度快，热洗周期和检泵周期短，抽油机负荷上升甚至蜡卡管柱、蜡堵地面管线现象。0204060801001202002.82002.92002.12002.11液量最大负荷最小负荷L17-C5井（泵参数未变，检泵发现结蜡严重
28、）检泵前检泵后3 3、结蜡危害、结蜡危害一、前 言0204060801001202002.82002.92002.12002.11液量最大负荷最小负荷L17-C5井（泵参数未变，检泵发现结蜡严重）检泵前检泵后3 3、结蜡危害、结蜡危害 不仅要投入大量的不仅要投入大量的人力、物力、财力进人力、物力、财力进行频繁的洗井、检泵行频繁的洗井、检泵作业，又影响原油产作业，又影响原油产量，制约原油生产。量，制约原油生产。结蜡现象及危害结蜡现象及危害蜡沉积在抽油杆上。3、结蜡过程一、前一、前 言言三三个个阶阶段段析蜡阶段蜡晶长大阶段沉积阶段二、防蜡方法1、用防蜡剂的防蜡方法；2、改变油管表面性质的防蜡方法。
29、1、用防蜡剂的防蜡法 稠环芳香烃型防蜡剂主要通过参加组成晶核，从而使晶核扭曲，不利于蜡晶的继续长大而起防蜡作用。（1 1）稠环芳香烃型防蜡剂）稠环芳香烃型防蜡剂什么叫稠环芳烃？稠环芳香烃是指由两个或两个以上苯环稠环芳香烃是指由两个或两个以上苯环分别共用两个相邻的碳原子而成的芳香烃。分别共用两个相邻的碳原子而成的芳香烃。防蜡机理1、用防蜡剂的防蜡法 水溶性表面活性剂是通过改变结蜡表面（如油管、抽油杆和设备表面）的性质而起作用的使它变成极性表面并有一层水膜，不利于蜡在其上沉积。（2 2）表面活性剂类防蜡剂）表面活性剂类防蜡剂 油溶性表面活性剂 油溶性表面活性剂是通过改变蜡晶表面的性质而起作用的油溶
30、性表面活性剂是通过改变蜡晶表面的性质而起作用的使它变成极性表面，不利于蜡晶的长大使它变成极性表面，不利于蜡晶的长大 水溶性表面活性剂 A-表面活性剂在蜡晶表面吸附；B-表面活性剂在油管表面吸附 图 5-1 极性水膜形成示意图 表面活性剂防蜡机理示意图表面活性剂防蜡机理示意图 1、用防蜡剂的防蜡法 非极性链节和（或）极性链节中的非极性部分可与蜡共同结晶；极性链节则使蜡晶的晶型产生扭曲，不利于蜡晶继续长大形成网络结构。（3 3）聚合物型防蜡剂）聚合物型防蜡剂分子结构特点 分子中含有长的非极性链节和极性基团。分子中含有长的非极性链节和极性基团。防蜡机理聚合物型防蜡剂聚合物型防蜡剂 1、用防蜡剂的防蜡
31、法 防蜡剂的作用有一定限度。原油中总含有一定数量胶质、沥青质，所以外原油中总含有一定数量胶质、沥青质，所以外加的防蜡剂都应看作是在胶质、沥青质配合下起加的防蜡剂都应看作是在胶质、沥青质配合下起作用作用。说 明 2、改变油管表面性质的防蜡法 特别适用于含水率超过特别适用于含水率超过5的结蜡井，而且油井产量的结蜡井，而且油井产量越高，效果越好。越高，效果越好。对不含水井和低产井，玻璃油管的效果是不好的。对不含水井和低产井，玻璃油管的效果是不好的。防蜡机理 内表面为玻璃，表面是极性表面，光滑，保温性能，内表面为玻璃，表面是极性表面，光滑，保温性能，防止蜡在其上沉积。防止蜡在其上沉积。适应条件（1）玻
32、璃油管）玻璃油管 2、改变油管表面性质的防蜡法内壁涂有防蜡涂料。涂料主要为聚氨基甲酸酯，此外还可用糠醇树脂、漆酚糠醛树脂、环氧咪唑树脂等。表面光滑、保温，有不利于石蜡沉积的化学结构（2）涂料油管）涂料油管防蜡机理 三、清蜡法机械法（如用刮蜡片）加热法（加热油循环）清蜡剂清蜡法水基清蜡剂水基清蜡剂油基清蜡剂油基清蜡剂 溶蜡速度快。溶蜡速度快。有一定密度。有一定密度。苯、甲苯、二甲苯、汽油、煤油、柴油等。苯、甲苯、二甲苯、汽油、煤油、柴油等。二硫化碳、四氯化碳、三氯甲烷等。二硫化碳、四氯化碳、三氯甲烷等。（1）主要的油基清蜡剂）主要的油基清蜡剂提高清蜡剂对蜡中的极性物质（如沥青质）的溶解提高清蜡剂
33、对蜡中的极性物质（如沥青质）的溶解（2）主要要求）主要要求性能优异，对原油的后加工过程产生严重腐蚀并使催化剂中毒，已禁用。1、油基清蜡剂（3）添加互溶剂）添加互溶剂2323 种溶剂的溶蜡速率种溶剂的溶蜡速率 溶剂名称溶剂名称 溶蜡速率溶蜡速率/（gmin-1）备注备注 二硫化碳二硫化碳 0.1520 四氯化碳四氯化碳 0.0659 二氯甲烷二氯甲烷 0.0590 三氯甲烷三氯甲烷 0.0571 石油醚石油醚（3060）0.0235 溶蜡速率远大于溶蜡速率远大于SY/T6300-1997 规定标准规定标准 石油醚石油醚（6090）0.0193 溶剂油溶剂油 9090#0.0182 溶剂油溶剂油
34、6 6#0.0175 轻质油轻质油 0.0168 溶剂油溶剂油 120120#0.0162 石油醚石油醚（90120）0.0161 溶剂油溶剂油 200#0.0160 溶蜡速率达到溶蜡速率达到SY/T6300-1997 规定标准规定标准 苯苯 0.0057 煤油煤油 0.0072 二甲苯二甲苯 0.0071 柴油柴油 0.0064 甲苯甲苯 0.0060 重苯重苯 1 1#0.0051 重苯重苯 2 2#0.0045 溶蜡效果差溶蜡效果差 二溴乙烷二溴乙烷 溶蜡时间大于溶蜡时间大于 3h3h 二氯乙烷二氯乙烷 溶蜡时间大于溶蜡时间大于 3h3h 重溶剂油重溶剂油 1 1#溶蜡时间大于溶蜡时间大
35、于 12h12h 重溶剂油重溶剂油 2 2#溶蜡时间大于溶蜡时间大于 12h12h 溶蜡效果极差溶蜡效果极差 2323 种油基溶剂的密度种油基溶剂的密度 溶剂名称溶剂名称 密度密度/（g gcmcm-3 3）备注备注 石油醚石油醚（3060）0.6451 石油醚石油醚（6090）0.6700 石油醚石油醚（90120）0.6752 轻质油轻质油 0.6871 溶剂油溶剂油 6#0.6903 溶剂油溶剂油 90#0.7114 溶剂油溶剂油 120#0.7286 溶剂油溶剂油 200#0.7620 低密度溶剂低密度溶剂 煤油煤油 0.8001 柴油柴油 0.8603 苯苯 0.8660 甲苯甲苯
36、0.8790 二甲苯二甲苯 0.8800 中等密度溶剂中等密度溶剂 重苯重苯 1 1#1.1336 重苯重苯 2 2#1.1654 二氯甲烷二氯甲烷 1.2241 二氯乙烷二氯乙烷 1.2451 二硫化碳二硫化碳 1.2512 重溶剂油重溶剂油 1 1#1.3706 重溶剂油重溶剂油 2 2#1.3944 三氯甲烷三氯甲烷 1.4335 四氯化碳四氯化碳 1.5920 二溴乙烷二溴乙烷 2.1797 高密度溶剂高密度溶剂 2、水基清蜡剂水基清蜡剂是以水作分散介质，其中溶有表面活性剂、互溶剂和（或）碱性物质的清蜡剂。各种组分起不同清蜡机理。表面活性剂 水溶性的磺酸盐型、季铵盐型、聚醚型、吐温型、
37、平平加型、OP型表面活性剂和硫酸酯盐化或磺烃基化的平平加型与OP型表面活性剂等。清蜡机理可用的化学剂 润湿反转，使结蜡表面反转为亲水表面，有利于蜡润湿反转，使结蜡表面反转为亲水表面，有利于蜡从表面脱落，不利于蜡在表面再沉积。从表面脱落，不利于蜡在表面再沉积。互溶剂甲醇、乙醇、异丙醇、异丁醇、乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚等。清蜡机理可用的化学剂增加油（包括蜡）与水的相互溶解度。增加油（包括蜡）与水的相互溶解度。碱剂清蜡机理可用的化学剂与蜡中沥青质等极性物质反应，产物易分散于水与蜡中沥青质等极性物质反应，产物易分散于水，因而可用水基清蜡剂将它从表面清除。，因而可用水基清蜡剂将它从表面清除。氢氧化钠、氢
38、氧化钾等。氢氧化钠、氢氧化钾等。第五节稠油乳化降粘开采法第五章 油水井化学改造主要内容稠油简介稠油乳化降粘的机理稠油乳化降粘剂稠油乳化降粘的工艺其他稠油降粘方法简介一、稠油简介 稠油是指在油层温度下脱气原油的粘度超过 100mPas的原油。1 1、什么是稠油？、什么是稠油？三三个个要要素素油层温度脱气原油粘度界限温度和溶解气如何影响原油粘度？为什么强调“油层温度”？“稠 油 的粘 度 对 温 度 极其敏感，准确测定稠油粘温关系数据对于提高稠油油藏开发方案选择与数值模拟结果的可靠性是十分重要的。”摘自摘自“稠油油藏流体物性分析方法稠油油藏流体物性分析方法-原原 油油 粘粘 度测定，度测定，SY/
39、T 6316-1997”前言前言稠油粘温曲线30405060708090100102103104105 粘度，mPa.s温度，塔河TK1055 胜利陈庄13-15 辽河齐40 塔河TK1244稠油的粘度受温度影响影响很大稠油的粘度受温度影响影响很大结论为什么强调“脱气”原油？油层中有溶解气，可以降低原油粘度。稠油井井下取样非常困难，取样时往往会损稠油井井下取样非常困难，取样时往往会损失溶解气，而将油样恢复到相似状态困难、成失溶解气，而将油样恢复到相似状态困难、成本高。本高。一、稠油简介2 2、稠油的特点、稠油的特点二二个个特特点点粘度高密度大粘度从100mPas到几十万mPas相对密度可超过1
40、.0以上稠油物性参数采油技术手册，第八分册，P37一、稠油简介3 3、稠油为什么粘度大？、稠油为什么粘度大？沥青质胶 质一般把石油中不溶于非极性的小分子正构烷烃而溶于苯的物质称为沥青质，它是石油中分子量最大、极性最强的非烃组分。主要是因为稠油中胶质沥青质含量高造成的。胶质是石油中分子量及极性均仅次于沥青质的大分子非烃化合物，具有很大的多分散性与沥青质和芳香烃之间并没有截然的界限。一、稠油简介3 3、稠油为什么粘度大？、稠油为什么粘度大？沥青质沥青质的结构层次一般把石油中不溶于非极性的小分子正构烷烃而溶于苯的物质称为沥青质，它是石油中分子量最大、极性最强的非烃组分。主要是因为稠油中胶质沥青质含量
41、高造成的。单元薄片似晶缔合体微粒胶束超分子胶质沥青质单元片结构示意图单元薄片似晶缔合体微粒胶 束超分子 稠环芳 香环环烷环烷基链杂原子沥青质似晶缔合体结构示意图单元薄片似晶缔合体微粒胶 束超分子芳香盘环烷环及烷基链胶质沥青状组分超分子结构模型单元薄片似晶缔合体微粒胶 束超分子 胶束 微粒 侧链束从稠油粘度与胶质沥青质含量的相关曲线可以看出：胶质沥青质含量越高，原油粘度越大（Fuel,87(13-14),2008,3065-3070）一、稠油简介4、稠油粘度大对开发有何影响？影响油层采收率影响油层采收率影响井筒举升影响井筒举升影响地面输送影响地面输送影响三个环节剥离难、易指进剥离难、易指进抽油机
42、负荷大、耗电量抽油机负荷大、耗电量多，机械事故多多，机械事故多输送困难、麻烦输送困难、麻烦二、稠油乳化降粘机理 在表面活性剂作用下，将稠油乳化成水包油乳状液，粘度可以大大降低。稠油开发的关键：降低粘度，改善流动性1、稠油乳化降粘开采的机理、稠油乳化降粘开采的机理二、稠油乳化降粘机理2、Richardson公式 ke0 乳状液粘度，mPas0分散介质粘度，mPas乳状液中分散相所占体积百分数，%k 常数：0.74时，k为 7.0，当0.74时，k为 8.0；二、稠油乳化降粘机理2、Richardson公式 ke0（1）乳状液粘度取决于分散介质粘度。）乳状液粘度取决于分散介质粘度。（2）乳状液粘度
43、取决于分散相所占体积分数。）乳状液粘度取决于分散相所占体积分数。启示二、稠油乳化降粘机理2、Richardson公式 ke0 50时稠油的粘度为时稠油的粘度为2000mPamPaS S，水的粘度为，水的粘度为0.55mPa0.55mPaS S。在表面活性剂的作用，将稠油乳化成水包油乳。在表面活性剂的作用，将稠油乳化成水包油乳状液，求分散相质量分数分别为状液，求分散相质量分数分别为0.70.7和和0.80.8时所形成乳状液的时所形成乳状液的粘度。粘度。练习：（1 1）若）若=0.70,=0.70,则则k k=7.0=7.0 =0.55mPa=0.55mPaS S 2.718 2.7187.07.
44、0 0.7 0.7=73 mPa=73 mPaS S（2 2）若）若=0.80=0.80，则，则k k=8.0=8.0 =0.55mPa=0.55mPaS S 2.718 2.7188.08.0 0.80 0.80=3.3=3.310102 2 mPa mPaS S二、稠油乳化降粘机理2、Richardson公式 ke0 50时稠油的粘度为时稠油的粘度为2000mPamPaS S，水的粘度为，水的粘度为0.55mPa0.55mPaS S。在表面活性剂的作用，将稠油乳化成水包油乳。在表面活性剂的作用，将稠油乳化成水包油乳状液，求分散相质量分数分别为状液，求分散相质量分数分别为0.70.7和和0.
45、80.8时所形成乳状液的时所形成乳状液的粘度。粘度。练习：（1 1）若）若=0.70,=0.70,则则k k=7.0,=7.0,=73 mPa=73 mPaS S 降粘率降粘率=（2000-732000-73）/2000=96.35%/2000=96.35%（2 2）若）若=0.80=0.80，则，则k k=8.0,=8.0,=3.3=3.310102 2 mPa mPaS S 降粘率降粘率=（2000-3302000-330）/2000=83.5%/2000=83.5%有何启示二、稠油乳化降粘机理3、稠油乳化降粘技术的关键（1）必须形成水包油乳状液 油井产出液含水率大于油井产出液含水率大于1
46、0%10%适应条件两个关键（2）产出液必须有一定含水率三、稠油乳化降粘剂1、主要成分是表面活性剂OC9H19CH2OCH210HC12H25SO3Na聚氧乙烯壬基苯酚醚-10十八酸钠十八酸钠十二烷基苯磺酸钠C17H35COONa三、稠油乳化降粘剂1、主要成分是表面活性剂OC9H19CH2SO3NaOCH210OC9H19CH2OCH210CH2COONa羧甲基聚氧乙烯壬基苯酚醚-10聚氧乙烯壬基苯酚醚硫酸酯钠盐聚氧乙烯壬基苯酚醚硫酸酯钠盐-10聚氧乙烯壬基苯酚醚乙基磺酸钠聚氧乙烯壬基苯酚醚乙基磺酸钠-4OC9H19CH2OCH24CH2CH2SO3Na三、稠油乳化降粘剂1、主要成分是表面活性剂
47、-烯烃磺酸盐（1）非离子表面活性剂主要适应温度不高、）非离子表面活性剂主要适应温度不高、粘度不大的普通稠油降粘粘度不大的普通稠油降粘。（2）一些羧酸盐和磺酸盐表面活性剂具有较高）一些羧酸盐和磺酸盐表面活性剂具有较高的耐温、耐盐能力。的耐温、耐盐能力。说 明三、稠油乳化降粘剂1、主要成分是表面活性剂说 明（3）表面活性剂在水溶液中的质量分数一般是）表面活性剂在水溶液中的质量分数一般是0.02%0.5%。（4）好的稠油降粘剂和表面活性剂的）好的稠油降粘剂和表面活性剂的HLB值、值、油水界面张力没有对应关系。油水界面张力没有对应关系。-烯烃磺酸盐对几种稠油的界面张力0204060801001200.
48、010.1110IFT/（mN/m）t/min 胜利陈庄 胜利草桥 胜利桩西好的稠油降粘剂应达到的要求：（1）流动分散；（）流动分散；（2）静止分层）静止分层振荡一次振荡二次静止5分钟后稠油油丝驱油剂水溶液油滴三、稠油乳化降粘剂2、碱性物质也可以作为乳化降粘剂 NaOH、Na2CO3、复合碱、造纸黑液等、复合碱、造纸黑液等碱可以和原油中的石油酸反应，生成石油酸盐，碱可以和原油中的石油酸反应，生成石油酸盐，起到乳化剂的作用。起到乳化剂的作用。（1）可用的碱性物质）可用的碱性物质（2）乳化降粘的机理）乳化降粘的机理三、稠油乳化降粘剂2、碱性物质也可以作为乳化降粘剂说 明碱是发现最早的稠油降粘剂。碱
49、是发现最早的稠油降粘剂。碱和外加的表面活性剂往往产生协同效应。碱和外加的表面活性剂往往产生协同效应。碱的降粘作用具有广谱性。碱的降粘作用具有广谱性。碱有最佳使用浓度，有时会形成油包水乳状液。碱有最佳使用浓度，有时会形成油包水乳状液。在碱的作用下形成的乳状液往往比较稳定。在碱的作用下形成的乳状液往往比较稳定。四、稠油降粘剂的使用工艺1、地面加药方式（1）人工间歇加药三种方式（2）井口加药装置加药（3）集中配置、管线注入连续自滴加药装置示意图1总阀门；2套管阀；3排放阀；4进气阀；5连通阀；6加药阀；7放空阀1237654四、稠油降粘剂的使用工艺1、地面加药方式（1）人工间歇加药三种方式（2）井口
50、加药装置加药（3）集中配置、管线注入降粘剂集中配置示意图1342管线水至联合站中间处理器561、计量间 2、降粘剂配制计量罐 3、潜油泵 4、降粘剂配制罐 5、降粘剂管线 6、采油管线四、稠油降粘剂的使用工艺2、井筒加药部位（1）环空加入两种方式（2）空心杆加入图7-9 环空掺化学剂举升工艺示意图（1）泵抽油杆喇叭口89mm油管油 层人工井底 环空掺入 井下掺药装置油管封隔器抽油泵油 层注入液混合产出人工井底环空掺入366mm空心杆89mm油 管实心杆抽油泵油 层注入液混合产出空心杆掺入五、其他降粘方法简介（1）电热杆降粘；）电热杆降粘；（4）催化降粘；）催化降粘；（2）掺稀降粘；）掺稀降粘；
