發布時間：2022-04-20所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：綜述了常用稠油降粘方法的作用機理及優缺點。目前常用的稠油降粘方法主要有加熱降粘，摻稀降粘，降凝降粘，加表面活性劑降粘，微生物降粘，改質降粘，油溶性降粘劑降粘，加堿降粘，催化降粘等。并對以上幾種方法進行對比和應用前景的展望。 關 鍵 詞：降粘;機理
摘 要：綜述了常用稠油降粘方法的作用機理及優缺點。目前常用的稠油降粘方法主要有加熱降粘，摻稀降粘，降凝降粘，加表面活性劑降粘，微生物降粘，改質降粘，油溶性降粘劑降粘，加堿降粘，催化降粘等。并對以上幾種方法進行對比和應用前景的展望。
關 鍵 詞：降粘;機理;應用前景
稠油是指含有高膠質瀝青質，高蠟，高硫等高粘度的原油。由于稀油消耗量的逐漸增加，難以滿足當今社會的需求[1]。因此，稠油降粘技術是當各國的極大關注的問題。我國地大物博物產豐富，稠油分布廣泛，其中超稠油，重油主要分布在克拉瑪依、新疆、遼河等油田，現在我國的主要任務是開采儲量大、埋藏淺、粘度相對較低的油田[2]。目前，稠油降粘主要有物理降粘和化學降粘法。物理降粘主要有摻稀油降粘，加熱降粘等方法，化學降粘包括降凝降粘，油溶性降粘劑降粘、表面活性降粘、微生物降粘，改質降粘，加堿降粘，催化降粘[3]。本文主要對各種降粘方法的優缺點進行了分析對比并綜述了各個方法的發展前景。
1 稠油降粘的機理
稠油一般不能以真溶液形式存在，而是以膠體形式存在，其中瀝青質為分散相的核心，它周圍的膠束為分散相，其輕質油餾分和部分膠質為分散介質 [4]。膠束中膠質瀝青質以氫鍵或π-π等作用力與膠質分子間締合，稠油的高粘度就是由于膠質、瀝青質等大分子之間的相互作用引起的;從膠束中心到分散介質其組成是逐漸變化過渡的，因此削弱膠質、瀝青質等大分子之間的相互作用是達到降粘的有效方法[5]。
2 物理降粘技術
物理法降粘是用物理方法來實現降粘效果的，稠油的組成未發生變化，是區別于化學降粘的最基本的降粘技術，一般對井筒和近井地帶的稠油降粘常用物理降粘法[6]。
2.1 加熱降粘
降粘機理：一般稠油的粘度隨隨溫度的升高而降低，即加熱可以明顯降低稠油的粘度。由于原油粘度高，會與管道產生很大阻力,因此在進入管道前對原油進行加加熱，通過提高原油輸送溫度而降低其粘度，進而減小管路運輸中的阻力[7]。
加熱降粘雖然簡單、常規，方便，但是能耗高，經濟損失大，經常會發生凝管事故，停輸后再啟動困難，同時存在著最低輸量的限制[8]。目前，世界各國都在集中研究其他非加熱方式進行原油開采運輸，加熱降粘雖普遍應用，但發展趨勢不是太好，應用其他技術逐漸取代加熱輸降粘。
2.2 摻稀降粘法
摻稀油降粘法是向稠油中加入一些稀釋劑等低粘液態化合物,利用相似相容原理進行稀釋的方法,通過降低稠油中膠質、瀝青質的濃度來改善其流動性，進而降低稠油粘度[9]。一般常用稀釋劑有凝析油、石腦油、一些輕質油等。稀釋后的混合物通過管道運輸,這樣就可以直接利用常規的原油輸送系統來輸送稠油。此法還大大較小了稠油與管道間的摩擦，減小了熱量損失。
摻稀降粘法降粘效果好，流動性大，操作簡單，損失小，稠油摻稀后相對密度變小，混合溫度降低，減小運輸時的熱量損失，從而提高經濟效益[10]。一般地，摻稀后總液量增加時，輸送管可做油管，因此在新疆、勝利、河南等具有稀油資源的油田, 均采用具有良好經濟性的摻稀油降粘流程[11]。局限性在于摻稀后油品的性質會發生一定的改變，且摻稀前要進行脫水，操作復雜，經濟效益低;摻稀后又變成水油混戶物，還要進行再次脫水，增加了能源消耗，同時稠油與稀油混合后在管外同時運輸，不僅增加了運輸量，且對煉油廠工藝流程及管道設施都會造成損失 [12]。但由于凝析油、石腦油、一些輕質油等產量逐漸下降，將且運輸及摻稀方法還不完善，因此該方法的應用前景不是很好。
3 化學降粘技術
化學降粘法是通過加入化學試劑來改變稠油性質而降低粘度的方法，是目前在原油開采和運輸中應用最廣泛最高效的降粘法�；瘜W法根據其降粘原理不同可分為降凝降粘，表面活性劑降粘、微生物降粘，改質降粘，油溶性降粘劑降粘等。
3.1 降凝降粘
降粘原理：主要是通過加入蠟晶降低原油的凝點來降低粘度。一般蠟晶是分子結構與原油結構相同或相類似的正構烷烴，或是一些具有極性基團的高分子化合物。通過蠟晶進行改性法主要針對石蠟基原油，原油的高凝點是由于蠟含量高，此類原油對溫度不敏感，在凝點以上稠油粘度不大，但在凝點以下粘度急劇上升。因此改變稠油的凝點能有效的降低粘度。目前，此技術不是很成熟，因為處理量有限，對降粘劑分子要求較高，因此要綜合考慮其經濟性，實用性，必要是采取其他降粘方法。
3.2 表面活性劑降粘
降粘機理：表面活性劑降粘分為三種：乳化降粘，由于表面活性劑具有潤濕作用，使原油由油包水型乳化劑轉化為水包油型乳化液，增加原油流動性來降低粘度 [13];破乳降粘，表面活性劑能破壞 W/O 型乳狀液，從而生成游離水，游離水與原油形成“懸浮油” 而降低粘度[14];吸附降粘，即將表面活性劑水溶液注入油井，能夠在管壁上形成水膜，減少了液流與管壁間的摩擦，通過減小流動阻力來降低粘度[15]。一般，這三種降粘機理同時起作用，但在不同的表面活性劑和不同的處理條件下，發揮降粘機理會不同。
表面活性劑降粘技術在降粘領域占有重要位置，且工藝成熟，成本低，降粘效果好，工藝簡單，安全方便見效快。但開采時需要大量的水源，并且要針對原油的不同性質選擇不同的表面活性劑，如耐高溫高壓，耐酸耐堿耐鹽等特性，同時破乳后的稠油脫水困難，加大了處理費用[16]。因此未來的發展趨勢是要采用復配的表面活性劑，即在表面活性劑中加入一些改性的納米材料，使水油及表面活性劑包裹在一起形成納米乳液，即達到表活作用，具有增效作用。新型表面活性劑要對原有技術的完善和延伸因此要深刻理解表面活性劑結構、性質與功能關系，以完善降粘方法，提高降粘效果[13]。
3.3 微生物降粘技術
降粘機理主要有三種：1)微生物一般以長鏈烷烴，石蠟，膠質瀝青質為食，將稠油中的長鏈飽和烷烴轉化成低碳數的烷烴，從而降低稠油粘度[17] ; 2)微生物在地下進行自身新陳代謝，產生表面活性劑能改變油水平衡，降低表面張力，從而降低原油的粘度;3)某些產氣菌在地下活動，產生部分氣體，使原油膨脹，進而降低凝點和粘度[18]。
微生物降粘技術應用前景很廣泛，它不會有由于化學降粘造成的環境污染，且具有高效率，低成本、適應性強等特點，產出液容易處理，尤其是目前我國稠油油田含水量高，采出率低，采用微生物降粘將大大提高開采量。但微生物降粘也有一定的局限性，要對菌種做好培育和帥選的工作。一般稠油所處條件是溫度較高、鹽度較大、重金屬離子含量下，但此條件下菌種不容易的生長和存活，且微生物產生的表面活性劑和微生物本身會發生聚合反應生成沉淀，因此培育菌種的條件不易控制，今后的發展趨勢應該是培養耐溫、耐鹽、耐重金屬離子的易培養菌種，是一項很有潛力和發展前景的降粘技術[19]。
3.4 改質降粘
降粘機理：由于碳數越多，鍵長越短，分子間作用力越大，因此粘度越大[20]。一般稠油重油中油分子碳數在 16 以上，甚至達到 64 作左右的油品。稠油改質法是向重油中滲入一些化學試劑來使大分子鏈芳烴轉化為小分子鏈芳烴，減弱分子間的作用力，從本質上降低稠油的粘度，目前主要的改質法有兩種：除碳和加氫[21]。
優點：由于重油分子間發生了不可逆的改變，因此降粘效果比較好。經改質降粘會得到低粘、優質的合成原油，且所得的副產品渣油還有有很大的用途。缺點：改質降粘的處理量少，這就加大了處理費用，且對于催化劑的要求比較高。今后的主要任務是在低成本下進行大量處理，可以對部分重油進行改質，然后將改質后的重油用作稀釋劑輸送未改質的重油，循環使用。
3.5 油溶性降粘劑降粘法
降粘機理是:稠油的高粘度是由于堆積很多膠質、瀝青質等大分子。油溶性降粘劑分子主鏈是高碳烷基，可以浸入稠油中;在高溫或溶劑作用下側鏈基團，可借助強的形成氫鍵能力和滲透、分散作用變得疏松而進入到膠質和瀝青質片狀分子之間,拆散堆疊的大分子聚合物，使稠油分子結構變得松散，同時降低了原油間的聚合力，從而達到降粘效果 [22]。
油溶性降粘劑是最近幾年才發展起來的，面臨著兩大問題：1)降粘劑的降粘機理尚不明確;2)對催化劑的選擇性較高。油溶性降粘劑主要分有縮合物型，不飽和單體共聚物或均聚物型和高分子表面活性劑型等幾種類型[23]。為提高達到更好的降粘效果，將油溶性降粘劑與稀釋劑、乳化劑或熱力方法配合使用[24]。
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優點：油溶性降粘劑可以直接加入到稠油中，解決了降粘后的脫水困難的問題。在蒸汽下注入稠油降粘劑可以降低油水表面張力，減少阻力，提高經濟效益，同時降粘劑在降低粘度的同時會提高注氣質量和壓力，提高周期產量 [25]。不足之處是油溶性降粘技術的機理尚不明確，對催化劑的要求較高，且降粘劑一般價格較高，藥劑用量較大，生成成本高;對重稠油和超稠油的轉化率較低。
3.6 催化降粘
降粘原理：在高溫高壓下催化劑的條件下，稠油中的硫鍵會發生斷裂，不可逆的降低了稠油的粘度，提高了油品。催化降粘的優點:因裂解的作用使稠油的粘度發生了不可逆的降低，從本質上降低了粘度,提高了流動性。但催化降粘需要一定的溫度和壓力，這加重了對降粘設備的要求，同時對催化劑的選擇也很困難，需要選擇無污染，廉價的催化劑因此發展前景不是很好。
3.7 加堿降粘
一般稠油中含有大量的酸性物質，如脂肪酸、環烷酸，焦質酸和瀝青酸，加入堿后這些酸性物質變成具有表面活性劑的物質，使稠油由油包水乳化液變成水包油的乳液，大大降低了粘度[26]。
4 結 論
目前稠油降粘的方法很多，也都被廣泛應用，但每種方法都一定的弊端。目前沒有一種特定的方法可以解決所有稠油運輸和開采所遇到的問題。因此對降粘方法的研究還有很大的發展空間。在加熱降粘耗能大;摻稀降粘時加入降粘劑，由于降粘劑的資源也是有限的，此方法在經濟上不合適，增加了開采陳本;改質降粘法的副產品可以重新利用，但改質量小，實施起來比較困難。微生物降粘法是目前較好降粘方法。微生物降粘技術是一種新的降粘技術，具有操作簡單、處理量大、不污染環境等優點，具有良好的發展前景[27]。——論文作者：趙文學 1，韓克江 1，曾 鶴 2，施 巖 2
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