分子組裝驅動采油技術

   一、現狀

  目前國內稠油主要分布在勝利、遼河、新疆等地。油藏具有埋藏較深、邊底水活躍的特點。

  熱采是稠油的主導開采方式，但是對于超稠油油藏、薄層稠油油藏，由于原油粘度高、滲流能力差，蒸汽在油層擴散效率低，注汽壓力高，油層薄散熱量大,熱量利用率低，現有技術難以實現薄層稠油油藏的經濟有效開采。同時，稠油油藏開發中還存在以下幾個方面的問題：一是轉抽井產油高峰期短，穩產難度大；二是低品位稠油注汽質量差，周期產油量低和周期時間短；三是常規單元部分零散井原油粘度較高，常規開采難度大。而分子組裝驅動采油體系，可以有效地降低稠油、特超稠油的粘度，推動稠油油藏的高效經濟開發。

   二、機理簡述

  在原油中存在多種納米級分子簇集體結構，其中原油中瀝青、膠質等成分的分子結構對原油簇集體的形成起著關鍵作用。

  瀝青、膠質等成分的分子結構有一個共同點：大的芳香多環位于分子中央，周圍分布著少許多環環烷烴和支鏈脂肪烴，在芳香多環的周圍分布著一些雜原子（O、N、S），并且多數與芳香多環共軛。

  原油簇集源自于原油分子內部的相互作用力，從原油簇集體各成分的分子結構可以推斷出：維系簇集體的作用力應該為分子間的非共價鍵。主要包括：離子間力、電荷轉移力、π-π作用力、氫鍵作用和范德華力等。并且稠油簇集體分子之間有較大的接觸區域、多個相互作用位點。

  對于原油簇集體的形成過程的研究，普遍認為首先瀝青分子之間簇集成瀝青聚集體，瀝青聚集體之間再由含雜原子較多的膠質分子連接成體積大的簇集體，然后該簇集體進一步通過芳香多環簇集成體積更大的稠油簇集體。

  瀝青簇集體在加熱、有機溶劑的分散等過程中會發生解簇而潰散，隨著溫度的升高，瀝青的宏觀粘度會發生急劇地降低。其本質說明了溫度升高導致瀝青分子間作用力減弱，包括靜電作用、氫鍵、疏水親脂相互作用等作用力的消失或減弱。

  硅羥基團和季胺基團是分子在巖石吸附組裝的作用基團；季胺基團、羧酸基團和羥基是分子的助溶基團；R'基團是驅動稠油分散的功能基團。

  分子通過層-層組裝吸附到油層孔隙表面后，功能基團即可有序排列。待到原油流過時，功能基團即可將稠油解簇集成微小油珠而分散于地層水中，流體粘度大大降低，流動性增加。

    三、性能評價

  與其他類型的降粘劑相比界面自分散采油體系的特點：

  (1)發生的是稠油物態的變化，決定稠油粘度的分子間作用力被消弱。

  (2)體系通過油水界面由水相滲透、擴散入油相，無需外界能量的加入（如油水乳化），能量來源為體系本身的親脂作用力。

  (3)減弱稠油分子之間聚集后稠油本身粘度降低，形成的稠油-微驅動體系為熱力學穩定體系（粘度不恢復），在油層、井筒及外輸管線中大大降低了油水的流度比。

  分子組裝驅動采油體系在溫度50℃時，200~400ppm條件下，原油粘度1000~10萬mPa·S降為300mPa·S。

適于溫度30-300℃。

  確定分子組裝驅動體系的注入濃度為400~600ppm (萬分之4~6）提高熱水驅替效率10.0%以上。

    四、選井條件

低品位稠油熱采井選井條件：

⑴粘度：4000-50000mpa.s；

⑵含水<=80%;

⑶油稠導致地層堵塞，周期產油量低，注汽壓力高。

常規零散稠油井上選井條件：

⑴粘度：2000～8000mpa.s；

⑵含水<=80%;

⑶有一定地層能量。

水驅稠油井組選井條件：

⑴粘度：2000～30000mpa.s；

⑵無明顯大孔道

⑶井組采出程度低、水驅效率低。

五、現場應用