[01345180]稠油掺水混输关键技术与应用

新疆油田稠油集输主要采用蒸汽拌热与掺热工艺,该工艺应用范围广、蒸汽冷凝潜热大,但其运行及维护成本高、能耗及高品位能源浪费大,热效率低且存在环境污染等次生危害,因此,亟待通过关键技术创新来切实解决稠油生产、处理与输送技术难题。 本项目依托油田课题“稠油井口掺采出水集输工艺研究”、 “红003井区稠油掺采出水集输工艺研究”与“吉7井区稠油采输降黏减阻工艺研究”,主要完成了配套实验装置研制、九6+8井区、红003井区与吉7井区稠油组成性质的特征化分析、稠油掺采出水的油水混合液流动特性、乳化程度、微观形态与压降规律研究、油水乳状液反相点、混输温度的确定方法研究、井口回压与集输半径的预测研究,有效解决了稠油单井生产中、低含水期的集输问题,取得了以下创新性成果及技术指标： （1）研发了本项目实验研究所需的环道模拟装置及配套系统等特色实验装备,建立了先进的实验研究手段; （2）提出了油水乳化反相点的环道-流变学测定方法,不仅避免了流变学法中不同油水乳状液制备条件的差异,且克服了高含水油水混合液旋转黏度测定的不确定性; （3）基于不同温度的热水携带稠油的数量及油壁黏附程度,提出了稠油掺水混输温度的确定方法; （4）基于环道与单井集输管道油水流的几何相似与雷诺相似准则,提出了稠油掺水混输井口回压或集输半径预测的方法。 （5）四个井区稠油掺水输送工艺污水减排与污水余热利用率达90%以上。 本项目成果自2011年开始在新疆各大油田区块得到极大的推广应用。目前,已先后对新疆九7+8区、红003井区、吉7井区及重18+32区四个稠油井区共1087口单井进行了掺水混输改造,累计节能费用达3202.36万元,预计全部投产后将节省能耗费用3698万元/年。此外,稠油掺水混输工艺取代原有的蒸汽伴热工艺,节能减排效益显著：油水混合液综合含水一般在油水乳状液反相点以上10%-20%,掺入的多余水往往呈游离状态,油水很难乳化,在转油站容易脱除,并可实现掺入水循环使用;井口无运行设备,可减少天然气消耗与加热设备投资;CO2及其他污染废气减排量得到显著提高。我国稠油资源丰富,除新疆外,辽河、胜利与河南等油田也建立了稠油生产基地,稠油掺水工艺在新疆油田的成功应用,对其它油田稠油生产、处理与输送具有良好的示范作用,推广应用前景广阔。 本项目成果对我校国家重点学科油气储运工程与石油工程的发展建设也具有重要的促进作用,申报5项专利（其中发明专利2项已授权,1项已进入实质审核阶段,实用新型专利2项已授权）,发表相关学术论文43篇（其中SCI收录4篇,EI收录11篇,CSCD核心收录9篇）;本项目执行过程中提炼的科学问题“稠油流动边界层在水基泡沫作用下的阻力特性研究（51074136）”与“稠油掺水流动粘度测定及压降预测研究（20115121110004）”分别获2010年国家自然基金面上项目资助和2011年教育部博士点基金博导类联合资助。