CN113563857B - 一种用于稠油表面张力处理的合金材料及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于稠油表面张力处理的合金材料，其由基体相和Ce添加相。其中基体相为
Figure 1
，Ce添加相的合金成分按质量百分比表示为

Description

一种用于稠油表面张力处理的合金材料及其应用方法
技术领域
本发明涉及油气开采技术领域，尤其涉及一种用于稠油表面张力处理的合金材料及其应用方法。
背景技术
稠油是一种富含胶质和沥青质的多烃类复杂混合物，特点是密度高、粘度大、流动性差。稠油，通常是指地下粘度大于50厘泊或相对密度大于0.92g/cm3的原油。
我国稠油资源分布较广，大部分含油气盆地稠油与常规油呈现共生和有规律过渡分布的特征，稠油资源十分丰富，约占总石油资源的25％至30％以上，据估计我国的稠油资源量约为250亿吨左右，占石油总地质储量的28％，目前已经投入大规模开采。随着常规原油的不断开采，其储量和产量不断下降，为满足工农业生产对能源口益增长的需求，稠油的开发生产所占的比重将越来越大。由于具有密度大、粘度高和凝点高的特点，使得稠油的开采和输送都比其它石蜡基原油困难得多。因此，解决稠油的粘度问题，降低其表面张力，对稠油开采和管输等具有重要意义。
目前破乳降粘产品在稠油热采上得到了广泛的应用。稠油井蒸汽吞吐、蒸汽驱其改善稠油开采结果是明显的。
现有常用的破乳降粘技术主要有以下几种：
(一)加热降粘技术
稠油热力降粘开采是应用了稠油对温度的高敏感性，即温度越高稠油粘度越小。应用工艺手段(如电磁加热技术)使稠油油层温度提高，降低油层中稠油的粘度，提高油层的流动性来开采稠油。稠油加热输送方法是通过加热的方式提高稠油的流动温度，降低稠油的粘度，从而减少稠油管输摩阻损失的一种输送方法。加热输送方法是目前国内外原油主要运输方法，但其能耗高，要消耗1％以上的原油输量。
(二)掺稀油降粘技术
掺稀油降粘法是将采出的稠油在地面进行稀释，降低稠油粘度，再通过管道以混合物的形式输送的方法。它是利用了有机溶剂的相似相溶的原理，一般是将一些低粘液态化合物作为稀释剂来使用，包括凝析油、石脑油、一些轻质油等。该方法的优点是可以直接利用常规的原油输送系统来输送稠油，在停输期间不会发生稠油凝固现象。缺点是需要专门管线把稀油产地输至油田与稠油掺混，多次混合、脱水造成能源消耗，掺入稀油后稠油的品质发生改变，经济效益不理想。
(三)微波降粘技术
利用微波非热效应对稠油进行改性，改变稠油的化学组分，不可逆地改善了稠油的流变性，以达到快速降粘的目的。鉴于微波加热效率高、速度快、清洁无污染，沥青质胶质含量的变化可改变稠油的流变性，在大多数情况下，这种改变有利于稠油的开发和集输。
但是，由于稠油胶体结构的微观不均匀性、微波加热的选择性，致使在微波加热过程中，稠油内部温度的宏观分布和微观分布的不均匀，在稠油内部的某些位置出现了沥青质胶粒的温度超过胶质沥青质的热解温度的局部过热现象，部分胶质沥青质的热解使其化学结构变化和含量减小，稠油其它组分增加。
(四)乳化降粘技术
乳化降粘就是在表面活性剂作用下,使稠油的w/o型乳状液转变成o/w型乳状液，从而达到降粘的目的。乳化降粘中使用水溶性较好的表面活性剂作乳化剂，将一定浓度的乳化剂水溶液注入油井或管线，使原油分散而形o/w成型乳状液，把原油流动时油膜与油膜之间的摩擦变为水膜与水膜之间的摩擦，粘度和摩擦阻力大幅度降低；同时破坏油管或抽油杆表面的稠油膜,使表面润湿亲油性反转变为亲水性,形成连续的水膜，减少抽吸过程中原油流动的阻力。
使用表面活性剂降粘仍存在较多问题，采出后破乳困难；污水处理难度大；由于稠油组成差异大，表面活性剂对稠油选择性差；降粘剂的高抗温、抗盐、抗矿化度的能力有限；即使效果较好但成本较高，不经济。
(五)微生物降黏技术
利用微生物降解技术对原油中的沥青质等重质组份进行降解，微生物以石蜡、沥青质等碳氢化合物为食将其降解，降低原油粘度及含蜡量；微生物在地层代谢过程中，产生生物表面活性剂及其他有机物，使油水界面张力降低，提高油藏原油的渗透性；微生物中的产气菌在地层活动中，可生成大量的气体，使原油膨胀和降粘。
此技术的局限性在于微生物在温度较高、盐度较大、重金属离子含量较高的油藏条件下易遭到破坏，微生物产生的表面活性剂和生物聚合物本身有造成沉淀的危险性，并且培养微生物的条件不易把握。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服以上现有技术的不足，提供一种以物理方法为基础，操作简便、成本低廉，不影响原油品质的稠油表面张力处理方案，具体包括：一种用于稠油表面张力处理的合金材料及其应用方法。
本发明一个方面，涉及一种用于稠油表面张力处理的合金材料，其由基体相和Ce添加相。其中基体相为(PrDy)2Fe14B，Ce添加相的合金成分按质量百分比表示为((Nd，Pr)1-x-y Rex Cey)30～55 Febal B0.2～1 TM0.5～2.0其中，Re为La、Nd、Gd、Y中的一种或者几种，TM为Co、Ga、Cu中的一种或者几种，0≤x≤0.1，0.2≤y≤0.6；
所述基体相(PrDy)2Fe14B为纳米级片状晶，纳米级片状晶的长度为200纳米～500纳米，厚度为50纳米～100纳米。
本发明的另一方面，涉及一种基于以上合金材料稠油表面张力处理方法，以上合金材料作为永磁材料与锌板匹配，产生一个稳定磁场空间，使导电流体流经合金材料和锌板之间的磁场空间时，可以产生稳定的电场。
当乳化液置于此弱电场中，溶质分子表面张力会发生改变打破原有平衡状态，使小分子难以维持稳定悬浮状态，发生分层析出。
优选地，实测原油以1.5m/s流速流流经磁场空间时，电场强度稳定为35mv/m。
当油品流经持续作用的静电场时，分子团缠结度降低，分子间接合力减弱，在一定时间内会表现出运动粘度下降。此释放出的电流使原油中的蜡及乳状滴分子有序排列并与管道壁平行，减少蜡分子被推转到管壁上，降低蜡分子在管壁的沉积，减少管壁凝油层对原油流动的阻力，达到破乳目的；蜡分子有序的流动、聚集减少相互粘结的机会，抑制蜡晶颗粒成长；细小蜡晶颗粒悬浮于原油中，在管道中易于流动，降低原油中分子和固态颗粒转动的可能性，也起到一定的降粘作用。
使用本发明处理稠油表面张力，不需要额外化学添加剂及能耗，操作简便，成本低廉，没有副产品产生，也不会改变稠油化学组分，具有良好的经济效益。
具体实施方式
以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种用于稠油表面张力处理的合金材料，其由基体相和Ce添加相。其中基体相为(PrDy)2Fe14B，Ce添加相的合金成分按质量百分比表示为((Nd，Pr)1-x-y RexCey)30～55Febal B0.2～1TM0.5～2.0其中，Re为La、Nd、Gd、Y中的一种或者几种，TM为Co、Ga、Cu中的一种或者几种，0≤x≤0.1，0.2≤y≤0.6；
所述基体相(PrDy)2Fe14B为纳米级片状晶，纳米级片状晶的长度为200纳米，厚度为100纳米。
本发明还涉及一种基于以上合金材料稠油表面张力处理方法，以上合金材料是一种矫顽性强的合金材料，作为永磁材料与锌板匹配，产生一个稳定磁场空间，使导电流体流经合金材料和锌板之间的磁场空间时，受洛伦茨力作用，可以产生稳定的电场，实测原油以1.5m/s流速流经磁场空间时，电场强度稳定为35mv/m。当油品流经持续作用的静电场时，分子团缠结度降低，分子间接合力减弱，溶质分子表面张力会发生改变打破原有平衡状态，使小分子难以维持稳定悬浮状态，发生分层析出，在一定时间内会表现出运动粘度下降。此释放出的电流使原油中的蜡及乳状滴分子有序排列并与管道壁平行，减少蜡分子被推转到管壁上，降低蜡分子在管壁的沉积，减少管壁凝油层对原油流动的阻力，达到破乳目的；蜡分子有序的流动、聚集减少相互粘结的机会，抑制蜡晶颗粒成长；细小蜡晶颗粒悬浮于原油中，在管道中易于流动，降低原油中分子和固态颗粒转动的可能性，也起到一定的降粘作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于稠油表面张力处理的合金材料，由基体相和Ce添加相组成，其特征在于，所述基体相为:
Figure DEST_PATH_IMAGE002
;
所 述 C e 添 加 相 的 合 金 成 分 按 质 量 百 分 比 表 示 为
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中，Re为La、Nd、Gd、Y中的一种或者几种， TM为Co、Ga、Cu中的一种或者几种，0≤x≤0.1，0.2≤y≤0.6。
2.根据权利要求1所述的一种用于稠油表面张力处理的合金材料，其特征在于，所述基体相(PrDy)2Fe14B为纳米级片状晶，纳米级片状晶的长度为200纳米～500纳米，厚度为50纳米～100 纳米。
3.基于权利要求1所述的一种用于稠油表面张力处理的合金材料的稠油表面张力处理方法，其特征在于，以所述一种用于稠油表面张力处理的合金材料作为板状永磁合金材料与锌板匹配，在所述板状永磁合金材料与所述锌板产生一个稳定磁场空间，使导电流体流经合金材料和锌板之间的磁场空间时，可以产生稳定的电场。
4.根据权利要求3所述的一种稠油表面张力处理方法，其特征在于，原油以1.5m/s流速流经磁场空间时，产生的电场强度稳定为35mv/m。
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