微波化学在稠油及高凝原油开采中的应用

 微波化学在稠油及高凝原油开采中的作用

在微波作用于稠油及高凝原油主要表现为稠油中的高分子化合物通过热效应（热裂解）和非热效应(链、键的断裂)，从而生成低分子有机化合物，通过提油品质量降低粘度以达到提高采收率与便于地面输送的效果。

1  稠油及高凝油的性质特征

石油工业中，把在油层温度下粘度高于100MPa.s，的贴气原油称为稠油，而凝固点高于50度的原油称为高凝原油，由于锅油和高凝原油的粘度高，流动性爱．从底层流向井底时的阻力大，用常规方法采油的功效甚微或无效。稠油和高凝原油中的沥青资和胶质含量随原油种类的不同而有较大的变化，从10％至50％不等。原油中胶资 、沥质、芳烃之间的配比关系及正构烷烃的多少对原油的粘度及凝懒点有重要影，在原油中由于胶质的存在，沥青质才能分散．胶质和沥青质相互作用有利于沥青质与沥青质的组合，并使它们保持悬浮状态，就是胶柬型结构，在这结构中，沥青质被胶质所包围，而胶质本身泡在烃类尤其是芳烃的环境中，若胶质和芳烃量充足，沥青质全部分散在原油中，原油的粘度保持适中．料胶质和努烃含量不足、沥青与沥青质纳构紧伤什加强，引起原油的高帖度，同时由于：粘温凝固，导致凝点较高。正构烷烃的增多及正构烃碳链的增长，易形成构造凝闭，位原油具有较高的凝点。

   2  稠油及高凝原油开采过程中存在的问题

由于稠油粘度大，粘附于砂岩中，难以用常规的水驱方法进行开采，要用蒸气吞吐、蒸气驱替和火烧油层法开采祸油  但果收率仅为25％。(蒸气吞吐小于1500 m，蒸气驱小于1000m)的限制.

 精气吞吐和蒸气驱替开采稠油的办法是降低稠袖密度，其熬气发生装置、注入设备和操作较大，达就决定共不能注入别较深的稠油泊崖中  对于水敏性地层(如粘土地层)，由于水蒸气冷凝析出的水会使粘土膨胀，从而降低储层的渗透率，不利于降粘盾稠油在地层中的流动，因而也就无法用其对储藏于水敏地层中的领油进行开采，火烧油层法不仅造成石油资源的浪费，旦燃烧过程中放出的二氧化碳在某些条件下会引起沥青质的沉淀而堵塞地层，破坏了地层的渗透件，对提高采收率并不利。

上述几种稠油开采方法的技术经济性都不高，但随着石油资源开采程度的不断提高，稠油资源占石油资源总虽的比例逐年上升， 1995年我国稠油产量已占当年原油产量的17％，而且稠油粘度逐年升高，因此采用技术经济合理的稠油开采方法已迫定眉睫。

3 高稠原油的微波开采

     高凝原油在微波作用下，一部分重烃分子发生热裂解(微波的热效应)，另一部分烃类分子在微波场中发生共振而导致分子链断裂(微波的非热效应)，这二种作用的结果使原油的平均分子量减小，称度降低，沥青质、胶质减少，轻组分增多，从而导致微波作用前后的原油的流体力学性质发生变化，改善了流度比，更利于稠油的开采.

实验证明微波开采高凝原油时形成较多的轻质组分，通过质谱分析微波作用后的沥青质纳平均分子量牧原始沥青质平均分子量低．合有大量的分于量较低的分子离厂峰、低分子量分子离子峰的存在，足以说明微波作用功效之大，井下热处理等传统加热法开采稠油时，地层水与稠油—同加热，流人并筒，自油管抽出．然后进行油水分离，出于分离设备的限制，水中含大量的烃类化合物，造成环境污染．而微波法开采高凝油时，采水量低，为传统加热法的66．2％，不但节约丁能源，而且采出的地层水中有机质仅为传统加热法的29．6％．这充分说明微波开采高凝油同常规加热采油时的裂解产物不同，从而产生了不同于常规加热易裂解为可溶性有机质的现象，不但提高厂石油资源的利用率，而巳减少了环境污染。

   稠油中有机物的微波裂解作用机理尚未完全弄清楚，但热裂解机理现在已被大多数人所接受，稠油小的沥青质，胶质等稠环有机化合物，在吸收微波能后，会使原油的胶体分散体系由于粘度变小而变得愈加均匀，随着微波的继续作用，分散体系温度不断升高，各分子的内能也随温度升高而增加，当能量高丁C一C，H—H键的键能时．有机分子将发生断链反应．由于有机物的大量分解，其吸收微波能的速度和能力大大加快，最后将会使部分原油气化而产生气态烃和凝折油，从而降低了原油的粘度，有利于开采过程的进行．由于循油的烃类组成及烃类碳链长短和c——u位置不同，其受微波作用后热裂解程度也不同。在原油中高分子量烃的含量越高．原油的热稳定性愈差，其裂解的效果越好。

   微波法开采稠油和高凝油的过程中，必定会发生裂解，至于裂解的程度。不但决定于微波的频率、功率、作用和作用方式，而且还与高凝油中重烃的组成有直接关系。

    高凝原油开采过程非L热效应也较显著  当重烃的大分子处于分子固有振动频率附近的电磁场中时，就会发生共振，随着振动的振幅加入，使得大分子的振动活动范围变大，大分子逐渐分裂成小分子。

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