微波化學在稠油及高凝原油開采中的應用

 微波化學在稠油及高凝原油開采中的作用

在微波作用于稠油及高凝原油主要表現為稠油中的高分子化合物通過熱效應（熱裂解）和非熱效應(鏈、鍵的斷裂)，從而生成低分子有機化合物，通過提油品質量降低粘度以達到提高采收率與便于地面輸送的效果。

1  稠油及高凝油的性質特征

石油工業中，把在油層溫度下粘度高于100MPa.s，的貼氣原油稱為稠油，而凝固點高于50度的原油稱為高凝原油，由于鍋油和高凝原油的粘度高，流動性愛．從底層流向井底時的阻力大，用常規方法采油的功效甚微或無效。稠油和高凝原油中的瀝青資和膠質含量隨原油種類的不同而有較大的變化，從10％至50％不等。原油中膠資 、瀝質、芳烴之間的配比關系及正構烷烴的多少對原油的粘度及凝懶點有重要影，在原油中由于膠質的存在，瀝青質才能分散．膠質和瀝青質相互作用有利于瀝青質與瀝青質的組合，并使它們保持懸浮狀態，就是膠柬型結構，在這結構中，瀝青質被膠質所包圍，而膠質本身泡在烴類尤其是芳烴的環境中，若膠質和芳烴量充足，瀝青質全部分散在原油中，原油的粘度保持適中．料膠質和努烴含量不足、瀝青與瀝青質納構緊傷什加強，引起原油的高帖度，同時由于：粘溫凝固，導致凝點較高。正構烷烴的增多及正構烴碳鏈的增長，易形成構造凝閉，位原油具有較高的凝點。

   2  稠油及高凝原油開采過程中存在的問題

由于稠油粘度大，粘附于砂巖中，難以用常規的水驅方法進行開采，要用蒸氣吞吐、蒸氣驅替和火燒油層法開采禍油  但果收率僅為25％。(蒸氣吞吐小于1500 m，蒸氣驅小于1000m)的限制.

 精氣吞吐和蒸氣驅替開采稠油的辦法是降低稠袖密度，其熬氣發生裝置、注入設備和操作較大，達就決定共不能注入別較深的稠油泊崖中  對于水敏性地層(如粘土地層)，由于水蒸氣冷凝析出的水會使粘土膨脹，從而降低儲層的滲透率，不利于降粘盾稠油在地層中的流動，因而也就無法用其對儲藏于水敏地層中的領油進行開采，火燒油層法不僅造成石油資源的浪費，旦燃燒過程中放出的二氧化碳在某些條件下會引起瀝青質的沉淀而堵塞地層，破壞了地層的滲透件，對提高采收率并不利。

上述幾種稠油開采方法的技術經濟性都不高，但隨著石油資源開采程度的不斷提高，稠油資源占石油資源總雖的比例逐年上升， 1995年我國稠油產量已占當年原油產量的17％，而且稠油粘度逐年升高，因此采用技術經濟合理的稠油開采方法已迫定眉睫。

3 高稠原油的微波開采

     高凝原油在微波作用下，一部分重烴分子發生熱裂解(微波的熱效應)，另一部分烴類分子在微波場中發生共振而導致分子鏈斷裂(微波的非熱效應)，這二種作用的結果使原油的平均分子量減小，稱度降低，瀝青質、膠質減少，輕組分增多，從而導致微波作用前后的原油的流體力學性質發生變化，改善了流度比，更利于稠油的開采.

實驗證明微波開采高凝原油時形成較多的輕質組分，通過質譜分析微波作用后的瀝青質納平均分子量牧原始瀝青質平均分子量低．合有大量的分于量較低的分子離廠峰、低分子量分子離子峰的存在，足以說明微波作用功效之大，井下熱處理等傳統加熱法開采稠油時，地層水與稠油—同加熱，流人并筒，自油管抽出．然后進行油水分離，出于分離設備的限制，水中含大量的烴類化合物，造成環境污染．而微波法開采高凝油時，采水量低，為傳統加熱法的66．2％，不但節約丁能源，而且采出的地層水中有機質僅為傳統加熱法的29．6％．這充分說明微波開采高凝油同常規加熱采油時的裂解產物不同，從而產生了不同于常規加熱易裂解為可溶性有機質的現象，不但提高廠石油資源的利用率，而巳減少了環境污染。

   稠油中有機物的微波裂解作用機理尚未完全弄清楚，但熱裂解機理現在已被大多數人所接受，稠油小的瀝青質，膠質等稠環有機化合物，在吸收微波能后，會使原油的膠體分散體系由于粘度變小而變得愈加均勻，隨著微波的繼續作用，分散體系溫度不斷升高，各分子的內能也隨溫度升高而增加，當能量高丁C一C，H—H鍵的鍵能時．有機分子將發生斷鏈反應．由于有機物的大量分解，其吸收微波能的速度和能力大大加快，最后將會使部分原油氣化而產生氣態烴和凝折油，從而降低了原油的粘度，有利于開采過程的進行．由于循油的烴類組成及烴類碳鏈長短和c——u位置不同，其受微波作用后熱裂解程度也不同。在原油中高分子量烴的含量越高．原油的熱穩定性愈差，其裂解的效果越好。

   微波法開采稠油和高凝油的過程中，必定會發生裂解，至于裂解的程度。不但決定于微波的頻率、功率、作用和作用方式，而且還與高凝油中重烴的組成有直接關系。

    高凝原油開采過程非L熱效應也較顯著  當重烴的大分子處于分子固有振動頻率附近的電磁場中時，就會發生共振，隨著振動的振幅加入，使得大分子的振動活動范圍變大，大分子逐漸分裂成小分子。

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