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高凝原油流变性及井筒剪切降粘开采技术研究
摘要：
高凝原油是指其粘度特别高，极少量的清洁能源开采，成为油田开采的难题。本文旨在研究高凝原油的流变性及井筒剪切降粘开采技术，通过介绍原油流变特性及井筒降粘机理的研究，以及针对高凝原油的低温预热和改性方案，为高凝原油的可持续开采提供参考。
关键词：高凝原油，流变性，井筒剪切降粘，低温预热，改性方案
一、引言
高凝原油指其粘度特别高，流动性能差，开采难度大，不仅对能源资源的开发和利用造成影响，也对环境保护和生态平衡带来威胁。因此，探索高凝原油的流变性及开采技术，具有重要的现实意义和经济价值[1]。本文围绕高凝原油的流变性及井筒剪切降粘开采技术研究展开，探究高凝原油流变性及井筒剪切降粘的机理和技术方案，为高凝原油的可持续开采提供新思路。
二、高凝原油流变特性的研究
油藏中高凝原油由于粘度大，密度大，黏附性强等特点，流动性差，具有不同于常规原油的流变特性，对井筒流体力学和油藏开采等方面的工作产生巨大的影响。因此，分析高凝原油的流变特性对于探究高凝原油开采技术以及极低粘度模型研究有着重要的意义[2]。
1.高凝原油的流变特性
高凝原油的粘度与温度和压力密切相关，一般来说，油藏中的温度高于原油凝固点的100℃以上，就会逐渐分离出低比重油，从而导致原油粘度的上升。同时，高凝原油还具有良好的非牛顿流体特性，即流变特性随着剪切速率和测定时间的变化而发生变化。高速剪切条件下，其粘度显著降低，而低剪切速率或静态状态下其粘度则增加[3]。
2.高凝原油流变模型的分析
目前，常用的高凝原油流动模型主要有K-B模型、Carreau模型、Herschel-Bulkley(H-B)模型等。其中K-B模型是基于经验公式推导出来的，通常适用于黏度较低的液体体系。Carreau模型是一种修改的K-B模型，能更好地描述黏度变化随剪切速率的非线性关系。H-B模型则是常用于描述流动阻力和流变特性的关系[4]。
三、井筒剪切降粘开采技术的研究
井筒剪切降粘技术是目前高凝原油开采的主要技术之一，利用井柱剪切作用迅速降低原油黏度以达到垂直升出原油的目的。下面从井筒剪切降粘机理及技术方案两个方面进行研究。
1.井筒剪切降粘机理
井柱剪切作用对高凝原油的降粘作用是通过对原油分子间结合力的干扰来实现的。当原油经过井柱的高速剪切后，其分子链的特征尺寸和分子的排列序列发生改变，原本紧密排列的分子间距被拓宽，原油粘度因此降低，促进油液的流动。此外，针对高凝原油温度低，黏度大等特点，可借助添加降温剂等方法在井筒下部加热，以提高原油流动性[5]。
2.井筒剪切降粘技术方案
针对高凝原油开采中存在的技术难题，可采用以下井筒剪切降粘技术方案：
2.1隔板式井下缓流器
在井筒下部设置隔板，形成圆形缓流室，达到降低原油黏度效果。隔板式设计能使高凝原油在流过伸出的板时，不断和隔板接触而实现大量剪切，从而降低原油黏度，提高开采效率。
2.2润滑剂注入技术
润滑剂注入技术适用于高凝原油黏度大、粘弹性差，井柱产生的剪切不够强烈的场景。在井柱内部涂覆润滑剂，形成油膜层，能够减少油液间的分子间吸附力，从而提高井筒内高凝原油流动性。
四、低温预热和改性方案应用于高凝原油的开采
针对高凝原油在低温下黏度大、粘性强等技术难题，可采用低温预热和改性方案等技术手段。
1.低温预热
低温预热常用于高凝原油开采前期的加热处理，预热措施包括加热管、电加热器、水热加热等。低温预热技术可通过提高原油温度，减少分子之间的相互吸附力，从而提高原油的流动性，保障原油在井下顺畅流动。
2.改性方案
改性方案的具体措施包括添加改性剂、微波辐射改性等。添加改性剂能促使高凝原油中的粘附分子链段发生断裂，进而使得油的流动性增强；微波辐射改性技术则是通过微波将高凝原油中的分子链断裂，从而得到流动性更好的原油，提高高凝原油的开采效果[6]。
五、结论
高凝原油的粘度大、流动性差，对油田开采带来了极大的影响。本文通过分析高凝原油的流变特性及井筒剪切降粘机理、技术方案，以及针对高凝原油的低温预热和改性方案，为高凝原油的可持续开采提供了新思路和参考依据。