表活劑的應用與發(fā)展

【摘要】隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，原油的需求量大幅增加，提高原油的采收率已迫在眉睫。利用當代物理、化學以及生物等技術(shù)進一步提高石油采收率，降低殘余油飽和度的新技術(shù)稱為三次采油技術(shù)。本文闡述了油田三采中三元復合驅(qū)的技術(shù)特點、優(yōu)勢及表面活性劑發(fā)展的前景，并對表面活性劑的穩(wěn)定性做了初步研究。

【關(guān)鍵詞】三元復合；表面活性劑；三次采油技術(shù)；穩(wěn)定；發(fā)展

前言

90年代以來，在已開發(fā)的三次采油技術(shù)中，化學驅(qū)油被認為是潛力巨大但也是最為復雜的提高石油采收率（EOR）的方法。石油開采通常分為一次采油，即利用油層自身壓力噴出；二次采油，即通過注水來提高油層壓力。然而以上方法的采收率都不理想，使得近六成的原油仍長眠于地下。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，原油的需求量大幅增加，這對我國經(jīng)濟的長期穩(wěn)定發(fā)展是一個重大挑戰(zhàn)。

長期以來科學家一直在研究提高石油采收率的新技術(shù)，人們將水驅(qū)后采用的一種新技術(shù)稱為三次采油技術(shù)，也稱強化采油（Enhanced Oil Recovery ，EOR）技術(shù)。目前，世界上已形成三次采油的四大技術(shù)系列即化學驅(qū)、氣驅(qū)、熱力驅(qū)和微生物技術(shù)采油。其中通過注入化學劑提高采收率的技術(shù)稱為化學驅(qū)，包括聚合物驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、堿水驅(qū)以及三元復合驅(qū)等。其中表面活性劑驅(qū)表現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性。近年來，面對油價明顯走高的趨勢，一些發(fā)達國家加大了對三采事業(yè)的研究，普遍認為：（1）高濃度（2%--5%）活性劑驅(qū)油可以使界面張力達到超低值，并大幅提高采收率，但表面活性劑用量大，成本高，經(jīng)濟上不劃算。（2）堿-表面活性劑-聚合物（ASP）三元復合驅(qū)可以顯著降低表面活性劑的用量，但只適用于高酸值原油，采出液破乳困難，加入堿液后聚合物粘度大幅度下降，為此需要加入更多的聚合物，這些因素造成采油成本上升。（3）相應配方多在室內(nèi)合成，受油藏多變的影響很大，實施起來風險大。因此，大多數(shù)國家僅僅將化學驅(qū)技術(shù)看作一種潛在的提高采收率的技術(shù)儲備。迄今為止，表面活性劑等化學劑在驅(qū)油過程中的應用仍局限于小規(guī)模先導性試驗。

我國的油田目前已經(jīng)進入水驅(qū)的中后期，采收率為35%左右，通過對全國23個主要油田的三次采油的主攻方向的研究表明，全國有63%的地質(zhì)存儲可以采用表面活性劑驅(qū)油，由此采出的油量相當于又找到一個大型油田?？梢姳砻婊钚詣?qū)油在我國的潛力是巨大的。目前，應用表面活性劑提高采收率有兩種不同的方法：一種是注入低濃度大段塞（孔隙體積：15%—60%）表面活性劑溶液，表面活性劑溶于油或水中，溶解的表面活性劑與稱為膠束的表面活性劑聚集體相平衡，注入油層的溶液可以降低油/水的界面張力，使水驅(qū)無法開采出的殘余油易于從油藏孔隙中流出，從而提高原油采收率，稱為低張力表面活性劑驅(qū)油體系；第二種是把小段塞（孔隙體積：3%—20%）高濃度表面活性劑注入油層，與原油形成微乳液，稱為微乳液驅(qū)油體系。隨著高濃度段塞在油層表面活性劑/聚合物復合驅(qū)等三次采油技術(shù)的研究，使我國三次采油技術(shù)已經(jīng)進入世界領(lǐng)先水平。

1.表面活性劑驅(qū)油概況

驅(qū)油劑是指三采中用于提高原油采收率的化學物質(zhì)，即通過化學作用降低殘余油飽和度的功能性化合物，也稱為表面活性劑。具有雙親基團的表面活性劑分子會在液/固接觸面、液/液接觸面及體相的溶液中發(fā)生定向分布，破壞原油邊界層，把邊界層中束縛的原油解脫出來，成為流動性的原油。

在ASP復合驅(qū)中，價格較低的堿劑的主要作用是改變巖石表面的電荷性質(zhì)，以減少價格較高的表面活性劑和聚合物的吸附、滯留損失，保證這類三元體系在經(jīng)濟上可行。因為有堿存在時，溶液PH值較高，巖石表面的負電荷較多，可以減少帶負電荷的表面活性劑如石油酸皂等的吸附，并能有效地排斥帶負電荷的聚合物，減少其吸附。為了克服聚合物驅(qū)提高采收率低、表面活性劑/聚合物驅(qū)經(jīng)濟效益不佳及堿水驅(qū)實用效果差的缺陷，經(jīng)過大量的探索發(fā)現(xiàn)，堿-聚合物復合驅(qū)與單獨的堿水驅(qū)或聚合物驅(qū)相比，驅(qū)油效果大有改善，因而復合驅(qū)方法有望在油田大面積得到推廣。

ASP復合驅(qū)用表面活性劑原料主要來自化工產(chǎn)品的一些副產(chǎn)品，而副產(chǎn)品的組成復雜，組分性能差異大，容易造成產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，給工業(yè)化生產(chǎn)帶來一定的困難。重烷基苯磺酸鹽是一種優(yōu)良的表面活性劑，它能夠使原油/水的界面張力降到超低，大慶油田化工集團已建成了一座年產(chǎn)8萬噸的重烷基苯磺酸鹽裝置。但重烷基苯磺酸鹽在生產(chǎn)過程中會受到反應溫度、原料比控制、重烷基苯中含水量等因素的制約。其中表面活性劑產(chǎn)品的穩(wěn)定性能是能否推廣應用的一項重要指標，例如：用同一個樣品進行活性物含量及界面張力值的檢測判斷產(chǎn)品是否受存放時間長短的影響。

在實驗室條件內(nèi)，利用不同濃度的氫氧化鈉溶液，采用旋滴法測量油水超低界面張力（控制室溫低于45攝氏度）。

室溫下，在三個月（90天）的考察時間中發(fā)現(xiàn)表面活性劑體系依舊可以保持低于9.99×10-3mN/m的超低界面張力。以上考察為表面活性劑的工業(yè)化生產(chǎn)、地面運輸、試驗現(xiàn)場表面活性劑產(chǎn)品的儲備及存放提供了依據(jù)。

2.目前使用表活劑的不足之處

現(xiàn)有的表面活性劑生產(chǎn)受原料組分不穩(wěn)定，成本高（成本約占化學劑成本的60-70%，大約是投資額的一半）等因素的影響，生產(chǎn)受到了限制。若降低三元復合驅(qū)的采油成本，必須使用廉價表面活性劑或高效表面活性劑。在大面積開展三元復合驅(qū)工業(yè)應用中，也出現(xiàn)一些問題，注入的堿液能引起地層粘土分散、運移導致地層滲透率下降，堿與油層流體及巖石礦物反應可形成堿垢，影響油井正常生產(chǎn)。

3.表活劑在油田三采中的前景展望

隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的進步，表面活性劑的種類日益增加，其在油田上的應用進展越來越突出。在三采中無論是提高采收率，還是降低成本都有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＲ虼?，應用復配表面活性劑的協(xié)同效應，降低主表面活性劑的用量，近而降低復合驅(qū)成本，提高經(jīng)濟效益，研制出更加適于三次采油的高效、低廉的表面活性劑具有深遠意義。

參考文獻

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[2]丁筠.大慶油田.《拓展三元復合驅(qū)表面活性劑種類研究》

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