重烷基苯磺酸鹽在三次采油中的應(yīng)用研究

王萌萌

摘要 表面活性劑驅(qū)應(yīng)用于三次采油中較廣泛，其驅(qū)油技術(shù)日趨成熟，不但提高了石油的采收率，其發(fā)展?jié)摿σ喾浅＞薮?。?dāng)前，中國的采油技術(shù)日新月異，其中發(fā)展較快的是三元復(fù)合驅(qū)?；撬猁}類屬表面活性劑的一種，經(jīng)全國多家油田的驗證，其驅(qū)油效果良好。當(dāng)然，表面活性劑在應(yīng)用過程中成本較高，成為限制其在采油過程中應(yīng)用的瓶頸，因此今后的研發(fā)的重點是降低表面活性劑的成本，并開發(fā)耐鹽、耐高溫多效的表面活性劑。文章對重烷基苯磺酸鹽在采油技術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)并加以分析。

關(guān)鍵詞 三次采油；重烷基苯；大慶油田；磺酸鹽

中圖分類號 TE3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號2095—6363（2016）04—0035—02

石油是一個國家的戰(zhàn)略資源，對于一個國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及國際地位影響深遠(yuǎn)。我國石油儲量尚可，因此在我國的能源使用方面，石油具有重要的資源作用。石油具有成本低、不可再生以及效能高的特點，因此對于石油的高效使用具有重要的意義。在我國長期規(guī)劃的目標(biāo)中，將高效使用石油以及合理開采提到戰(zhàn)略日程。目前，大慶油田已經(jīng)開展三次采油技術(shù)，對于表面活性劑之一的重烷基苯磺酸鹽的應(yīng)用也進(jìn)行了推廣。

當(dāng)前，表面活性劑驅(qū)油劑主要為石油磺酸鹽、羧酸鹽，以及天然的羧酸鹽類，其在三次采油中應(yīng)用已久。但由于其對產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)要求較高以及原材料供應(yīng)的短缺，限制了其廣泛應(yīng)用，不符合采油的內(nèi)在需求。而重烷基苯磺酸鹽的成本相對較低，原材料相對充足，生產(chǎn)工藝較為簡單，性能好且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，逐漸成為三次采油中重要的表面活性驅(qū)油劑。

1三次采油的基本情況

三次采油是相對于前2次采油而言。第一階段，根據(jù)現(xiàn)有的油田設(shè)備及資源進(jìn)行開采，其石油的采收率約為10%～20%，采收率最低。第二階段，采油地層注水的方式，達(dá)到一定的深度及壓力，石油的采收率約為25%～45%，雖然采收率上升一個臺階，但仍然維持低水平。目前已經(jīng)進(jìn)入石油開采的第三階段，即三次采油，與以往2種方式不同，主要是利用化學(xué)技術(shù)驅(qū)油，石油的采收率達(dá)到50%～70%，甚至可以達(dá)到76%。尤其以三元復(fù)合驅(qū)最為常用。所謂三元復(fù)合驅(qū)是指在注水的同時加入堿類物質(zhì)、聚合物、表面活性劑等，通過體積波及系數(shù)和石油原液粘度的提高，來提高石油的出油率。

2重烷基苯磺酸鹽的結(jié)構(gòu)和合成

2.1重烷基苯磺酸鹽的結(jié)構(gòu)特點

重烷基苯磺酸鹽成分來源包括分析純，SO₃，重烷基苯以及洗滌劑生產(chǎn)時的剩余產(chǎn)物。其組成結(jié)構(gòu)中，苯環(huán)可由單烷基苯、雙烷基苯以及二笨烷其中一種構(gòu)成，如圖1所示。

2.2重烷基苯磺酸鹽的合成過程以及分子量

選取重烷基苯粗制原料，進(jìn)行化學(xué)切割，變粗為細(xì)，得到精制重烷基苯，再次將其置入SO₃膜式磺化反應(yīng)器，待磺化反應(yīng)充分后，篩選其中與NaOH的中和成分，最終形成重烷基苯磺酸鹽的終端產(chǎn)品，其質(zhì)量約為410g/mol～440g/mol。雖然經(jīng)過了幾年來的摸索，已基本上解決了生產(chǎn)過程中的主要問題，生產(chǎn)裝置平穩(wěn)運行，產(chǎn)品滿足了油田對其的需求，但生產(chǎn)過程中仍然存在一些問題需要解決，如磺化器易于結(jié)焦等。

3重烷基苯磺酸鹽應(yīng)用于三次采油中的優(yōu)勢

3.1重烷基苯磺酸鹽三次采油中的使用

大慶油田對于重烷基苯磺酸鹽的應(yīng)用相對廣泛，一方面其提高石油采收率的效果明顯，另一方面，將其作為重要的采油技術(shù)進(jìn)行推廣，其應(yīng)用范圍逐漸擴大，已由原來的一類油層拓展為二類油層適用。重烷基苯磺酸鹽在大慶油田的采油應(yīng)用可追溯到10年前，在三元復(fù)合驅(qū)油的采油技術(shù)體系中，重烷基苯磺酸鹽做為重要的表面活性劑應(yīng)用，相比二次采油使用的注水技術(shù)相比，三元復(fù)合驅(qū)油在石油采收率方面得到了大幅度的提升，印證了其技術(shù)的先進(jìn)性以及可行性，也為祖國石油開采業(yè)增添了新的力量。實驗表明，對驅(qū)油用表面活性劑的研制、復(fù)合驅(qū)驅(qū)油機理、三元復(fù)合驅(qū)驅(qū)油效果、動態(tài)變化規(guī)律等取得了一定的認(rèn)識，而且，在三元體系配注技術(shù)、采出液處理技術(shù)以及采油工藝技術(shù)等方面均取得了一定的研究成果。如表1所示。

3.2重烷基苯磺酸鹽三次采油中的優(yōu)勢

相比第二階段的注水驅(qū)油而言，重烷基苯磺酸鹽的優(yōu)勢較為明顯。第一，重烷基苯磺酸鹽具有良好的活性，對于原油/地層水界面的張力起到了減張的作用，尤其在生物堿配合使用的條件下，其減張效果達(dá)到最佳；第二，在特殊地層密度值較為合適的條件下，經(jīng)過合理的科學(xué)的配比，能夠不使用堿劑降低原油/地層水界面的張力；第三，在石油采收率方面，相比二次驅(qū)油使用的注水方法，其采收率提高了15%～30%。另外，在石油質(zhì)量控制上，一定范圍的分子區(qū)間有利于高質(zhì)量原油的產(chǎn)出，但超出一定的限定后，驅(qū)油劑的化學(xué)成分越復(fù)雜，反而會破壞石油的最終質(zhì)量，導(dǎo)致穩(wěn)定性下降。以往使用的石油磺酸鹽，其分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易帶來產(chǎn)品的不穩(wěn)定。而重烷基苯磺酸鹽由于分子構(gòu)成簡單，成分不復(fù)雜，更有利于產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定與提高。

4重烷基苯磺酸鹽在三次采油中的應(yīng)用展望

包括大慶油田，全國油田的陸地石油開采都進(jìn)入了三次采油進(jìn)程，以重烷基苯磺酸鹽為驅(qū)油劑的三元復(fù)合驅(qū)在主要的油田都在進(jìn)行深度研究及廣泛推廣。目前已經(jīng)開始試用的地區(qū)有二廠南五、廠北-斷東、一廠一礦等。在“十一五”規(guī)劃期間，已經(jīng)推行試驗區(qū)增加到了5個，而推廣應(yīng)用的數(shù)量則增加到了10個，同時增加了表面活性劑的配給。雖然，重烷基苯磺酸鹽也具有一定的弊端，如發(fā)生波動黑絲，導(dǎo)致原油/地層水界面張力的不穩(wěn)定，但是，隨著研究的深入以及技術(shù)的成熟，其應(yīng)用也逐漸穩(wěn)定，在未來的三元復(fù)合驅(qū)應(yīng)用拓展的趨勢下，重烷基苯磺酸鹽的應(yīng)用前景越趨廣闊。

5結(jié)論

三次采油技術(shù)的發(fā)展具有一定的技術(shù)背景以及國際背景，三次采油技術(shù)開展及應(yīng)用時，國際石油價格居高不下，給國內(nèi)石油開采及石油深化加工企業(yè)帶來巨大的壓力。另一方面，石油本身做為不可再生資源，隨著持續(xù)的開采，其儲藏量也日趨減少，因此，需要提高采油采收率以彌補產(chǎn)量的下降以及國際石油進(jìn)口的壓力，同時保證石油開采的質(zhì)量。三次石油開采的重要技術(shù)手段就是以重烷基苯磺酸鹽為表面活性劑的三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)，開采成本相對較低，且原材料供應(yīng)豐富，能夠滿足開采的需求。不僅如此，其對環(huán)境保護(hù)如地層的原油/地層水界面的壓力也降低到最低限度，是目前較為理想的采油技術(shù)。從當(dāng)前采油實踐中得到的數(shù)據(jù)分析，重烷基苯磺酸鹽為主要成分的三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)在大規(guī)模推廣應(yīng)用中也進(jìn)展順利，相對其弊端而言，其優(yōu)勢也能夠在實踐中體現(xiàn)。重烷基苯磺酸鹽的三元復(fù)合驅(qū)不僅帶來了技術(shù)上劃時代的革新，也為我們工業(yè)經(jīng)濟(jì)的增長增添新的動力。