海上用化學驅表面活性劑的研發(fā)

劉明哲

摘要：海上化學驅先導試驗的目的主要是驗證實際化學驅油技術的可行性，一般選取油藏和水驅開發(fā)有代表性的區(qū)塊，面積小，井組少，以便在較短的時間內見到驅替效果。利用油藏工程方法研究、現場直接檢測等方法對含水率變化、產油量變化、注采壓力變化、采收率提高幅度、化學劑利用率等進行評價。擴大試驗的目的主要證實技術的經濟可行性和推廣應用的可能性，一般面積較大，井組多，以便取得工業(yè)推廣應用的經驗。

關鍵詞：海上;化學驅;表面活性劑

中圖分類號：TE3TP3

一、項目意義與必要性

化學驅，又稱改型水驅化學法，是指向注入水中加入化學劑，以改變驅替流體的物化性質及驅替流體與原油和巖石礦物之間的界面性質，從而有利于原油生產的一種采油方法?；瘜W驅主要包括聚合物驅、聚合物/表面活性劑二元復合驅、表面活性劑/聚合物/堿三元復合驅等，所使用的藥劑為聚合物、表面活性劑、堿以及其他輔助化學劑。

中國化學驅技術起步于20世紀60年代初，至今主要經歷了4個發(fā)展階段：

20世紀60年代初期至20世紀70年代中期的探索階段。該階段以學習國外技術為主，以高濃度、小段塞化學驅理論為基礎，重點攻關黏性水驅和乳狀液驅，化學劑濃度高、成本高。該階段開展了一些井組規(guī)模的試驗，但針對中國油藏實際情況的化學驅主攻方向沒有明確。

20世紀70年代中期至20世紀80年代末期的優(yōu)選方向階段。認識到針對中國陸相沉積、非均質嚴重的儲層，應主要攻關低濃度、大段塞的化學驅技術。堿水驅、聚合物驅、表面活性劑驅等進入現場試驗，通過效果對比，明確了聚合物驅為今后主攻方向。

20世紀90年代初期至今的聚合物驅階段。有針對性地開展先導試驗和工業(yè)試驗，攻關形成聚合物驅配套技術，大規(guī)模工業(yè)化的聚丙烯酰胺生產、方案設計手段、三次采油成套設備制造等完全實現了國產化，技術水平和應用規(guī)模居世界領先。

21世紀初期至今的復合驅攻關階段。突破了低酸值原油不適合三元復合驅的理論束縛，實現了表面活性劑的自主生產，形成了配套工藝技術系列，在國際上率先成功實現工業(yè)化。三次采油中應用較多的是包含表面活性劑的各種化學驅油技術。

二、項目技術產品與國內外同類技術產品的比較

對于高溫、高鹽油藏的驅油，人們通常采取的方法是將非離子和陰離子表面活性劑復配，但這種復配體系由于陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑的性質差異大，而在地層運移過程中發(fā)生嚴重的“色譜分離”。為克服這一缺陷，人們將陰離子、非離子基團同時設計到一個表面活性劑的分子結構中，實現優(yōu)勢互補，獲得不會出現“色譜分離”的單一表面活性劑體系。但是，在目前情況下這種表面活性劑的生產工藝還比較復雜，生產成本仍較高，大量使用在經濟上油田難以接受。而且當單獨使用這種表面活性劑驅油時，其產生超低界面張力的濃度范圍和礦化度范圍較窄。本項目研制開發(fā)了一種廉價、高效的驅油表面活性劑體系來滿足高溫、高鹽油田提高采收率的需要。該種驅油表面活性劑不僅成本低廉、油水界面張力可以達到10-3mN/m的超低水平，而且體系中的不同組分性能相近，不至于發(fā)生嚴重的“色譜分離”。

三、主要研發(fā)工作與目標

1、技術路線

化學驅油技術是一項比較大的系統(tǒng)工程，涉及高分子化學、油田化學、地質、油藏等多個學科，比注水開發(fā)要復雜的多，并且投資高，風險大，必須協(xié)調好各個系統(tǒng)或環(huán)節(jié)，否則可能導致整個工作的失敗。為了使這項工作能夠順利地開展，并達到增加采收率的預期目標，需要將各個環(huán)節(jié)有機地聯系起來，成為一個整體。

化學驅油試驗研究主要集中在：

（1）化學劑溶液性質如基本物化性能和應用性能的評價，如流變性、穩(wěn)定性、界面張力、乳化性能等;

（2）化學劑在多孔介質中的性質，如吸附、分子量與地層配伍性、流變性、阻力系數、不可及孔隙體積等;

（3）驅油試驗及試驗方案，確定用量、非均質影響等。它的主要目的是篩選出適合油藏條件的化學劑產品，研究驅油體系在多孔介質中的流變性，并對注入參數進行初步優(yōu)選。

2、研發(fā)內容

①渣油磺酸鹽的制備首先在反應釜中加入減壓渣油，開動攪拌，加熱升溫至45°C，接著通入5～10%的SO3進行磺化反應，待反應完全溫度不再升高時，老化1小時并保持溫度在45°C左右，再加入8～10%的異丙醇攪拌均勻，最后緩慢滴加15～20%的濃度為30%的氫氧化鈉溶液進行中和反應，反應過程中控制溫度不超過55°C，反應完畢，攪拌1.0小時，得到渣油磺酸鹽。

②中間體辛基酚磺酸鈉的制備首先在反應釜中加入0.3～0.5mol的辛基酚，在40°C下通入0.5～0.8mol的SO3進行磺化反應，反應完畢后滴加含NaOH0.5～0.8mol的30%的溶液，中和至pH值為8～9。真空干燥得到中間體辛基酚磺酸鈉。

③辛基酚聚氧乙烯醚磺酸鹽的制備首先在反應釜中加入中間體辛基酚磺酸鈉、0.2～1.0%的氫氧化鈉，開動攪拌，加熱升溫至130°C，抽空、充氮，接著緩慢加入25～30%的環(huán)氧乙烷，反應壓力0.25～0.4MPa、反應溫度135～145°C。待加完環(huán)氧乙烷后繼續(xù)反應0.5小時，降溫出料得到辛基酚聚氧乙烯醚磺酸鹽。

④驅油表面活性劑體系的制備按照制備高溫、高鹽油藏用的驅油表面活性劑配方的重量比：渣油磺酸鹽表面活性劑70～80%、辛基酚聚氧乙烯醚磺酸鹽10～15%，放置于混合釜中，開動攪拌，升溫至45°C，緩慢加入重量比為2～5%的異丙醇以及水，繼續(xù)攪拌45～60分鐘，降溫出料得到高溫、高鹽油藏用的驅油表面活性劑。

四、結語

化學驅項目成敗的關鍵在于油田的地質條件和水驅開發(fā)狀況，因此礦場實施一般要歷經3個階段，即先導試驗、擴大試驗和工業(yè)推廣應用。要考慮財務凈現值、財務內部收益率、投資回收期等指標以及合理的注采井網井距、注采層系組合、注入量、影響因素等方面。在先導試驗和擴大試驗取得成功之后，進行大規(guī)模的工業(yè)推廣應用。

參考文獻：

[1]劉鵬;王業(yè)飛;張國萍;王桂杰;郭茂雷;陳慶國;程利民.表面活性劑驅乳化作用對提高采收率的影響[J].油氣地質與采收率，2014-01.

[2]趙琳.低滲油藏表面活性劑驅提高采收率機理研究[D].中國石油大學（華東，2013-04.

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