國(guó)內(nèi)外化學(xué)驅(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比*

張 玉，王 鳳，魏麗敏，韓睿婧，馮玉軍

（1.中國(guó)石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院石油標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京 100083；2.四川大學(xué)圖書館，四川成都 610065；3.四川大學(xué)高分子研究所，高分子材料工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都 610065）

現(xiàn)有采油方式主要分為一次采油、二次采油和三次采油（EOR）3個(gè)階段。一次采油是依靠地層自身能量進(jìn)行自噴開采；二次采油是在地層能量釋放以后，依靠人工注水或氣來補(bǔ)充油藏能量，維持地層壓力，使得原油可連續(xù)開采；三次采油是利用物理、化學(xué)或者生物的方法提高注入液或氣對(duì)原油的驅(qū)動(dòng)效率，達(dá)到提高原油采收率的目的［1］。

化學(xué)驅(qū)是指向注入水中加入化學(xué)劑，以改變驅(qū)替流體的物化性質(zhì)及驅(qū)替流體與原油和巖石礦物之間的界面性質(zhì)，從而有利于原油生產(chǎn)的一種采油方法［2］。根據(jù)所用化學(xué)劑的不同，傳統(tǒng)的化學(xué)驅(qū)一般包括堿驅(qū)、聚合物驅(qū)、表面活性劑/聚合物二元復(fù)合驅(qū)和堿/表面活性劑/聚合物三元復(fù)合驅(qū)。隨著驅(qū)油理論的發(fā)展和新驅(qū)油劑的研發(fā)，目前還出現(xiàn)了泡沫驅(qū)、納米復(fù)合驅(qū)等新型化學(xué)驅(qū)方法［3-4］。

1 國(guó)內(nèi)外化學(xué)驅(qū)現(xiàn)狀

化學(xué)驅(qū)是我國(guó)三次采油主體技術(shù)，處于世界領(lǐng)先水平［5］。如圖1 所示，以我國(guó)占據(jù)主導(dǎo)地位的最大的油氣生產(chǎn)商——中國(guó)石油天然氣股份有限公司（簡(jiǎn)稱中國(guó)石油）為例，自20 世紀(jì)90 年代初開展化學(xué)驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用以來，中國(guó)石油化學(xué)驅(qū)產(chǎn)量一直穩(wěn)步增長(zhǎng)，已連續(xù)20 年千萬(wàn)噸穩(wěn)產(chǎn)，為老油田增儲(chǔ)穩(wěn)產(chǎn)發(fā)揮了不可替代的作用。2019 年達(dá)到了1201 萬(wàn)噸，其中聚合物驅(qū)629 萬(wàn)噸，復(fù)合驅(qū)475 萬(wàn)噸，約占中國(guó)石油原油產(chǎn)量的12%［6］，成為中國(guó)石油億噸原油穩(wěn)產(chǎn)的“壓艙石”。

圖1 中國(guó)石油天然氣股份有限公司歷年化學(xué)驅(qū)三次采油產(chǎn)量

美國(guó)《油氣雜志》2014 年發(fā)布的世界范圍內(nèi)提高原油采收率調(diào)查顯示，加拿大是除中國(guó)外開展化學(xué)驅(qū)項(xiàng)目最多的國(guó)家，美國(guó)由于具備廉價(jià)的CO2氣源和輸送管道，因此以CO2氣驅(qū)為主，僅開展了3個(gè)化學(xué)驅(qū)項(xiàng)目［7］。

在聚合物驅(qū)方面，我國(guó)大慶油田擁有全球最大的聚合物驅(qū)項(xiàng)目［3］，而美國(guó)、加拿大僅有4個(gè)聚合物驅(qū)項(xiàng)目［8］。在三元復(fù)合驅(qū)方面，我國(guó)大慶油田的三元復(fù)合驅(qū)工業(yè)化技術(shù)已經(jīng)非常成熟［9］，而美國(guó)、印度和委內(nèi)瑞拉共有9個(gè)三元復(fù)合驅(qū)項(xiàng)目［10］。在二元復(fù)合驅(qū)方面，我國(guó)已形成了以遼河中高滲砂巖、新疆礫巖油藏、大港復(fù)雜斷塊油藏為代表的二元復(fù)合驅(qū)重大開發(fā)試驗(yàn)項(xiàng)目［11］，而美國(guó)、加拿大和委內(nèi)瑞拉還在二元復(fù)合驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)或巖心實(shí)驗(yàn)階段［12］。在新型化學(xué)驅(qū)方面，我國(guó)已有納米分子膜驅(qū)油先導(dǎo)試驗(yàn)［13］，國(guó)外尚未見現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用報(bào)道。

我國(guó)化學(xué)驅(qū)的健康發(fā)展離不開技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的支撐和推動(dòng)。在當(dāng)前世界經(jīng)濟(jì)新舊增長(zhǎng)和動(dòng)能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵時(shí)期，推進(jìn)化學(xué)驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)已成為我國(guó)石油工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的迫切要求。本文立足于標(biāo)準(zhǔn)化視角，通過梳理化學(xué)驅(qū)技術(shù)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)和提煉我國(guó)化學(xué)驅(qū)油技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的重點(diǎn)工作方向。

2 國(guó)內(nèi)外化學(xué)驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)標(biāo)分析

2.1 數(shù)據(jù)來源

截至2021 年3 月，從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)全文公開系統(tǒng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信息服務(wù)平臺(tái)、全國(guó)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺(tái)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信息公共服務(wù)平臺(tái)，以及ISO、API與ASTM官方網(wǎng)站共檢索到化學(xué)驅(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)共計(jì)131項(xiàng)。

2.2 國(guó)內(nèi)外化學(xué)驅(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)框架

為闡明化學(xué)驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)體系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、層次關(guān)系和發(fā)展趨勢(shì)，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13016—2009《標(biāo)準(zhǔn)體系表編制原則和要求》，按照全面成套、層次恰當(dāng)?shù)染幹埔?，結(jié)合化學(xué)驅(qū)技術(shù)發(fā)展情況構(gòu)建化學(xué)驅(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架，將化學(xué)驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)分為基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和方法標(biāo)準(zhǔn)3 大類?；瘜W(xué)驅(qū)基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn)主要包括術(shù)語(yǔ)和定義標(biāo)準(zhǔn)、分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)、安全和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)等類型，化學(xué)驅(qū)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)主要分為聚合物驅(qū)化學(xué)劑標(biāo)準(zhǔn)、復(fù)合驅(qū)化學(xué)劑標(biāo)準(zhǔn)、納米驅(qū)化學(xué)劑標(biāo)準(zhǔn)和泡沫驅(qū)化學(xué)劑標(biāo)準(zhǔn)，化學(xué)驅(qū)方法標(biāo)準(zhǔn)主要包括通用方法標(biāo)準(zhǔn)和專用方法標(biāo)準(zhǔn)等。

2.3 國(guó)內(nèi)外化學(xué)驅(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容

按照標(biāo)準(zhǔn)框架梳理檢索到的131項(xiàng)化學(xué)驅(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，得出國(guó)內(nèi)外化學(xué)驅(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)布局情況。其中，化學(xué)驅(qū)基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn)13 項(xiàng)，化學(xué)驅(qū)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)25項(xiàng)，化學(xué)驅(qū)方法標(biāo)準(zhǔn)93 項(xiàng)，詳見表1。從中可以看出，化學(xué)驅(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系情況如下。

表1 國(guó)內(nèi)外化學(xué)驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)布局

（1）部分標(biāo)準(zhǔn)存在交叉、矛盾和滯后老化等突出問題。例如，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12005.10—1992《聚丙烯酰胺分子量測(cè)定黏度法》、石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6576—2016《用于提高石油采收率的聚合物評(píng)價(jià)方法》、中國(guó)石油天然氣股份有限公司大慶煉化分公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SY QL0144—2017《聚丙烯酰胺細(xì)粉》3 項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于聚丙烯酰胺分子量的測(cè)定存在交叉和矛盾。GB/T 12005.10—1992 標(biāo)準(zhǔn)制定于1992年，已近20年未修訂，存在一定程度的滯后老化問題。

（2）地方標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量極少，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量有待提高?；瘜W(xué)驅(qū)領(lǐng)域的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)40項(xiàng)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)46項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)24項(xiàng)、地方標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)20項(xiàng)，可見 地方標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量極少，未能發(fā)揮反映本地企業(yè)意愿和技術(shù)要求的作用。企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容偏向產(chǎn)品檢測(cè)指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)化水平相對(duì)滯后。

（3）傳統(tǒng)化學(xué)驅(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量較多。聚合物驅(qū)與復(fù)合驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)共有95項(xiàng)，能夠基本滿足化學(xué)驅(qū)生產(chǎn)需要。聚合物驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)中，常規(guī)聚丙烯酰胺驅(qū)油劑標(biāo)準(zhǔn)豐富。建議進(jìn)一步完善疏水締合聚丙烯酰胺、耐溫抗鹽聚丙烯酰胺、超高分子量聚丙烯酰胺等新型分子結(jié)構(gòu)聚合物的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以及適用于中低滲透油藏中低分子量聚丙烯酰胺分子量分布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、油藏針對(duì)性和油藏適應(yīng)性的相關(guān)指標(biāo)。復(fù)合驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)中，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)基本覆蓋了陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑等常用表面活性劑。建議進(jìn)一步細(xì)化烷基苯磺酸鹽表面活性劑、雙子表面活性劑、甜菜堿表面活性劑等新型表面活性劑的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，盡快制定二元復(fù)合驅(qū)油體系的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以及適用于不同油藏條件的復(fù)合驅(qū)通用技術(shù)條件的標(biāo)準(zhǔn)。

（4）新興業(yè)務(wù)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)供給不足。納米驅(qū)與泡沫驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)共有23 項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)供給嚴(yán)重不足，且主要使用其他行業(yè)制定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。建議補(bǔ)充適合化學(xué)驅(qū)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和方法標(biāo)準(zhǔn)，以及適用于不同油藏條件的驅(qū)油體系標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 國(guó)內(nèi)外化學(xué)驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

我國(guó)化學(xué)驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)的演變及與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系詳見表2。在聚合物驅(qū)領(lǐng)域，我國(guó)有1項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等同采用ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，即1993年采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 1628—1:1998 進(jìn)行聚合物稀溶液黏度的測(cè)定，并于2008年修訂為現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。在復(fù)合驅(qū)領(lǐng)域，我國(guó)有20 項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等同或部分等同采用ISO 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)最早在1985 年采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 2268:1972 進(jìn)行非離子表面活性劑活性物含量的測(cè)定。隨后，又陸續(xù)采用了多種表面活性劑的性能測(cè)試和含量測(cè)定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方法。該領(lǐng)域最新采用ISO 16560:2015進(jìn)行聚乙氧基化非離子表面活性劑中聚乙二醇含量的測(cè)定，并于2017年發(fā)布。在納米驅(qū)和泡沫驅(qū)領(lǐng)域，尚未檢索到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為我國(guó)獨(dú)立制定或采用國(guó)外組織的標(biāo)準(zhǔn)。

表2 我國(guó)化學(xué)驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)的演變及與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

2.5 國(guó)內(nèi)外化學(xué)驅(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵指標(biāo)差異

以用于提高石油采收率的聚合物評(píng)價(jià)方法為例，分析國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵指標(biāo)差異（見表3）。選取美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)API RP 63—2000和我國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6576—2016 進(jìn)行內(nèi)容對(duì)比分析。由二者的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)差異可見，SY/T 6576—2016的評(píng)價(jià)體系更為完整，對(duì)聚合物理化性能的測(cè)定進(jìn)行了適當(dāng)補(bǔ)充，對(duì)聚合物溶液配制用水、配制方法、配制含量等方面進(jìn)行了適當(dāng)修改，尤其是增加了兩性離子、耐溫耐鹽、疏水締合、多元復(fù)合、梳形、星形聚合物和超高分子量型耐鹽聚合物等新型改性耐溫耐鹽聚合物特性黏數(shù)的測(cè)定方法，使該聚合物評(píng)價(jià)方法更適合我國(guó)油田的實(shí)際情況。下一步可借鑒API RP 63—2000補(bǔ)充剪切速率、溫度、鹽度、酸堿度和聚合物濃度與溶液黏度的關(guān)系等流變性數(shù)據(jù)，以利后續(xù)巖心實(shí)驗(yàn)。

表3 API RP 63—2000與SY/T 6576—2016關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)比

3 結(jié)論

我國(guó)化學(xué)驅(qū)理論與技術(shù)發(fā)展居世界領(lǐng)先水平，為我國(guó)石油產(chǎn)量的穩(wěn)步增長(zhǎng)作出了巨大的貢獻(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)化在其中的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性作用不斷增強(qiáng)，取得了豐碩的成果。我國(guó)化學(xué)驅(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)在于：（1）化學(xué)驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量多、覆蓋廣。圍繞化學(xué)驅(qū)生產(chǎn)需求，已制定各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)91項(xiàng)，涵蓋基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、方法標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等多種類型，遠(yuǎn)高于國(guó)際化學(xué)驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量，基本滿足聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)生產(chǎn)需求。（2）符合國(guó)內(nèi)油田實(shí)際需求。以聚合物評(píng)價(jià)方法為例的國(guó)內(nèi)外對(duì)標(biāo)分析發(fā)現(xiàn)，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)體系更完整，對(duì)聚合物的理化性能和配制方法方面進(jìn)行了適當(dāng)補(bǔ)充，尤其是增加了新型改性耐溫耐鹽聚合物特性黏數(shù)的測(cè)定方法，使聚合物評(píng)價(jià)方法更適合我國(guó)油田的實(shí)際情況。（3）新興化學(xué)驅(qū)領(lǐng)域有布局。我國(guó)已有納米驅(qū)和泡沫驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)18項(xiàng)，其中提高采收率相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)。

然而，在化學(xué)驅(qū)實(shí)施過程中，我國(guó)化學(xué)驅(qū)部分標(biāo)準(zhǔn)存在交叉矛盾和滯后老化情況，尤其是部分新技術(shù)缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。下一步應(yīng)重點(diǎn)制定疏水締合、耐溫抗鹽、超高分子量聚丙烯酰胺等新型聚合物的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；制定烷基苯磺酸鹽、雙子、甜菜堿表面活性劑等新型表面活性劑的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；制定適用于中低滲透油藏的中低分子量聚合物的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；制定油藏針對(duì)性和油藏適應(yīng)性的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；制定二元復(fù)合驅(qū)、納米驅(qū)、泡沫驅(qū)的驅(qū)油體系標(biāo)準(zhǔn)。此外，還應(yīng)該大力推進(jìn)化學(xué)驅(qū)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化。