海上用化学驱表面活性剂的研发

刘明哲

摘要：海上化学驱先导试验的目的主要是验证实际化学驱油技术的可行性，一般选取油藏和水驱开发有代表性的区块，面积小，井组少，以便在较短的时间内见到驱替效果。利用油藏工程方法研究、现场直接检测等方法对含水率变化、产油量变化、注采压力变化、采收率提高幅度、化学剂利用率等进行评价。扩大试验的目的主要证实技术的经济可行性和推广应用的可能性，一般面积较大，井组多，以便取得工业推广应用的经验。

关键词：海上;化学驱;表面活性剂

中图分类号：TE3TP3

一、项目意义与必要性

化学驱，又称改型水驱化学法，是指向注入水中加入化学剂，以改变驱替流体的物化性质及驱替流体与原油和岩石矿物之间的界面性质，从而有利于原油生产的一种采油方法。化学驱主要包括聚合物驱、聚合物/表面活性剂二元复合驱、表面活性剂/聚合物/碱三元复合驱等，所使用的药剂为聚合物、表面活性剂、碱以及其他辅助化学剂。

中国化学驱技术起步于20世纪60年代初，至今主要经历了4个发展阶段：

20世纪60年代初期至20世纪70年代中期的探索阶段。该阶段以学习国外技术为主，以高浓度、小段塞化学驱理论为基础，重点攻关黏性水驱和乳状液驱，化学剂浓度高、成本高。该阶段开展了一些井组规模的试验，但针对中国油藏实际情况的化学驱主攻方向没有明确。

20世纪70年代中期至20世纪80年代末期的优选方向阶段。认识到针对中国陆相沉积、非均质严重的储层，应主要攻关低浓度、大段塞的化学驱技术。碱水驱、聚合物驱、表面活性剂驱等进入现场试验，通过效果对比，明确了聚合物驱为今后主攻方向。

20世纪90年代初期至今的聚合物驱阶段。有针对性地开展先导试验和工业试验，攻关形成聚合物驱配套技術，大规模工业化的聚丙烯酰胺生产、方案设计手段、三次采油成套设备制造等完全实现了国产化，技术水平和应用规模居世界领先。

21世纪初期至今的复合驱攻关阶段。突破了低酸值原油不适合三元复合驱的理论束缚，实现了表面活性剂的自主生产，形成了配套工艺技术系列，在国际上率先成功实现工业化。三次采油中应用较多的是包含表面活性剂的各种化学驱油技术。

二、项目技术产品与国内外同类技术产品的比较

对于高温、高盐油藏的驱油，人们通常采取的方法是将非离子和阴离子表面活性剂复配，但这种复配体系由于阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的性质差异大，而在地层运移过程中发生严重的“色谱分离”。为克服这一缺陷，人们将阴离子、非离子基团同时设计到一个表面活性剂的分子结构中，实现优势互补，获得不会出现“色谱分离”的单一表面活性剂体系。但是，在目前情况下这种表面活性剂的生产工艺还比较复杂，生产成本仍较高，大量使用在经济上油田难以接受。而且当单独使用这种表面活性剂驱油时，其产生超低界面张力的浓度范围和矿化度范围较窄。本项目研制开发了一种廉价、高效的驱油表面活性剂体系来满足高温、高盐油田提高采收率的需要。该种驱油表面活性剂不仅成本低廉、油水界面张力可以达到10-3mN/m的超低水平，而且体系中的不同组分性能相近，不至于发生严重的“色谱分离”。

三、主要研发工作与目标

1、技术路线

化学驱油技术是一项比较大的系统工程，涉及高分子化学、油田化学、地质、油藏等多个学科，比注水开发要复杂的多，并且投资高，风险大，必须协调好各个系统或环节，否则可能导致整个工作的失败。为了使这项工作能够顺利地开展，并达到增加采收率的预期目标，需要将各个环节有机地联系起来，成为一个整体。

化学驱油试验研究主要集中在：

（1）化学剂溶液性质如基本物化性能和应用性能的评价，如流变性、稳定性、界面张力、乳化性能等;

（2）化学剂在多孔介质中的性质，如吸附、分子量与地层配伍性、流变性、阻力系数、不可及孔隙体积等;

（3）驱油试验及试验方案，确定用量、非均质影响等。它的主要目的是筛选出适合油藏条件的化学剂产品，研究驱油体系在多孔介质中的流变性，并对注入参数进行初步优选。

2、研发内容

①渣油磺酸盐的制备首先在反应釜中加入减压渣油，开动搅拌，加热升温至45°C，接着通入5～10%的SO3进行磺化反应，待反应完全温度不再升高时，老化1小时并保持温度在45°C左右，再加入8～10%的异丙醇搅拌均匀，最后缓慢滴加15～20%的浓度为30%的氢氧化钠溶液进行中和反应，反应过程中控制温度不超过55°C，反应完毕，搅拌1.0小时，得到渣油磺酸盐。

②中间体辛基酚磺酸钠的制备首先在反应釜中加入0.3～0.5mol的辛基酚，在40°C下通入0.5～0.8mol的SO3进行磺化反应，反应完毕后滴加含NaOH0.5～0.8mol的30%的溶液，中和至pH值为8～9。真空干燥得到中间体辛基酚磺酸钠。

③辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐的制备首先在反应釜中加入中间体辛基酚磺酸钠、0.2～1.0%的氢氧化钠，开动搅拌，加热升温至130°C，抽空、充氮，接着缓慢加入25～30%的环氧乙烷，反应压力0.25～0.4MPa、反应温度135～145°C。待加完环氧乙烷后继续反应0.5小时，降温出料得到辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐。

④驱油表面活性剂体系的制备按照制备高温、高盐油藏用的驱油表面活性剂配方的重量比：渣油磺酸盐表面活性剂70～80%、辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐10～15%，放置于混合釜中，开动搅拌，升温至45°C，缓慢加入重量比为2～5%的异丙醇以及水，继续搅拌45～60分钟，降温出料得到高温、高盐油藏用的驱油表面活性剂。

四、结语

化学驱项目成败的关键在于油田的地质条件和水驱开发状况，因此矿场实施一般要历经3个阶段，即先导试验、扩大试验和工业推广应用。要考虑财务净现值、财务内部收益率、投资回收期等指标以及合理的注采井网井距、注采层系组合、注入量、影响因素等方面。在先导试验和扩大试验取得成功之后，进行大规模的工业推广应用。

参考文献：

[1]刘鹏;王业飞;张国萍;王桂杰;郭茂雷;陈庆国;程利民.表面活性剂驱乳化作用对提高采收率的影响[J].油气地质与采收率，2014-01.

[2]赵琳.低渗油藏表面活性剂驱提高采收率机理研究[D].中国石油大学（华东，2013-04.

3288501908205