表面活性剂在油田开发和生产中的应用

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表面活性剂在油田开发和生产中的应用李干佐 (山东大学化学与化I学院.山东济南 7 1 ) 30 00

2世纪我国表面活性剂和洗涤剂工业，面临着 1一个挑战和机遇并存时期，产品结构的调整，产品的创新和工艺的改进是进人市场的先驱。在我国，表面活性剂大部分用于洗涤剂行业，但是在国外，表面活性剂用于工业占4%左右。 0据统计，欧洲从 1 4 9年 9至 1 7洗涤剂产量增加了45%, 9年， 9 .而工业用表面活性剂产量增加了 1. 1 4%,反映表面活性剂在工业中的应用有更大的发展趋势。石油是工业的“ 血液”是国民，经济发展的命脉。石油生产可分成钻井，采油和集输三个过程。在这些生产过程中，经常用到表面活性剂去解决存在的问题。在这里作个介绍，以便我国表面活性剂行业的领导去策划、研究和开阔无限的市场。 1钻井过程中使用的表面活性荆钻井液是指钻井过程中使用的工作流体。通常使 用水基钻井液 (又称泥浆)它由膨润土，,水和处理剂组成。 oe Mo指出“ r所有钻井中的复杂问题都与泥浆有关，泥浆可称为钻井工作的心脏”。为此，提高钻井速度，防止井壁坍塌，即钻井液的发展对处理剂提出了新的要求。按美国石油学会 (P AI )把钻井使用处理剂分成十六大类：例如，碱度控制剂、杀菌剂、消泡剂、乳化剂、润滑剂、絮凝剂、降失水剂、泡沫剂、堵漏剂、页岩控制剂、表面活性剂、增钻剂、除钙剂、加重剂、腐蚀抑制剂和稀释分散剂等。其中除碱度控制剂、堵漏材料、除钙剂、加重剂以外，其他均与表面活性剂有关。 1钻井液起泡剂 . 1在水井钻井液中加人起泡剂并通人气体， 可配成泡沫洗井液。这种泥浆具有摩阻低，携带岩屑能力强，对低压油气层有保护作用等特点。通常应用的起泡剂有烷基苯磺酸钠、。烯烃磺酸盐、一烷基醇聚氧乙烯醚等。

1钻井乳化剂 2乳化钻井液可分为ow型和W o型钻井液。 f i/ o w型钻井液适用于易卡钻或易产生钻头包泥地层的钻井；/型钻井液适用于高粘土含量层， Wo岩盐层和石膏层的钻井。前者使用烷基苯磺酸钠， wn Te系

列；者为后烷基苯磺酸钙， p系 S n列。 a 7 . 6

1钻井液润滑剂 . 3钻井液润滑剂由油和表面活性剂组成。表面活性 剂吸附在钻粒和井壁表面，使它们反转为亲油表面，从而在表面形成一层均匀的油膜

,提高钻井的润滑作用。所用的表面活性剂有油酸钠，蓖麻酸钠等。 1页岩抑制剂 . 4若油井井壁含有页岩 ( 即勃土含量高),当水基泥浆与其接触时就会引起勃土膨胀，分散，使井壁坍塌。这是由于井壁中页岩表面可交换高价阳离子溶于水中，使其带负电荷。若加人阳离子表面活性剂而吸附在翁土表面，起到抑制翁土膨胀，分散而稳定井壁。使用的表面活性剂有烷基三甲基抓化按，烷基抓化毗吮等。 I泥浆降猫剂 . 5随着钻井深度的加深， 钻井液固相含量提高，影响其流动性，使泥浆稠化。由于私土矿物的同晶置换现象，在茹土中 S 4 i位置被 F十+ A"++ e十或 l取代，以及在戮土中A'的位置被 F'、 g十 1」 e于 M十置换，从而使翁土颗粒带有多余负电荷。这些电荷在片状薪土粒子上的分布是不均匀的，一般在其面上负电性强，在其边上或棱上负电荷弱，甚至带正电荷，为此，一块片状猫土边与另一块片状猫土的面可能形成空间网状结构，使泥浆稠化。为此在泥浆中加人木质素磺酸盐，没食子酸钠，吸附在片状戮上的边棱上，使磺酸基，毅酸基伸向水中，这样拆散泥土的网状结构而起到降戮作用。 1泥浆消泡荆 . 6钻井液在循环过程中， 某些处理剂兼有起泡作用，但是对于高压油气层或者高压水层，需要一定的钻井液密度，否则就会出现井喷事故。在这种情况下，必须及时消除泥浆中泡沫。常用的消泡剂有硬脂酸铝、甘油聚醚、有机硅消泡剂等。 2采油过程中使用的裹面活性剂 21驱油剂 .石油是一种非再生能源， 石油采收率不仅是石油工业界，而且是整个社会关心的问题。原油开采分三个阶段：一次采油，依靠地层压力，使原油自动喷出，可采出1%的原油； 5二次采油，在油井附近打

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一口水井，通过注水维持地层压力，又使原油得到开采，采收率为 1- 5剩下的原油就要依靠物理 5 2%;化学方法去解决。根据对我国 3 1个主要油田的8个注水开发区进 2行调查，目前产出液含水量超过 0%,其产量全年递减 1 0 t 5万，因此， 0三次采油迫在眉急。

通常使用石油磺酸盐作乳化剂。()沉淀型 3这类堵水剂由两种物质进行反应， 生成沉淀。由

含凌基的表面活性剂 (脂肪酸皂、环烷酸皂、松香酸皂等)与地层水钙、镁离子形成沉淀，起到堵裂缝的作用。

16 9年以来，国家计委在“ 8七五”“、八五

”、“九五”计划期间，都把三次采油列为国家重点科技攻关项目，开展了热采，聚合物驱，微乳液一聚合物驱，碱一聚合物驱和碱一表面活性剂一聚合物复合驱等三次采油技术的研究，使我国三次采油技术已进人世界领先水平。据不完全统计，截止到 1 5 9年，我 9国开展 F R( O提高采收率)项目已达 1个；到 1 6 2 0 9 9年， O FR技术已为我国增产原油 1 ( 4) 0万吨，基本上满足了我国国民经济发展的需要。实 FR技术， 施 O每年需耗费巨大的化学剂，其中， PM (需 A聚丙烯酞胺)3.万 t表面活性剂 6 7, 1 1万吨， 1万吨。 4 . 85碱 1配制驱油剂所用的表面活性剂主要是阴离子表面 活性剂，如石油磺酸盐、石油竣酸盐和天然狡酸盐等。对于非离子表面活性剂有 O一 0 Te一 0 P 1和 we 8 n等。

23酸化用添加剂 .对于低渗透油层，为了 提高油层的渗透性，可用酸处理油层，达到油井增产，水井增注的目的。酸化一般分为两类， 一类是注人压力低的酸化，通过化学的溶蚀作用，解除近井地层的堵塞，疏通和扩大油、水层的毛细孔径及缝的宽度。另一类注人高压的酸化使地层压裂称之压裂酸化。它是通过水力和化学溶蚀两种协同作用，压开地层，扩大缝隙，延伸和沟通裂缝的毛细孔，提高油和水的渗透通道。但是在酸化中，需要加人若干添加剂，以改进酸的性能，有利于原油的开采。下面介绍与表面活性剂有关的添加剂： ()缓速剂为防止酸与地层中硅酸盐的反应速 1度，需加脂肪胺盐类表面活性剂，通过它们对地层吸附而减缓对地层的作用。

() 2缓蚀剂当酸液经过油井时，与油管壁 ( 钢制品)反应而

对于高温、高 含盐油层，主要用下列结构的离子型表面活性剂，如：RO(H-H0mC 2H0 -' 3 -- 2 -) HC 2 )RS M C C ( O ! C, H

RO(H-H0m HC 2)RS 3 -- 2 -) C 2H0 -' M C C ( O} C H3

2堵水剂 . 2油井堵水是为了 在油井中控制水的产出。堵水剂是一种用于封堵油层的大孔道或裂缝，以减少油井产水的药品。用表面活性剂配成的堵水剂有下列几种： ( 由水、 1 )泡沫型气和起泡剂配成。它在地层通过J i效应 ( an m气泡或

液珠通过地层孔隙喉道时，形成两个弯月面产生的附加压力，而阻止流体通过)封堵高渗透层或裂缝。起泡剂有石油磺酸盐，为了提高泡沫稳定性，可加 6 1 5作为稳泡剂或者水溶性高 0分子 (如趁甲基纤维素)聚乙烯醉、,聚乙烯毗咯烷酮等也可提高泡沫稳定性。 () 2乳状液型由 水、油和乳化剂配成。这种乳状液液滴也可产生J i效应， an m起到封堵高渗透层，防止水的渗出。

腐蚀，为此在酸液中加些阳离子表面活性剂 (例如：松香胺盐，1聚氨乙基一一一 2烷基咪哇琳等)通过，吸附于管壁起到缓蚀作用。 ()防乳化剂 3在酸化过程中， 往往使原油形成乳状液而影响操作，为此通过加人带有分支结构的表面活性剂，如：聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚，聚 …… 此处隐藏：8401字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……