图片 2

图片 1

图片 2

<P><FONT
face=Courier>   
瑞典滚动轴承和密封件<A onmousedown="return
hcclick('?qipei_tracelog=end_articalHotword_146')"
href="http://info.qipei.hc360.com/list/qyjj.shtml"
target=_blank>供应商</A>SKF7月1号表示,其将为法雷奥最新研发的微混合系统i-StARS(i-Stop-Start
system)供应SKF轴承定位系统。</FONT></P>ﻭﻪ<P
align=center><IMG
style="BORDER-RIGHT: #000000 1px
solid; BORDER-TOP: #000000 1px solid;
BORDER-LEFT: #000000 1px solid;
BORDER-BOTTOM: #000000 1px solid"
alt=SKF将为法雷奥微混合系统供应轴承定位系统
src="http://img.hc360.com/auto-p/info/images/201007/201007060834042367.jpg"
border=0></P>ﻭﻪ<P style="FONT-SIZE:
12px"
align=center>SKF将为法雷奥微混合系统供应轴承定位系统<FONT
face=Courier></P>ﻭﻪ<P>   
据悉,法雷奥这款i-StARS
系统具有停车后立即无声重新启动引擎的能力。具体而言,当车辆行驶速度低于8
km/h时,该i-StARS
系统就会自动关闭引擎。因此,在因红灯或交通阻塞而停车时,该技术便可使<A
onmousedown="return
hcclick('?qipei_tracelog=end_articalHotword_386')"
href="http://www.auto.hc360.com/"
target=_blank>汽车</A>节约<A
onmousedown="return
hcclick('?qipei_tracelog=end_articalHotword_81')"
href="http://info.qipei.hc360.com/zt/swranliao/index.shtml"
target=_blank>燃料</A>、避免污染。</FONT></P>ﻭﻪ<P><FONT
face=Courier>   
而SKF轴承定位系统所产生的功能、准确性及重复性都极佳的磁场能够实现轴的精确定位控制,从而保证引擎关闭与启动时的准确性和稳定性。</FONT></P>ﻭﻪ<P><FONT
face=Courier>   
SKF汽车事业部总裁Tryggve
Sthen表示:“市场对新技术的需求在日益加大,而我们也在为此而积极努力。我们的<A
onmousedown="return
hcclick('?qipei_tracelog=end_articalHotword_59')"
href="http://info.qipei.hc360.com/zt/fdj/index.shtml"
target=_blank>发动机</A>技术将和法雷奥独具创新的微混合系统实现完美融合。”</FONT></P>

一、国内外的研究现状

目前世界上探明的石油和天然气储量,据1993年1月1日统计,石油为136022亿t,天然气约1383378亿m3,世界年产石油30亿t,而我国在1993年1月1日已探明的石油贮量为32.74亿t,天然气13988亿m3,居世界第十位。目前已发现的新疆“希望之海”,估计石油贮量为500亿t,相当于全球石油蕴藏量的1/3,但开采此石油,目前需耗资100亿美元。怎样使地球上宝贵的石油资源能够较多地采出,一直是人们急需研究的课题,而表面活性剂在提高石油开采率方面得到了日益广泛的应用。

1、试验研究状况

从含油层中采油可分为3个阶段:一次采油(POR),依靠地层的自然能量出油,采收率在30%以下;二次采油(SOR),采用注水、注气技术以补充油藏能量出油,采收率可提高到40%~50%;三次采油(EOR),利用物理化学和生物学等技术来强化开采剩余储量,可使原油采收率提高到80%~85%。

三元复合驱中目前常用的表面活性剂有三种:石油磺酸盐、人工合成磺酸盐和乙氧基磺酸盐,大多数矿场试验都采用石油磺酸盐。

三次采油方法可分为四大类:一是热力驱,包括蒸汽驱、火烧油层等;二是混相驱,包括CO2混相、烃混相及其他惰性气体混相驱;三是化学驱,包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱水驱和注浓硫酸驱等;四是微生物采油,包括生物聚合物、微生物表面活性剂驱。其中表面活性剂和微生物采油得到人们的普遍重视。

石油磺酸盐作为三元复合驱中的表面活性剂,现正得到广泛深入的研究。石油磺酸盐在地层中的吸附、滞流和与多价离子的作用,导致了其在驱油过程中的损耗。目前国内外普遍采用加低碳醇的方法配制表面活性剂驱油体系,但地层的色谱分离使其丧失驱油能力。近年来国内外学者曾采用木质素作牺牲剂,将尿素、六偏磷酸盐配入驱油体系,以改善驱油体系的抗盐性,减少吸附损失。为了克服体系加醇的缺点,李之平等人发现并研究了国产石油磺酸盐无醇驱油体系。李庆莹等人的研究发现,极性不同的石油磺酸盐组成间存在着协同效应,使表面活性升高。此外,国内学者也对石油磺酸盐的协同效应、复配规律及在三元体系中的兼容性、界面张力等进行了深入研究,并取得了可喜的成果。

按照采油的作业工序,采油用化学剂可分为:提高采收率化学剂、清蜡及防蜡剂、压裂液用化学剂、酸化液用化学剂、堵水或“调剖”用化学剂、油井防酸用化学剂、防止地层损害用化学剂等七大类,这些化学剂主要成分是无机物质、水溶性高分子和表面活性剂,其中用量最大的是表面活性剂类,已在EOR中得到广泛应用。

2、矿场试验情况

1三次采油对表面活性剂的要求及种类

(1)国外矿场试验情况

1.1驱油对表面活性剂的要求

国外矿场试验有三处:一是美国壳牌石油公司在WhiteCastle油田开展的三元复合体系驱油矿场试验;二是美国TerraResource公司在WestKiehl油田开展的三元复合体系驱油矿场试验;三是在加拿大的DavidLloydminster油田三元复合体系驱油矿场试验。第一和第三处没有详细报道。SPE1758对第二处矿场试验进行了较详细的报道。

目前化学驱已经成为正在发展的三次采油(EOR)提高采收率的主要方法,作为化学驱用表面活性剂应具备以下条件:

WestKiehl油田位于怀俄明州的Crook地区,原始地质储量(OOIP)为150万标准桶,估计一次采油的最终采收率为11.3%,即采出17万标准桶。水驱结束估计采收率为40%,即采出60万标准桶。用三元复合体系驱油,估计采收率为56%,即采出88.5万标准桶。WestKiehl油田的三元复合体系驱油矿场试验井共有4口。其中注入井1口,采出井3口。三元复合体系的配方为:碱(Na2CO3)0.8%,表面活性剂(PetrosterpB-100)为0.1%,聚合物(Pusher700)为1050mg/L。WestKiehl油田三元复合体系驱矿场试验取得了满意的试验结果。

(1)在油水界面上的表面活性高,使油-水界面张力降至(0.01~0.001)×10-5N/cm以下,具有适宜的溶解度、浊点、pH值,降低岩层对原油的吸附性。

(2)国内矿场试验情况

(2)在岩石表面上的被吸附量要小。

胜利油田于1992年首先建成三元复合驱试验工程,开展了先导性矿场试验,并取得一定效果。大庆油田于1993年开始进行三元复合驱的矿场试验,采油一厂中区西部三元复合驱试验站已于当年9月中旬投产,开始了矿场试验。采油四厂杏五区三元复合驱试验站在1993年内投入运行。

(3)在地层介质中应有较大的扩散速度。

胜利油田在进行三元复合驱矿场试验的同时,对“注采输及处理技术”开始了研究。截止1994年6月,在采出液处理方面取得了以下认识:①采出液中碱对破乳脱水影响最为严重,表面活性剂OP-10在用量较大时有较好的破乳脱水作用,但对现行使用的破乳剂有一定的干扰作用;②模拟采出液中三种化学剂在一定浓度下共存时,对破乳剂脱水的影响研究表明,随含水率下降,脱水效率也降低,当含水小于70%时,将严重影响脱水效果,脱水率几乎为零,即使在高含水条件下,虽可脱水,但脱出水中含油较多,达不到1000mg/L以下,不能满足进一步进行污水处理的要求。胜利油田尚未解决以下问题:①游离水的脱除;②原油的电脱水;③采出水的处理利用。

(4)当在水中浓度较低时,应有较强的驱油能力。

关于游离水的脱除,胜利油田虽能使原油含水率降至30%以下,但没有找到合适的破乳剂。同时破乳剂用量太高,有时高达200ppm,一般情况下也需70~100ppm;破乳剂的使用不但未能抑制采出液的高离子性,反而使采出液的离子性有所增强,这给电脱水带来了更大困难,而且脱出的游离水水质达不到要求。

(5)应具有能阻止其他化学剂副反应发生的能力,即所谓的“阻化性质”。

关于原油电脱水,胜利油田的研究表明,常规电脱水不能适应三元复合驱采出液的高离子性。他们曾尝试用高频电脱水解决这个问题,据说在实验室内进行的小型试验效果还不错。关于采出水处理利用,胜利油田没有取得有效进展,最后只好将含油约10%~20%的污水回注地下。

(6)注水用表面活性剂应考虑到它与地层矿物组分、地层水注入水成分、地层温度以及油藏的枯竭程度等相互关系。

二、石油磺酸盐表面活性剂的驱油机理及配方

(7)应具有抗地层高温、高盐浓度的能力。

1、驱油机理

(8)具有较高的经济价值,投入产出比具备优势。

化学剂提高原油采收率主要决定于化学剂在油层中的波及效率和驱油效率,即Er=Eυ·Ed

1.2驱油用表面活性剂种类

因此,提高Er必须从提高Ev和Ed入手。活性剂(包括表面活性剂和碱)由于具有降低油水界面张力等作用,能够提高Ed。这一效应可由综合效应参数毛管数(N)来描述:

(1)非离子表面活性剂。常用品种有脂肪醇系聚氧乙烯醚、烷基酚系聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯酯等。优点是抗盐能力强,临界胶束浓度低,但浊点低,不能用于超过其浊点的地层。目前通过改性,使其既具有以上优点,同时浊点很高,抗盐能力更强,适用于高盐高温地层。

N=驱动力/粘滞力∝μ·υ/Yow

(2)阴离子表面活性剂。常用品种有石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐、木质素磺酸盐等,优点是浊点很高,在砂岩表面上吸附量少,但抗盐能力差,临界胶束浓度较高。

通过实验发现:毛管数超过一定范围(约10-4)时,含油饱和度急剧降低,对应的驱油效率显著提高。有研究者指出,要有效地降低残余油饱和度,必须将毛管数提高3~4个数量级。由于油层注入量和压力有限,因此单靠提高μ和υ是不够的,但可以将油水界面张力降低3个或更高的数量级,从而大大提高毛管数,这也是活性剂主要的驱油机理。

(3)其他表面活性剂和药剂。阳离子表面活性剂,因其易被地层吸附或产生沉淀,故降低油水界面张力的能力差,一般不适用配制二次或三次采油的胶束。在某些特定的条件下可使用季铵两性表面活性剂、季铵磺酸盐等,常用的其他药剂有:水溶性高分子聚合物(如聚丙酰胺)、低碳脂肪醇等。

但是在注入水中单独加入活性剂会使界面张力和含油饱和度下降,从而增大水相有效渗透率,导致水溶液驱油时流度比增大。流度比增大会加剧粘性指进并降低波及效率。运用ASP三元复合驱油体系可以得到原油间的低界面张力,增加注入液粘度并减少表面活性剂的吸附。利用ASP有益的协同组合效应,对于提高采收率是十分有利的。

在石油开采(EOR)中,表面活性剂驱往往不是使用一种表面活性剂,而是由复合表面活性剂、聚合物、助剂等组成的配合体系,只有互相配合才能提高石油的采收率。例如使用水溶性的石油磺酸盐驱油,可以与少量增溶助表面活性剂如二烷基苯聚氧乙烯烷基磺酸盐混合,可提高驱油效率。因该表面活性剂上的二烷基可以是直链,也可以是支链,每个烷基具有6~14个碳原子,则二烷基结构具有足够的亲油性,而烷基磺酸盐结构与石油磺酸盐、盐水相溶性好,从而降低了油水界面张力,驱油效果提高。

2、机理验证实验

2采油方式及表面活性剂在EOR中的应用

研究表明,在碱、表面活性剂和聚合物联合驱替时效果最佳;碱与聚合物可改善表面活性剂的界面张力,而表面活性剂和碱的存在又可增强聚合物的粘性。总之,以上三种化学剂在低浓度下大都相互匹配,如同时应用可增强整体效果。美国Chevron公司的Schuler、Lemer等人通过考察相态特性进行实验室岩心驱替实验,取得的结果表明:设计较好的MAP体系(先注小胶束段塞,然后再用大的碱/聚合物段塞进行后冲洗)采出了80%以上的水驱剩余油。这与最好的MP体系驱替结果相当,而MAP驱所用表面活性剂量只有MP驱的
并且化学剂效率与成本较低的AP驱相当,但AP驱采出的原油只有MAP驱的75%。经过分析认为:MAP表现出较好的特性是由于表面活性剂降低了界面张力,聚合物增强了流度控制以及加入碱减少了表面活性剂滞流量所致。

注水采油后,还约有三分之二的原油滞留在油层中,由于毛管力的作用,这部分油陷留在较细的毛管孔道中,要把这部分油驱替出来,单靠增加压差是很难办到的。油水界面张力约为30mN/m,计算表明驱动所需的压差一般为9.81MPa·m,而注水时压差仅为(196.13~392.27)kPa·m,远小于驱动压差。所以利用表面活性剂降低油水界面张力,是一个既可行又有前途的方法。根据所采用的体系不同,表面活性剂驱可分为活性水驱、碱水驱、微乳状液驱、泡沫驱、增稠水驱、正向异常液驱等。

3、配方试验

2.1活性水驱

复合体系中使用的碱剂有NaOH、硅酸钠、碳酸钠等。近年来的研究表明:Na2CO3和NaHCO3可代替NaOH等强碱剂,并可以大大减缓碱与油层岩石间的反应,降低碱耗,同时在提高采收率、降低表面活性剂吸附方面表现出与强碱相同的效应。国外研究人员进一步尝试在一定的pH值条件下几种碱剂混合(即Na2CO3+NaOH或NaHCO3+NaOH),在碱通过油层时使碱浓度得以保持。得到广泛应用的聚合物有两种:PAA(部分水解聚丙烯酰胺)和生物聚合物黄原胶。PAA使用最多,它可有效地降低地层渗透率,适用于油层水碱度较低、埋藏浅、油层温度不高的油藏。与PAA相比,黄原胶增稠、耐盐、抗热性以及抗剪切能力较好,但成本高,抗生物降解能力较差。

活性水驱是在油层中注入表面活性剂水溶液的采油方法,其表面活性剂水溶液的作用如下:

4、矿场试验的实施与监测

(1)降低界面张力,使残余油变为可流动油;

(1)地面设施

(2)改变地层表面的润湿性;

矿场试验的地面设备包括水处理系统、化学剂的存储、配制及注入设备、注入剂的质量监测系统、数据记录、现场终端系统和产出液处理系统等。Salem油田S/P驱矿场试验在现场采集了大量用于注入质量控制和生产评价的数据,并进行了详细的分析。数据直接通过现场终端进入计算机外部存储器,数据分析是在一个现场实验室进行的。所有的数据都存储在计算机数据库内以备作图制表时调用。

(3)增加原油在水中的分散作用;

(2)化学驱段塞设计

(4)改变原油的流变性,降低原油黏度和极限剪切应力。

化学驱方案的选择要依据室内Berea岩心和用储层岩心做大量岩心驱替试验。段塞重要的参变量包括段塞在有盐度梯度的储层中的使用情况、段塞注入能力、色层分离、段塞大小以及将室内研究参数扩大到现场的比例。BradfordM/P驱项目在确定了最终配方后,为了对设计段塞的注入情况作出评价,必须进行单井注入能力的试注试验,求得矿场全面投注的可行性数据。

用表面活性剂来提高石油采收率,在20年代末、30年代初就登记了专利,50年代末和60年代初形成了现代化学驱油的基础。可用于提高原油采收率的表面活性剂很多,所用的表面活性剂HLB为8~13,为亲油性,优先采用的是耐碱性好的表面活性剂,根据不同地下情况,可选择适宜的表面活性剂和使用浓度。一般来讲,使用复配的表面活性剂更为有效,有时还使用一些聚合物和其他助剂来提高效果。应用举例:(1)联邦德国专利3523355合成海水中加w=2%的羟甲基化环氧乙烷加成物如Alfol合成醇聚氧乙烯(5,5,5)醚—CH2COONa、或壬基酚聚氧乙烯(6,7)醚—CH2COONa、w=2%的异辛基丁基苯磺酸盐和w=4%的异丁酸,注入地层可使原油采收率达85%。(2)英国专利2184763由w=26.5%的聚异丁烯磺酸钠(Ⅰ,相对分子质量368)、w=10.4%的C9烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠(Ⅱ)、w=4.8%的丁醇、w=12.1%的仲丁醇、w=55.6%的Ⅰ和Ⅱ中未反应物、杀菌剂、盐和水配制成透明单相表面活性剂浓缩液,用海水稀释该浓缩液得到含11000mg/kgⅠ、4000mg/kgⅡ、2000mg/kg丁醇、5000mg/kg仲丁醇的采油用注射液,几乎可采出全部残油。(3)美国专利4077471含水溶性烷基聚烷氧基烷基磺酸盐或烷芳基聚烷氧基烷基磺酸盐和非水溶性脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚的水溶液,在含盐度高的水矿层(含盐量70000~220000mg/kg)和至149℃的温度时特别有效。

(3)段塞注入

2.2碱水驱

段塞注入方式一般有两种:①高浓度(5%~12%)、低注入量(5%~15%PV)的微乳液聚合物驱油法,即“马拉”驱油法;②高注入量(50%PV)、低浓度(2.5%)的可溶性油-聚合物驱油法,即“联合驱油法”。

碱水驱是使原油中的环烷酸与碱作用形成皂类表面活性剂。这种采油方法成本低,但一般还需加入一些辅助表面活性剂才更有效。如加入NO2—C6H4—(OC3H6)n—(OC2H4)m—OH(n=3~4,m=5~10)。

(4)方案监测

2.3微乳状液驱

1)井间示踪剂测试

微乳状液驱是EOR中的一种较先进的方法,可使原油采收率提高到80%~90%,但成本较高。它是将表面活性剂溶解到矿化水中形成0.01~0.2μm大小的粒子。这种液体称为微乳状液,也叫胶束分散体或胶束溶液,分为W/O型和O/W型两种,具有热力学稳定性。微乳状液同油、水是无界面的,即没有界面张力,不存在毛细管阻力,它的波及系数比普通水高,由于与油完全聚醚及聚丙烯酰胺和低碳醇的混合物。

利用井间示踪剂测试有助于描述和解释方案实施的效果。美国Ranger油田S/P驱试验分三个阶段进行示踪剂测试:第一阶段在注入表面活性剂溶液前注入硫氰酸钠(SCN)和叔丁醇(TBA)示踪剂,以了解流体在试验区油层中的流动趋势,同时对注入波及情况和剩余油饱和度进行描述;第二阶段在注入75%的表面活性剂段塞后注入氚饱和水;帝三阶段再次注入SCN和TBA以监测S/P驱后注入水情况。

国内外常用石油磺酸盐或石油磺酸盐与聚氧乙烯醚磺酸盐的复配物以及磺化甜菜碱等配制微乳状液,其配方实例如下:(1)美国专利3506071石油磺酸盐(相对分子质量=360~520):w=40%;w(烃)=1%~50%;w(水介质)=9%~40%;w(半极性化合物)=0.01%~5%;w(电解质)4%。(2)日本混溶,因此,洗油率很好。微乳状液注入地层形成段塞,溶解残留在地层孔隙中的原油,达到饱和后再分离成油相从井中采出。但这种方法耗费表面活性剂量大,每生产一桶原油耗费4.4~7.2kg表面活性剂。用作驱油的表面活性剂品种主要是公开特许7917385石油磺酸钠(相对分子质量400):w=16.5%;C11~12烷醇聚氧乙烯(2~5)醚硫酸酯钠盐:w=5.4%;w(煤油)=34%;w(异丙醇)=3%;NaCl水溶液:w=43.1%,于21℃混合,制得微乳状液。(3)大庆油田应用表1中配方的微乳状液进行现场采油实验,获得很好的效果。

在Salem开发单元使用了异丙醇(IPA)、甲醇(MeOH)、硫氰酸铵(SCN)和溴化钠(NaBr)四种非吸附型化学示踪剂。由于在注入表面活性剂的整个过程中都注入了示踪剂,所以示踪剂的分布也就代表了携带表面活性剂的流体的分布。根据含油层体积和产油量和可得出与表面活性剂注入量有关的采收率。目前常使用的示踪剂包括阴离子型的卤化物、硫氰酸盐和硝酸盐,还有放射性化学剂和水溶性醇。胜利石油管理局孤东油田小井距注水开发试验,在4个注水井中注入硫氰酸铵、碘化钾、亚硝酸钠和钼酸铵四种不同示踪剂,并在同一口生产井中监测。以上四种示踪剂可以同时使用。利用中心井的示踪剂采出曲线粗略地计算了示踪剂在地层中的损耗,并引用Mgghsood等人的理论初步分析了中心井与4口注水井间油层渗透率的纵向分布情况。

2.4泡沫驱

2)监测井

利用表面活性剂的发泡性配成驱油剂进行采油的方法称为泡沫驱。泡沫驱油剂的黏度比水大,有气阻效应,故驱油效果比水好。常用的品种有烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基萘磺酸钠等,泡沫驱油剂利用的气体可以是空气、二氧化碳、蒸汽等。应用举例如下:(1)联邦德国公开专利3608612一种优良的蒸汽泡沫驱油剂,w(α
烯基磺酸盐)=0.4%、w(NaCl)=0.9%和w(Ca2+)=0.2%的蒸汽。(2)美国专利4609044水蒸气泡沫驱油剂中添加碱,可以大大提高原油采收率。一种可将原油全部驱出的泡沫配方:w(α
烯基磺酸盐)=0.5%,w(Na2CO3)=2.65%,w(NaCl)=1%,余量为优质水蒸气与氮气的混合气。(3)美国专利4676316用CO2泡沫驱采油时,添加质量分数为0.05%汉生胶生物二聚物和质量分数为0.5%硫酸酯型泡沫剂,可以提高二氧化碳的穿透体积和最大压降。

根据完井方式的不同,监测井可分为井筒与地层连通式和非连通式两种。连通式监测井主要用于取样和测压,非连通式监测井则主要用于测井和温度测量。大多数情况下监测井相对靠近注入井,这样可提供驱油动态的早期信息,一般是将监测井布在注入井和生产井间的连线上,以使其见效时间最短,得到的响应也最强烈。

2.5增稠水驱

如果将各种类型监测井综合使用,则其使用效果可以得到更大提高。在同一口监测井中也可将测井与测压或取样结合起来进行,还可进行层析成像、放射性示踪剂和井眼补偿中子测井等辅助研究。根据井网大小和形式,有时也可利用完井深度适宜、井况条件较好的试验区老井作为监测井以减少成本。

利用增稠剂提高原油采收率,可以用部分水解聚丙烯酰胺作为注入水的增黏剂,有时也采用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐或磺酸盐以及表面活性剂混合物做增稠剂。例如注入含质量分数为0.25%聚丙烯酰胺和质量分数为0.05%的OP-10水溶液,可使原油采收率提高30%以上。

3)Hall曲线法评价注入动态

2.6正向异常液驱

Hall关系曲线法是评价注入井动态的一种有效方法,它所依据的是压力降对时间的积分与累积注入量的函数关系,即:

正向异常液驱是一种具有特殊流变性质的液体,用作采油的注入液可提高原油采收率。配制这种正向异常液时需要使用一些可溶于水的阴离子皂类,如硬脂酸皂、棕榈酸钠、油酸钠等。在利用正向异常液选择性沉积法中,配制正向异常液时是将碱金属皂、铵皂、胺皂或醇胺皂、或十六烷醇聚氧乙烯醚磺酸钠、或十六胺、十八胺与酸生成的盐溶于水,所用的螯合剂为六聚偏磷酸钠、四聚磷酸钠、三聚磷酸钠等(USP3391736,USP3522841)。

∫ΔPdt=[141.2Bwμwln(re/rwa)/Kwh]·Wi

还有一些国外专利相继报道了驱油剂用的新型表面活性剂的品种、性能、结构和制造方法。在使用表面活性剂时应是混合型的,且有聚合物和其他助剂配合,这种复合组分能满足提高石油采收率的需要。

由这一关系绘成的曲线就是Hall曲线。曲线斜率定义为:

除了用表面活性剂形成的胶束或微乳状液提高采收率外,在石油开采中利用聚合物驱,采用水溶性聚合物驱油藏可能是最经济的三次采油方法之一,用于提高采收率的聚合物有聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、黄原胶、藻朊酸盐等。

m=[141.2Bwμwln(re/rwa)/Kwh]·Wi

3国内表面活性剂驱简况

应用Hall曲线可以显示曲线斜率变化时注水渗透率和泄油面积的变化。Hall曲线一般用来定量分析注水油藏,也可用于注化学剂的油藏。西科尔单元ASP驱矿场试验利用Hall曲线分析了油藏注水能力及对注入流体的反应。1987年12月17日注入水中加进表面活性剂,在共同注入2448m3AS溶液后,Hall曲线斜率下降。这表明,井筒周围的剩余油饱和度由于注入化学剂而降低了。1988年1月又在AS溶液中注入P,如果Hall曲线斜率突然增大,可能意味着储层发生了堵塞,而斜率减小则表示地层可能发生破裂。但在1988年4月注入压力超过1.88kPa/m(最大地层破裂压力)时,斜率并未发生变化,这也许意味着形成的裂缝没有同其他砂层或生产井连通。Hall曲线同时表明ASP溶液的注入对地层无伤害。

我国80年代初,开始围绕提高石油采收率而进行二次和三次采油的各项研究,目前在理论和实践中有了较大的进展,取得了不同的阶段性成果。

5、存在问题

(1)中国石油大学开发系进行了对碱法造纸黑液在稠油开采中的应用研究。

(1)化学复合驱矿场试验中出现的主要问题有:化学剂注入能力的损失、井筒堵塞、储层非均质性研究不足以及化学剂和油水混合采出液的分离等。

(2)中国科学院广州化学所改性木质素磺酸盐减少驱油过程中石油磺酸盐的损失进行了研究。

(2)要对化学驱矿场试验作出更好的监测和评价,应使用三维、有限差分化学驱模型以定量描述储量中化学剂的采油机制。

(3)新疆石油管理局油田勘探开发研究院进行了碱-聚合物复合体系在克拉玛依油田的应用。

三、石油磺酸盐表面活性剂的发展趋势及存在问题

(4)江汉石油学院开发系进行驱油剂石油羧酸盐的研制。

石油磺酸盐是一种用途广泛的阴离子型表面活性剂,可用作选矿剂、水泥添加剂、润滑油清净分散剂和防锈剂等,作为钻井液、完井液处理剂起乳化作用,作为提高原油采收率(EOR)的表面活性剂,受到了各国有关部门的普遍关注,并进入了先导性试验阶段。石油磺酸盐用作化学采油剂有如下优点:

(5)胜利油田采油工艺研究院对造纸黑液用于稠油降黏进行了初步研究。

(1)表面活性强,能使油水界面张力降到10-3dyn·cm以下;

(6)玉门石油管理局老君庙油矿研究所进行了MY-1油层解堵剂的研制及现场应用。

(2)来源广,产于油,用于油,配伍性好,水溶性好,稳定性强;

(7)CN88105018A介绍了一种稠油乳化降黏的方法,可提高石油采收率。辽河石油学校提出的该项专利使用碱和表面活性剂复配体系,商品名JN-2在辽河锦州采油厂现场使用,平均增产率31.2%。

(3)生产工艺较简单,成本较低,竞争力强;但也存在一些问题,主要有以下两个方面:

(8)山东化学研究所与胜利油田采油工艺研究院进行了抗乳降黏剂BM-5的研制和应用。

(1)易与二价、三价阴离子形成沉淀物;

(9)辽河油田茨榆坨采油厂采用OP-15做乳化降黏剂,取得较好效果。

(2)易被粘土表面吸附,即消耗大。

(10)山东大学与辽河油田兴隆采油厂研究开发了TR-VD-50稠油乳化降黏剂。

在三元复合驱油体系中,表面活性剂的性能与成本是决定该法能否推广使用的两个主要因素,以前主要使用石油磺酸盐,因其耐盐性差、吸附损失大、性能不稳定等原因,从发展趋势看可能逐步被合成石油磺酸盐或其改性产品代替,这些产品也可作添加剂使用来改善石油磺酸盐的特性。但合成磺酸盐的合成条件较苛刻,成本也较高,有些性能还不理想。为此,必须尽快开展如下几项值得注意的研究工作:

(11)辽河油田高升采油厂进行了稠油化学降黏工艺推广,使用BN-9降黏剂,取得一定成效。

1.开展室内合成增溶、耐温、抗盐、驱油性能最佳的各种磺酸盐、硫酸盐、羧酸盐的研究

(12)安徽石油勘探总公司采油公司生产办技术组进行了TC-1002油层解堵剂的研制及现场实验。

从结构看,用于三元复合驱油体系的表面活性剂同样是由亲油基部分和亲水基部分组成。这两部分的组成和结构严重影响表面活性剂的驱油性能。石油磺酸盐由于原料油成分复杂,各地区原料油组分差异很多,因而难于分离为单一组分并进行研究。目前在提高采收率的研究工作中采用“活性物质”和“有效成分”的概念。以活性物的含量表示石油磺酸盐的纯度。国外学者采用石油磺酸的平均分子量和分子量分布两个参数来表征有效成分,目前国外用烷基苯为原料制备合成磺酸盐的研究发展很快,一般认为,侧链异构在烷基苯磺酸钠比相同分子量的正构烷基苯磺酸钠产生的表面张力低得多;磺酸基附近存在其它基因,对磺酸基有干扰作用,使它不能产生低界面张力,随着侧链烷基的碳原子数增加,界面张力降低。实验证明,当烷基的碳原子数在12到14之间时能产生一个最低的界面张力区。因润滑油馏分中主要含长侧链烷基苯、萘、蒽的烷基芳烃和长侧链烷基的环烷芳烃及烷基环烷烃。如果用稀释的三氧化硫气体磺化,反应只能在芳香环上发生。就是采用最佳的磺化工艺和技术,使几乎全部的芳烃得到磺化,那也还有部分未磺化的石油原料没有被利用。这一部分经净化处理后可考虑用滨洲大学提出的两步磺化法探索其磺化的可能性,使石油原料得到充分利用,成本才有可能降低。

(13)河南石油勘探局试产公司进行了稠油降黏助排措施在河南油田应用。

据文献报道,长链烷基磺酸盐和长链烷基羧酸盐很可能成为三次采油用表面活性剂的重要品种。为此最好先分离或合成一些单一的链烷烃,经气相氧化或磺氧化、分离、皂化制得相应的酸盐,并研究烷基的碳原子数和结构及活性基团的位置对增溶、抗盐、耐温及驱油性能的影响,为选择和充分利用石蜡基型原料提供依据。近十年来为弥补石油磺酸盐的不足而发展的耐温抗盐型新表面活性剂值得注意。有的研究指出,链烯基磺酸盐和链羧基磺酸盐的相行为、耐盐性及界面张力选作驱油剂用来提高采收率是有发展潜力的。已发现它们的唯一不足之处是有形成液晶的倾向。另有报道合成磺酸盐驱油剂的新品种还有:脂肪醇聚乙氧基硫酸酯,如RO(CH2CH2O)nSO3Me和脂肪醇聚乙氧基磺酸盐R(OC2H4)nOC3H4SO3-Me,R=C16~C20,n≥2,M=碱金属、NH-4。合成中可调节烷基链长和乙氧基链节,以适用不同的温度、含盐度等使用条件,但这类表面活性剂成本较高,有待进一步降低,才可能使用于工业生产中。

(14)北京华能新资源公司与河北新河县化工实验厂在辽河油田署光采油厂运用PS稠油流化剂提高采收率,投入产出比为1∶(18~60)。

2.探索廉价的原料路线与合成方法的研究

(15)金陵石化公司化工二厂与辽河油田高升采油厂用ZS
9250稠油解堵降黏剂在张一井实验,投入产出比高达1∶(20~60)。

石蜡是一种廉价的原料,开发气相氧化石蜡烃制取适合驱油用的高级脂肪酸是一个值得研究的课题。以往的研究表明,如果原料蜡的碳链数偏低,则产物中的低分子酸的产量增加;而原料的碳链数偏高时,则所得产物中高分子酸的产量增加;原料中环烷烃的存在使羧基酸的含量增加;芳香烃的含量过大,会严重干扰氧化反应的进行,所以必须通过实验选择理想的原料,探索这类表面活性剂的使用范围。

(16)河南油田勘探开发研究院研究了一种稠油乳化常温开采法,其利用河南稠油中较高的有机酸含量,用碱水在低频声波的作用下使稠油和碱水在地层能够充分乳化,形成的O/W型乳液黏度小于10mPa·s。

原油和石蜡馏分的族组成由于地区不同差异性很大。选择哪种合成方法要依据原料的族组成确定,以芳香基型为主的原料,宜采用稀释的三氧化硫气体分两段磺化,制取长链烷基芳香烃磺酸;以环烷基型为主的原料,将芳烃部分分离净化后宜采用滨洲大学两步法磺化,使C19~C27在石蜡烃和环烷烃在较高温度下先行气相氧化,产生氧化烃。氧化后产生的环醚再用三氧化硫气体磺化,经过一系列反应后生成二烯磺酸、羧基磺酸和磺内酯的混合物。

4小结

另外,烷基苯氧基聚氧乙烯醚链磺酸盐用作驱油表面活性剂已有报道。有的提出苯乙烯基芳氧基聚氧乙烯醚链磺酸盐,在这种化合物中芳基对称地被取代,氧基链上连着2~20个碳原子。这种化合物经磺化后,磺酸基用氨或碱中和得盐,可用作三次采油的表面活性剂。

(1)三次采油中需用大量的表面活性剂,实际上从80年代初开始已经对三次采油机理、表面化活性剂驱等理论进行了探讨,并在某些油田进行应用实验,收到了良好的效果。

3.进行综合的合成条件摸索,为实现工业化生产提供各种工艺设计参数

(2)表面活性剂驱是一个由复合表面活性剂、聚合物、助剂的整体配合的技术,只有互相配合才能提高石油采收率。

由于所用原料、磺化剂及磺化条件的不同,磺化反应也有所不同。它们都按各自不同的反应历程进行反应。所以原料的摩尔比、反应温度、加入速度、传热和传质的控制及催化剂的选择和用量都将影响产品的转化率和质量。磺化反应是放热反应,为使反应发生,开始要供给一定的热量,但反应开始后,就要严格控制反应的温度,并增加反应物之间的接触,控制粘度,防止局部过热、氧化、炭化及多磺化等副反应的发生。使磺酸的收率和质量得到提高。而在氧化反应中氧/烃比、蒸汽/烃比及反应温度和时间决定着氧化过程的转化率。

(3)石油磺酸盐类是提高采收率的一种重要的表面活性剂,它与二烷基苯基聚氧乙烯醚硫酸盐配合,再加入溶剂及聚合物,这是驱油用的一类有效的表面活性剂。

石油磺酸及各种可作驱油用的合成磺酸和石油羧酸以及由这些酸制备的相应盐是一种具有表面活性的物质,所以这些酸的中和反应与一般低级有机酸和无机酸的中和反应有所不同,它的中和反应中包括一些较复杂的胶体化学现象。因此中和这样的酸和分离这些酸相应的盐的条件和工艺也有待进一步完善。所以研究和开发以原油和各种石油原料为主制备具有驱油性能的各种表面活性剂,使之达到驱油效果最佳,而成本又最低,以满足大规模的三次采油工业发展的需要,是值得油田化学科技工作者探讨的一个方向。

(4)开发性能优越的表面活性剂,加强驱替机理的研究,改善表面活性剂驱的工艺,才能获得高的石油采出率。

4.国内三采用的表面活性剂的技术路线

通过调研,基本确定了两条国内三采用表面活性剂的技术路线。

(1)利用目前市场上业已存在的具有高界面活性的合成表面活性剂,配以其它有助于增加界面活性的物质,即通过多种物质的复配,发挥活性剂复配后的“中药”作用来达到高效廉价目的。

(2)通过一些工业下脚料的改性后再配以一些活性物质达到高效廉价的目的。根据第一条思路,国内研制了BES系列活性剂和NPS系列活性剂。它们不仅有较好的活性,而且价格在7700元/t左右。依据第二条思路,研制了羧酸盐体系和改性木质素体系等,均取得了一定的进展。

5.发展适应大庆油田特点的AOS

大庆油田具有油层非均质性强,原油是石蜡基、饱和烃多、芳烃少、酸值低、地层水矿化度低的特点。依据相似相溶原理,选择烃基磺酸型活性剂的结构作为大庆油田三采驱油主剂。加入相似结构的助剂,使活性剂进行复配,可以获得改变岩石表面润湿性,降低油水界面张力,提高洗油能力,具有最佳协同效应的洗涤剂。

选择烯基磺酸盐型的结构作为驱油主剂,是因为在阴离子型活性剂中,唯独有烯基磺酸盐型(AOS)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐型(AES),对钙镁离子不但不敏感,反而其生成的钙镁盐又是好的活性剂,界面张力很低,有利于油田进行三次采油。其次是因为烯基磺酸盐的合成原料可来源于大庆原油。用蜡下油进行裂解可得到80%左右的α-烯烃,原料充足。而裂解烯烃及磺化制取烯基磺酸盐的工艺简单,价格低廉。

四、结束语

随着我国化学驱油技术在矿场进行试验和应用,化学驱油剂的价格问题显得更加突出。“八五”国家重点攻关项目,主要开展了聚合物驱油技术的完善配套、复合驱油技术的攻关;驱油剂的国产化和廉价驱油剂的开发研究,其中有提高国产聚丙烯酰胺质量、建立油田表面活性剂中试、开发黑液体系、生物聚合物原液、生物表面活剂原液、石油羧酸盐以及木质素磺酸盐驱油体系等。我国必须走出一条廉价高效驱油的三次采油新路,以适应注水后期老油田进一步提高采收率的形势。这项技术现在仅是刚刚起步,“九五”期间应在聚合物驱油、聚丙烯酰胺国产化降低成本并工业化推广的基础上,为了更大幅度提高采收率,继续开展复合驱油提高采收率的技术攻关,从分子结构有序排列组合及多元组分的超加合作用等应用基础理论研究入手,一方面努力开发出超高增溶参数的新型驱油剂,使化学驱油剂高效、用量低;另一方面利用廉价的原材料(如纸浆废液等)达到复合驱油采收率高于聚合物驱5%~10%,而成本接近或低于聚合物驱油。这是当今世界的前沿技术,只有这些技术的突破,才能冲破几十年来三次采油徘徊不前的局面,将油田开发技术达到更高的水平。

符号说明

Bw———地层水体积系数,无因次

re———外泄油半径,ft

rwa———视井筒半径,ft

υ———注入相液流速度

Wi———累积注水量,bbl

Yow———油水间界面张力

μ———注入相粘度,mPa·s

μw———水相粘度,mPa·s

ΔP———井底注入压力与外泄油半径上的压力差,Pa

dt———时间增量,d

Ed———驱油效率,%

Er———采收率,%

Ev———波及效率,%

h———地层厚度,ft

Kw———水相渗透率,10-2μm2

N———毛管数

admin

相关文章

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注