淺談?dòng)吞锘瘜W(xué)劑驅(qū)油技術(shù)

淺談?dòng)吞锘瘜W(xué)劑驅(qū)油技術(shù)

根據(jù)最新數(shù)據(jù)，國外的三次勘探表面活性劑產(chǎn)品在采油業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，并在產(chǎn)品質(zhì)量和原材料供應(yīng)方面形成了較大規(guī)模。對比我國的采油現(xiàn)狀,雖然已形成一些用于驅(qū)油的表面活性劑和聚合物,但仍不能滿足三次采油的需要。由于化學(xué)試劑,特別是表面活性劑的高成本,它已成為制約采油工業(yè)快速發(fā)展的關(guān)鍵因素。因此,開發(fā)高效廉價(jià)的表面活性劑,降低三次采油的生產(chǎn)成本已成為我國油田開發(fā)新時(shí)代的迫切需要,也是新時(shí)期提高采收率的關(guān)鍵。1溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對表面張力的影響表面活性劑是能夠降低溶液的表面張力和兩相之間的界面張力,具有一定親水性和親脂性以及特殊吸附性的物質(zhì)。表面張力是由于兩相性質(zhì)的差異造成的,這導(dǎo)致兩相界面上的分子不對稱地形成,并且在材料表面上存在特殊的力。將一定量的含有長碳鏈和強(qiáng)親水基團(tuán)的物質(zhì)溶解在水中。當(dāng)溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低時(shí),溶液的表面張力可以非常低。在增加溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)后,溶液表面區(qū)域的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸變得飽和。表面張力達(dá)到最小值,然后溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,表面張力趨于一定值。此時(shí),溶液表面區(qū)域中的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)高于體相區(qū)域中的質(zhì)量分?jǐn)?shù),并且表面被正吸附,我們將具有這種質(zhì)量分?jǐn)?shù)的自然物質(zhì)稱為表面活性劑。1.1機(jī)官能團(tuán)對溶液的mic表面活性劑主要由非極性親油基團(tuán)和極性親水基團(tuán)組成,兩組分布在表面活性劑的兩端,形成不對稱結(jié)構(gòu)。親油基團(tuán)主要含有有機(jī)官能團(tuán),例如烷基,脂族基團(tuán)或芳族基團(tuán),并且由于這些基團(tuán)與水分子相互排斥,它們可以與非極性或弱極性分子相互吸引,從而表現(xiàn)出來。作為一個(gè)整體具有排斥水的傾向,相應(yīng)地,親水基團(tuán)對溶液中的極性分子如水具有強(qiáng)烈的吸引力,使得表面活性劑趨于親水。根據(jù)親油基團(tuán)和親水基團(tuán)的性質(zhì),可以有效地調(diào)節(jié)表面活性劑的性能,從而大大擴(kuò)展表面活性劑的實(shí)際應(yīng)用范圍1.2表面活性劑的作用表面活性劑的親脂基團(tuán)和親水基團(tuán)決定了表面活性劑的性能。大量研究表明親水基團(tuán)在親水基團(tuán)和親脂基團(tuán)中的表面活性劑中起作用起著關(guān)鍵的角色。因此,表面活性劑通?；谟H水基團(tuán)的結(jié)構(gòu)在工業(yè)中分類。根據(jù)溶液中表面活性劑親水基團(tuán)的離子化程度和電離難度,表面活性劑可分為兩類:離子表面活性劑和非離子表面活性劑,其中離子表面活性劑可分為三類表面活性劑的類型:陰離子,陽離子和兩性離子取決于電荷的差異1.3表面活性劑驅(qū)油的方法注水采油后,還約有三分之二的原油滯留在油層中,由于毛細(xì)管力的作用,這部分油陷留在較細(xì)的毛管孔道中,要把這部分油驅(qū)替出來,單靠增加壓差是很難辦到的。所以利用表面活性劑降低油水界面張力,使殘余油變?yōu)榭闪鲃?dòng)油,這是一個(gè)既町行又有前途的方法”。在表面活性劑一堿一聚合物三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)中,其特點(diǎn)是利用表面活性劑和堿之間的協(xié)同作用,使復(fù)合驅(qū)體系與原油形成超低界面張力,三元復(fù)合驅(qū)具有極高的驅(qū)油效率。2油田表面活性劑的實(shí)際應(yīng)用2.1表面活性劑混合比例的確定一般的表面活性劑應(yīng)用方案是通過將其它表面活性劑或化學(xué)添加劑與主要表面活性劑混合并適當(dāng)調(diào)節(jié)它們之間的比例來優(yōu)化表面活性劑的性能。由于表面活性劑類型的多樣性,混合體系種類繁多,表面活性劑體系的比例和組成的連續(xù)優(yōu)化可以相互補(bǔ)充并充分利用它們各自的優(yōu)點(diǎn),從而提高表面活性劑的性能并有效地提高油的回收率。2.2新型表面活性劑通過簡單調(diào)整表面活性劑體系的組成和組分來優(yōu)化表面活性劑的性能不能滿足現(xiàn)代石油生產(chǎn)工業(yè)的市場需求。在新型表面活性劑的開發(fā)和應(yīng)用中,多種表面活性劑分子的引入親油基團(tuán)和具有不同性質(zhì)的親水基團(tuán)已成為技術(shù)研究和開發(fā)的主流。這種優(yōu)化方案可以極大地調(diào)節(jié)和改善表面活性劑的性能并節(jié)省表面活性劑的量。3陰離子表面活性劑的分類目前,陰離子表面活性劑是三次采油中最常見的表面活性劑,而重烷基苯磺酸鹽,木質(zhì)素磺酸鹽和石油羧酸鹽是陰離子表面活性劑中最常見的三種類型。3.1油或餾分產(chǎn)品疏水性石油磺酸鹽是目前最廣泛使用的用于驅(qū)油的陰離子表面活性劑。它是通過磺化富含芳烴的原油或餾分獲得的產(chǎn)物,其中大多數(shù)具有疏水性。20世紀(jì)90年代以后,重烷基苯磺酸鹽的開發(fā)逐漸成為主流。這些產(chǎn)品原料來源廣泛,轉(zhuǎn)化率高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。同時(shí),由于季節(jié)性,重烷基苯磺酸鹽來源的地理差異和不確定性,它在采油應(yīng)用中受到限制。3.2通過堿法生產(chǎn)造紙廢液是木質(zhì)素磺酸鹽的最大來源。它可以通過亞硫酸鹽制漿直接生產(chǎn)或通過堿法間接生產(chǎn)。這種可再生芳基化合物本質(zhì)上是一種稀有的可再生資源。而木質(zhì)素含有芳環(huán),酚羥基,羧基,羰基等,這些基團(tuán)具有很強(qiáng)的反應(yīng)活性,使得活性劑的應(yīng)用范圍大大擴(kuò)展4界面張力型三次采油技術(shù)的發(fā)展對表面活性劑的要求越來越高,不僅要求它具有較低的油水界面張力和低吸附值,而且要求它與油藏流體配伍性好和成本低廉。因此,三次采油用表面活性劑的研究趨勢主要有耐高鹽量、耐高溫、低吸附損耗、低成本等幾方面。4.1陽離子型親水基為了提高表面活性劑的抗鹽能力,可在分子結(jié)構(gòu)中引入非離子聚氧烷基,或在陰離子型分子中引入陽離子型親水基,或引入同種或異種的另一個(gè)或多個(gè)的陰離子親水基。4.2其它有機(jī)助劑在表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)中可引入非離子性基團(tuán)(如聚氧乙基或聚氧丙基、氧乙基化的烷基酚基等)的特征結(jié)構(gòu),輔以其它合適的助劑,都將有效地提高其驅(qū)油時(shí)的耐溫性能。4.3表面活性劑類首先是選用廉價(jià)的表面活性劑,然后將其改性。成本較低的表面活性劑主要有3類:木質(zhì)素磺酸鹽類、不需加增效劑的表面活性劑類和羧酸鹽表面活性劑類。由于木質(zhì)素磺酸鹽的親油性不夠,在改性時(shí)需引入親油性的基團(tuán),如烷基化、醚化或取代反應(yīng)等可以引入烷烴,到成本較低的木質(zhì)素磺酸鹽改性產(chǎn)品。4.4表面活性劑驅(qū)油的性能表面活性劑作為一種重要的化學(xué)助劑在原油生產(chǎn)的鉆井、采油和集輸中得到了廣泛的應(yīng)用。雙聯(lián)表面活性劑除具有常規(guī)表面活性劑的一般性能外,表面活性更高,cmc值更低,在較小的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下即可達(dá)到超低界面張力,可以高效率地降低油水界面張力,從而有可能以更大幅度提高驅(qū)油效率。在一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)下雙聯(lián)表面活性劑在溶液中可形成柔性棒狀膠柬并相互纏結(jié)而成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),溶液粘度大幅度上升并表現(xiàn)出一定的粘彈性。這種溶液具有剪切稀釋特性,高剪切下粘度低,易泵注,在地層深處低流速下網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)重新形成,粘彈性恢復(fù),有利于擴(kuò)大驅(qū)油波及體積。同時(shí),表面活性劑可進(jìn)人低滲透地層驅(qū)油。因此,雙聯(lián)表面活性劑兼有聚合物和傳統(tǒng)表面活性劑兩種驅(qū)替劑的性能,在油田的三次采油應(yīng)用中具有極大的潛在應(yīng)用前景。5高