表面活性剂应用技术研究在油田化学应用技术研究中占有重要的地位,表面活性剂在石油工业中的开发应用具有悠久的历史,石油工业生产中的油田化学品市场是表面活性剂开发应用的大市场之一。油田化学应用技术是石油工业勘探､钻采､集输和注水等专业领域广泛采用的化学工艺技术措施,是保证油气开采增产､稳产的重要技术手段之一。具体说来,油田化学应用技术中的压裂酸化技术､强化采油技术､泡沫排液､冲砂洗井采气技术､钻井液与完井液技术､集输技术等是钻井工程､新井投产和老井后期挖潜不可缺少的技术措施。立足国内油气田市场,面向海外油气田市场,我国的油田化学科技工作者已开发出了接近或达到世界先进同步发展水平的并独具特色的油田化学专用药剂系列及其形成的特色系列油田化学工作液体系。油田化学应用技术成果已经在我国的油气田获得广泛的应用,为我国的油气田增产稳产作出了巨大贡献,同时也为油气生产单位创造了显著的经济效益。本文就主要相关的油田化学专用药剂系列及其形成的系列油田化学工作液体系与表面活性剂的密切关系进行探讨,并介绍油田化学专用药剂的发展方向,以适应新世纪“绿色化学”应用技术发展战略的要求。
1 油田化学应用技术与表面活性剂
油田化学的研究应用对象———油气储层特性､油气水组分性质等物化特征和油田化学作用机理及对其认识的不断创新突破决定了表面活性剂应用技术在油田化学应用技术研究中的重要地位,可以说油田化学应用技术离不开表面活性剂技术。油田化学应用技术成果从某种意义上说是表面活性剂应用技术在油田化学中的具体化､实用化和针对性的应用研究成果。在大多数油气田用缓蚀剂配方中,表面活性剂是一个必不可少的组成部分;酸化缓蚀剂(采用的表面活性剂原料如有机胺类､咪唑啉及其盐类和脂肪酸及其脂肪酸脂类等)除本身需与表面活性剂配伍外,还需与作为缓速剂的表面活性剂配合使用以达到延缓酸岩反应速度,实现最大深穿透目的。众所周知,油田化学工作液体系中的核心组分,是各类油田化学专用药剂,它们同表面活性剂有着间接的和/或直接的关联,油田化学专用药剂及其形成的油田化学工作液体系的性能､功能的优劣在很大程度上取决于表面活性剂技术的开发和应用技术水平。因此,表面活性剂在油田化学应用技术成果———油田化学专用药剂及其油田化学工作液体系中起着举足轻重的作用,甚至可以说是油田化学应用技术成果研发成功与否的关键因素之一。且新型功能表面活性剂的开发和在油田化学中的应用技术的研制开发能够使油田化学应用技术成果取得突破性的进展,从而使得油田化学专用药剂及其形成的油田化学工作液体系的技术质量､应用效果和环境效益及经济效果得以进一步的提升。随着石油工业勘探与开发的发展和油田化学作用机理的深入研究以及油气生产过程中HSE执行的日益严格,从而对表面活性剂技术也提出了更高的要求,故此进一步促使表面活性剂技术和油田化学应用技术成果的共同发展。
2 油田化学药剂与表面活性剂
如前所述,油田化学专用药剂与表面活性剂有着间接的和/或直接的关联,是表面活性剂技术在油田化学专用药剂中的综合应用的具体化。现将主要与表面活性剂直接相关和/或间接相关的油田化学专用药剂的性能､应用功能及应用开发实例情况等作一概述。
2.1 与表面活性剂直接相关的油田化学专用药剂(见表1)
2.2 与表面活性剂间接相关的油田化学专用药剂(见表2)
从表1､表2可以看出,油田化学专用药剂与表面活性剂有着密切的关系。
3 油田化学工作液体系与表面活性剂
我国的油田化学工作液体系是在油田化学专用药剂形成配套剂种体系基础上发展起来的独具特色的油田化学工作液。其发展经过了从普通的油田化学工作液体系到专用配套的油田化学工作液体系,这是由形成较为完整的油田化学专用药剂配套品种后研制开发的。油田化学工作液体系有常规酸体系､压裂液体系､胶凝酸体系､乳化酸体系､胶束酸体系和滤失控制酸体系等,它们都与表面活性剂有着间接的或直接的关系。
3.1 胶凝酸体系
胶凝酸体系是20世纪80年代发展起来的新型酸化液体系,其体系的发展经过了初期部分引用药剂到完善发展为完全专用化的发展过程。以CT1-6或CT1-9胶凝剂为核心组分的CT胶凝酸体系为例,其发展过程见表3。
由表3可知,CT胶凝酸配方体系中含多种表面活性剂类型的CT油田化学专用药剂和引用的其它表面活性剂类。其性能､功能及应用情况见文献。
3.2 乳化酸体系
乳化酸在压裂酸化中已经证实是一种行之有效的酸化流体体系,且最近又发现乳化酸可用在基质酸化方面。新型W/O乳化酸体系是20世纪90年代中期发展起来的乳化酸体系。以WF-1､CT1-11乳化剂为核心组分而配制的油乳酸体系为例,其体系配方见表4､表5。
由表4､表5可知,乳化酸体系中含油溶性/水溶性表面活性剂,其性能､功能及应用情况见文献。
3.3 滤失控制酸体系
滤失控制酸(Leaking ControlAcid)体系又称变粘酸体系,是20世纪90年代发展起来的新型酸化液体系。它是以胶凝酸为基础,以强化控制酸液滤失为主要目的而发展起来的功能型胶凝酸体系。此体系解决了长期以来严重影响酸压效果的酸液滤失问题,是酸化压裂工艺技术的一次重大突破。DOWELL公司滤失控制酸体系配方组成为:W/O型酸液胶凝剂+酸液缓蚀剂+滤失控制剂+铁离子稳定剂+表面活性剂+交联剂+交联稳定剂+杀菌剂+防膨剂+甲醇+二甲苯+防乳破乳剂+互溶剂。
从DOWELL公司滤失控制酸体系配方组成分析可知,体系配方组成中含油溶性/水溶性多种表面活性剂,其性能､功能及应用情况见文献。
3.4 胶束酸体系
以CT胶束酸体系为例。它是以CT5-5/CT5-5B或CT5-6胶束剂为核心组分形成的油气井用胶束酸体系,用量一般大于2%。CT胶束酸体系配方见表6。
从表6可以看出,CT胶束酸体系是以含表面活性剂类为主剂的酸液体系,其性能､功能及应用情况参见文献。
3.5 压裂液体系
3.5.1 CT9-1压裂液体系 (见表7)
3.5.2 浅气层低温压裂液体系 (见表8)
由表7､表8分析可知,其配方体系中仍含表面活性剂类CT油田化学专用药剂。其性能､功能及应用情况参见文献。
3.6 化学泡沫液体配方体系及钻井液体系
采用UT-1､XF-1､CT5-2､CT5-7(A､B､C､D､E､F)系列起泡剂､TSY55A增粘稳泡剂､CT2-4､CT2-6､CT2-11､CZ3-1E､CT2-15缓蚀剂等油田化学专用药剂可以配制出化学泡沫采气液体体系､化学泡沫冲砂洗井液体体系､低密度化学泡沫压井液体系和化学泡沫酸体系以及采用SPAN80､SPAN85､TC18聚合醇温度稳定剂､XL-Ⅱ聚合醇降滤失抑制剂､CT3-3/PPLL防卡润滑剂､CT3-6/FRH极压润滑剂､CT5-3/CT5-10消泡剂､CT2-12抗H2S缓蚀剂和CT2-13抗氧缓蚀剂等表面活性剂类型的钻井液添加剂可组成系列化多功能钻井液体系。
从表1～表8等应用实例综合分析表明,表面活性剂在油田化学专用药剂系列及其形成的系列油田化学工作液体系中均得到普遍的应用。因此充分证明了油田化学专用药剂系列及其形成的系列油田化学工作液体系与表面活性剂之间的密切关系。本文未对与表面活性剂关系不大的合成高分子化合物等类的其它油田化学应用技术成果作介绍。
4 结 语
本文从理论的角度和油田化学应用技术实践的角度探讨了油田化学专用药剂与表面活性剂的密切关系以及表面活性剂在油田化学专用药剂系列及其形成的系列油田化学工作液体系的研制､开发应用中的重要性和必要性。新型功能表面活性剂的发展将给油田化学专用药剂的发展带来新的发展机遇。随着“稳定东部,发展西部”和“开发大西部战略”的逐步实施以及中石油股份公司运作机制的实行,必将对我国的油气田勘探与开发的数量与质量､环境效益和降低油气生产综合成本方面提出更高的要求。西南油气田分公司天然气研究院将在继续保持自己的研究优势和产品特色的前提下,立足技术创新,迈向“绿色化学”应用技术开发发展的道路,努力研究开发出环境友好的､高性能的､低成本的､综合效能好的､新型功能的CT油田化学专用药剂及其形成的CT油田化学工作液体系来满足油气生产大发展的新需要,努力为我国石油工业的大发展和我国的环保事业作出更大的贡献。
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