1.1驱油用表面活性剂研究进展
大庆油田从“八五”期间起,就开展了三次采油用表面活性剂攻关研究。先后对石油磺酸盐、石油羧酸盐、木质素磺酸盐、生物表面活性剂以及烷基苯磺酸盐进行了从原料筛选、工艺路线优化到配方优化等方面的研究,为最终确定烷基苯磺酸盐为三元复合驱用主表面活性剂打下了坚实基础。
1.1.1石油磺酸盐
石油磺酸盐是原油馏分油经磺化、中和后制得的一种表面活性剂。由于石油磺酸盐具有原料来源广、生产工艺简单、界面活性高等优点,使其在三次采油中具有广阔的发展前景。大庆油田从“八五”期间就开展了对石油磺酸盐的研究,并研制出了PSD-2小试产品。但由于大庆原油属石蜡基原油,芳烃含量较低,磺化后未磺化油含量较高,制约了大庆石油磺酸盐的研究步伐。近年来,大庆炼化公司采用反序脱蜡技术,调合出芳烃含量达60%左右的原料油,实现了芳烃的富集,生产出了适合于弱碱的石油磺酸盐工业产品,并于2009年进入先导性矿场试验。但该表面活性剂仍存在未磺化油含量偏高等问题,需要进一步研究解决,以提高产品性能。
1.1.2石油羧酸盐
大庆油田在“八五”期间开展了驱油用石油羧酸盐表面活性剂研究。该表面活性剂是以原油馏分油为原料,经过氧化、皂化后制得的一种表面活性剂。石油羧酸盐合成方法主要有气相氧化法…和液相氧化法旧J。气相氧化法的反应速度快,反应温度高,放热量大,工艺条件难控制,致使产品性能的稳定性较差。液相氧化法的反应温度较低,反应选择性好,可得到性能稳定的石油羧酸盐产品。但液相氧化法反应的单程转化率不高,必须对未氧化油进行分离,循环利用,才能提高原料的利用率。单独的石油羧酸盐并不能与大庆原油形成理想的超低界面张力,与烷基苯磺酸盐等复配后,可产生协同效应,在一定的活性剂浓度和碱浓度范围内与大庆原油形成超低界面张力,而且可以实现弱碱化。目前,石油羧酸盐研究仍处于中试阶段。
1.1.3木质素磺酸盐
木质素磺酸盐亲水性过高、表面活性较差,因此在驱油过程中多被用作牺牲剂。木质素磺酸盐经改性后,具有较好的界面活性HJ。其改性方法主要有烷基化法、曼尼希反应法、缩合反应。烷基化法路线长,成本高;曼尼希反应法须用到脂肪胺,成本较高;缩合反应法具有较好的工业前景。改性后的木质素磺酸盐虽不能与大庆原油形成超低界面张力,但与烷基苯磺酸盐复配后,在一定的活性剂浓度和碱浓度范围内可与大庆原油形成超低界面张力。
1.1.4烷基苯磺酸盐
大庆油田从“十五”期间针对驱油用烷基苯磺酸盐表面活性剂开展了大量研究工作,并取得了突破性进展,彻底改变了表面活性剂依赖进口的局面。烷基苯磺酸盐是一类性能优良的驱油用表面活性剂[4.5】,其原料主要来自十二烷基苯精馏副产物——重烷基苯。国内重烷基苯产量约3×104t/a。在工业生产中,烷基苯磺酸盐主要采用气体SO。膜
式磺化装置磺化,工艺成熟,所得到的产品无机盐含量低,质量好。从原料组成上看,烷基苯大部分是可磺化的。但是重烷基苯的组成性能随烷基苯的合成工艺不同会有所差异,所以必须对重烷基苯原料组成进行分析、处理,去除二苯烷、茚满、萘满等不利组分,经磺化、中和后可以得到性能稳定的三元复合驱用表面活性剂。评价结果表明,烷基苯磺酸盐可在较宽的活性剂浓度和碱浓度范围内与大庆原油形成超低界面张力;在合适的配方和注入条件下,室内天然岩心驱油效率可比水驱提高20%(OOIP)以上。烷基苯磺酸盐由于原料易得、合成工艺简单,大庆油田已经实现了工业化生产。烷基苯磺酸盐在工业性矿场试验中,取得了显著的增油降水效果∞J。目前,烷基苯磺酸盐在大庆油田已进入工业化推广应用阶段。
1.1.5生物袁面活性剂
生物表面活性剂是微生物代谢产物,生产成本低,环境污染小。鼠李糖脂是假单孢菌在以正构烷烃为唯一碳源的培养基时得到的一种性能优良的复合驱用生物表面活性剂。“九五”期间,生物表面活性剂作为牺牲剂在大庆油田开展的先导性矿场试验,获得了比水驱提高采收率23.24%(OOIP)的好效果"J。目前,室内研究表明,生物表面活性剂与烷基苯磺酸盐表面活性剂复配后,在减少化学剂的用量、降低复合驱成本的同时,还可以实现弱碱化。因此,生物表面活性剂是极具发展潜力的一类表面活性剂。
1.2驱油用表面活性剂发展方向
1.2.1探索扩大原料的来源
目前,三元复合驱用表面活性剂的原料多数主要来自石油化工产品的一些副产品。原料的组成复杂、组分性能差异大,易造成产品的性能不稳定,并导致产品在地层驱替过程中易发生色谱分离,不利于提高驱油效果。所以,在复合驱用表面活性剂的研发过程中必须加强原料路线的探索研究,开发利用可再生的天然资源,并尽量使表面活性剂原料
组分简单化,以提高表面活性剂的性能。
1.2.2开发高效、环保的表面活性剂
目前,强碱三元复合驱在大庆油田已进入工业化推广阶段,但还存在化学剂用量高,碱对地层伤害大,结垢以及采出液处理难等问题。因此,在今后的表面活性剂研究中,必须通过表面活性剂结构与性能关系的研究,进行分子设计,开发出适合弱碱、无碱的高效、廉价、低毒、环保的驱油用表面活性剂体系,使复合驱技术向弱碱化、无碱化的方向发展,以减少复合驱中化学剂的用量,降低复合驱的成本,改善复合驱的技术效果,提高经济效益。