驅(qū)油用烷基苯磺酸鹽表面活性劑的研究

驅(qū)油用烷基苯磺酸鹽表面活性劑的研究

現(xiàn)在，經(jīng)過多年的注水開發(fā)，油田進入了高水平或特殊的高含水時期。主要油田的產(chǎn)量呈下降趨勢，生產(chǎn)形式嚴(yán)格，油田原油產(chǎn)量增加。因此,如何提高油田采收率直接關(guān)系到大慶油田的可持續(xù)發(fā)展。經(jīng)過多年的科技攻關(guān),我國三元復(fù)合驅(qū)研究已經(jīng)取得了突破性的進展,大慶油田進行的幾個三元復(fù)合驅(qū)先導(dǎo)性礦場試驗獲得了比水驅(qū)提高采收率18%以上的好效果針對上述問題,以重烷基苯為原料,研制出適合大慶油田驅(qū)油用烷基苯磺酸鹽表面活性劑產(chǎn)品,建立了生產(chǎn)配套技術(shù),實現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn),為大慶油田三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)的推廣應(yīng)用提供技術(shù)保障。1表面活性劑的作用機制國外前期研究結(jié)果表明,只有原油酸值(以KOH計)大于0.2mg/g,三元復(fù)合體系與原油間界面張力才能達到101.1低酸值原油形成超低界面張力的主控因素針對大慶低酸值原油評價了100余種表面活性劑,單獨低濃度表面活性劑溶液不能與大慶原油形成超低界面張力,但在有堿條件下,有3個磺酸鹽類表面活性劑可在很窄的堿濃度范圍內(nèi)與原油形成超低界面張力,為此開展大慶低酸值原油形成超低界面張力的主控因素研究。將大慶原油按族組成分離后,發(fā)現(xiàn)各組分對降低界面張力的作用大小次序依次為膠質(zhì)、瀝青、芳烴和飽和烴。在對原油按族組成分離的基礎(chǔ)上,利用堿醇液酸性萃取法、絡(luò)合法和吸附色層法,從大慶原油膠質(zhì)中進一步分離得到0.03%的酸性組分和0.16%含氮類雜環(huán)化合物,結(jié)果表明,低酸值原油中雜環(huán)化合物與外加表面活性劑存在協(xié)同效應(yīng),其降低界面張力作用與酸性活性組分相當(dāng),打破了低酸值原油不適合三元復(fù)合驅(qū)的論斷。1.2烷基苯磺酸鹽表面活性劑的合成及其優(yōu)化設(shè)計合成了3種不同結(jié)構(gòu)的單組分烷基苯磺酸鹽,通過界面性能評價,確定了最佳烷基苯磺酸鹽結(jié)構(gòu)。上述研究深化了表面活性劑作用原理的認(rèn)識,通過對驅(qū)油用烷基苯磺酸鹽表面活性劑的組分調(diào)控,不僅改善了適用強堿條件下的烷基苯磺酸鹽表面活性劑產(chǎn)品的形成超低界面張力的范圍,還研制出了適合弱堿條件下的烷基苯磺酸鹽表面活性劑,進而實現(xiàn)了從分子水平精細控制表面活性劑的篩選、研制和生產(chǎn)。1.3表面活性劑與表面活性劑的用量對表面活性劑表面張力的影響經(jīng)過大量實驗、計算和理論分析,首次研究并提出了在大慶低酸值原油條件下的表面活性劑與原油的匹配關(guān)系理論:當(dāng)原油分子量分布與表面活性劑當(dāng)量分布相似、表面活性劑的平均當(dāng)量與原油的校正分子量接近時,三元復(fù)合體系與原油間界面張力最低且范圍最寬。這一理論的提出填補了世界空白,為三元復(fù)合驅(qū)表面活性劑的研制及生產(chǎn)提供了理論和依據(jù),使三元復(fù)合驅(qū)在低酸值原油油藏實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用成為可能。2烷基苯磺酸鹽表面活性劑生產(chǎn)配套技術(shù)針對國外表面活性劑價格昂貴、產(chǎn)品供應(yīng)不可控,以及沒有重烷基苯的磺化工藝、不利于大規(guī)模應(yīng)用等問題,開展了自主知識產(chǎn)權(quán)的烷基苯磺酸鹽表面活性劑的研制和生產(chǎn)配套工藝研究。2.1生產(chǎn)工藝的建立,實現(xiàn)了從分子水平上控制表面活性劑為了對結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜的重烷基苯原料實現(xiàn)有效控制,建立了一套烷基苯磺酸鹽原料、產(chǎn)品的定量分析方法,實現(xiàn)了從分子水平上控制表面活性劑生產(chǎn)工藝,提高了表面活性劑產(chǎn)品性能。2.2原料精制處理技術(shù)根據(jù)匹配關(guān)系理論,研究出了重烷基苯原料中的有效組分和無效組分,確定了重烷基苯原料工業(yè)切割方案,明確了原料質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn),建立了一套原料精餾切割處理技術(shù),從而使成分復(fù)雜的重烷基苯原料得到精細化處理,實現(xiàn)了該原料的工業(yè)化生產(chǎn)。2.3原料分子量差異因重烷基苯磺酸鹽原料來源于工業(yè)副產(chǎn)物,分子量差別大、組成復(fù)雜。重烷基苯原料分子量差別最高可達150,難以同時磺化。經(jīng)大量計算和工藝優(yōu)化,發(fā)明了雙磺化條件的磺化工藝,形成了一套專門適應(yīng)驅(qū)油用重烷基苯磺酸鹽表面活性劑的磺化方法。2.4中和、復(fù)配工業(yè)技術(shù)經(jīng)過大量的理論計算和室內(nèi)模擬實驗,創(chuàng)造性地提出了烷基苯磺酸鹽表面活性劑工業(yè)生產(chǎn)過程中中和、復(fù)配一體化的工藝路線,只需一個反應(yīng)釜即可同時實現(xiàn)中和、復(fù)配兩個步驟,解決了分步中和和復(fù)配工藝路線復(fù)雜、計量精度差、產(chǎn)品合格率低的問題,確保了表面活性劑工業(yè)化生產(chǎn)的順利進行。通過上述工業(yè)生產(chǎn)配套技術(shù)研究,實現(xiàn)了驅(qū)油用烷基苯磺酸鹽產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)。性能評價結(jié)果表明,工業(yè)產(chǎn)品性能優(yōu)于國外同類產(chǎn)品,價格降低近50%。目前,大慶油田驅(qū)油用烷基苯磺酸鹽年生產(chǎn)能力為5×103工業(yè)應(yīng)用階段隨著驅(qū)油用烷基苯磺酸鹽的工業(yè)化生產(chǎn),2007年大慶油田三元復(fù)合驅(qū)開始進入工業(yè)應(yīng)用階段。大慶油田采用驅(qū)油用烷基苯磺酸鹽開展了3個三元復(fù)合驅(qū)工業(yè)性礦場試驗,隨后在7個工業(yè)區(qū)塊進行了應(yīng)用,油、水井共計2450口,主體油田采收率突破60%,實現(xiàn)比水驅(qū)采收率高20個百分點以上。4油田產(chǎn)品生產(chǎn)和技術(shù)配套技術(shù)研究大慶油田三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)在復(fù)合驅(qū)基礎(chǔ)理論研