石油工業油田化學劑標準化現狀及發展趨勢

卜　海，張　玉，高圣平，寇起明

（中國石油勘探開發研究院石油工業標準化研究所，北京100083）

·安全與管理工程·

石油工業油田化學劑標準化現狀及發展趨勢

卜海*，張玉，高圣平，寇起明

（中國石油勘探開發研究院石油工業標準化研究所，北京100083）

隨著石油工業的蓬勃發展，油田化學劑產品及市場出現多樣化增長趨勢。通過對國內石油天然氣用油田化學劑各專業領域的現狀調研分析，明確了油田化學劑在用國家標準、行業標準，進一步分析油田化學劑新技術、新方法發展趨勢，提出了鉆完井、固井、采油采氣、提高采收率以及油氣集輸水處理等專業領域急需用油田化學劑的重點標準方向，為實現國內石油工業“工廠化”進程提供技術支撐。

油田化學劑；標準化；新技術；現狀趨勢；工廠化

1　概述

隨著石油工業的蓬勃發展，油田化學劑產品及市場出現多樣化增長趨勢。目前，油田使用化學劑的品種越來越多，現有的石油工業行業標準很難滿足油田化學劑采購、使用需求。據不完全統計，各油田現階段所使用的油化劑70%均為生產企業制定產品標準，從而控制產品質量，而其中有相當一部分標準質量較差，以此很難有效控制油田化學劑產品質量［1］。本文通過對國內油田化學劑現狀調研，掌握油田化學劑國內生產、科研及標準化應用情況，分析各專業領域油田化學劑標準化發展趨勢，對國內標準化主導地位的鞏固與提升有重要意義。

2　油田化學劑標準化現狀分析

按石油天然氣專業領域分類，一般將油田化學劑分為鉆完井用化學劑、固井用化學劑、采油采氣用化學劑、提高采收率用化學劑及油氣集輸水處理用化學劑等5大專業類別。

2.1鉆、完井用化學劑

鉆、完井液用化學劑是用量最大的油田化學品之一，約占油田化學品的50%左右，其產品種類的多樣性是標準化工作的重要難題［2］。鉆井液用化學劑按照AP1分為18大類，我國鉆井液委員會結合我國實際情況分成了16類，分別是：

（1）降濾失劑；（2）增粘劑；（3）乳化劑；（4）頁巖抑制劑；（5）堵漏劑；（6）降粘劑；（7）緩蝕劑；（8）粘土類；（9）潤滑劑；（10）加重材料；（11）殺菌劑；（12）消泡劑；（13）泡沫劑；（14）絮凝劑；（15）解卡劑；（16）其他。其中，由環保型原材料如淀粉、纖維素、腐殖酸、栲膠（單寧）、木質素等的天然材料改性開發的多功能油田化學劑因其價格低廉、生物降解性等優點，在各大油田得到廣泛應用［3-5］，同時，由于材料種類廣泛，導致化學劑產品性能指標各異，嚴重影響科研及采購需求。例如，降濾失劑是鉆完井現場使用較多的一類化學劑，油田在用各種降濾失劑產品達500余種，僅抗溫抗鹽類降濾失劑產品有50多種，涉及生產企業30多個，而各產品執行的生產標準不同，配漿、測試方法及指標要求均有差異［6-8］。如表1所示。而國內現用鉆、完井用化學劑行業通用標準3項，方法標準19項，產品標準17項，鉆、完井液用化學劑的產品標準及配套檢測標準已成為制約油氣資源開發的關鍵因素之一。

2.2采油采氣用化學劑

國內采油采氣用化學劑主要包括壓裂用化學劑（稠化劑、破膠劑和交聯劑等）、酸化用化學劑（稠化劑、緩蝕劑、互溶劑等）、排水采氣用化學劑（起泡劑、消泡劑、緩蝕阻垢劑、粘土穩定劑等）以及調剖堵水劑等。其中壓裂酸化用化學劑作為油田增產措施的主要產品［11］，據統計年消耗量在40000t以上。而目前國內壓裂酸化用化學劑僅有13項方法標準和8項產品標準。國內調剖堵水劑主要是由淀粉與AM、AMPS接枝共聚得到交聯凝膠調剖劑，其膨脹度、抗溫、抗鹽性能較好，在原油中具有收縮性能，其柔順性好，注入性強，調剖效果顯著。調剖堵水劑在用行業標準。泡沫排水采氣聯合化學作業技術已成為我國水氣田開采或低壓低產積液氣井天然氣恢復正常生產的一種重要手段，目前國內氣田各氣藏區塊進行泡排采氣聯合化學作業技術所采用的化學劑類型品種繁多［12-14］，有起泡劑、消泡劑、緩蝕阻垢劑、破乳劑或殺菌劑，同一類型的化學劑有多個品種，如表2所示。國內在用排水采氣用化學劑技術僅有4項方法標準和3項產品標準。

表1　不同生產企業同類型降濾失劑性能指標

表2　國內主要排水采氣用化學劑類型及化學成分

2.3提高采收率用化學劑

提高采收率用化學劑主要包括化學驅用化學劑（聚合物驅、表面活性劑驅）和泡沫驅油用化學劑。隨著以化學驅為主要發展方向的三次采油成為老油田持續穩產的主導技術，三次采油過程中化學劑種類及用量大幅增加，據不完全統計，勝利油田每年采油用化學藥劑用量達數十萬噸。其中，聚合物驅油是目前公認最優的提高采收率技術，國內主要采用丙烯酰胺類聚合物為聚合驅用化學劑，黃原膠等生物聚合物因其成本高而較少應用［15］。聚合物溶液的高粘度和它在多孔介質中的流動特性，能夠降低水油的流度比，減少水沿著高滲透層的突進，以提高驅油劑的波及系數，從而提高原油采收率。而表面活性劑驅用化學劑是以石油磺酸鹽為代表，具有降低油水間的界面張力、乳化和溶膠作用。按親油基團分類，磺酸鹽可以分成：（1）石油磺酸鹽；（2）烷基芳基磺酸鹽；（3）芳基烷基磺酸鹽；（4）聚氧乙烯醚磺酸鹽；（6）木質素磺酸鹽；（7）多環芳烴磺酸鹽縮合物等。前4種屬于普通陰離子型表面活性劑，后2種屬于高分子陰離子型表面活性劑（相對分子質量大于1000）。國內在用化學驅用化學劑技術僅有3項方法標準和1項產品標準。泡沫驅油體系作為一種有良好發展前景的三次采油技術，泡沫驅用起泡劑和穩泡劑因其強發泡能力，能夠封堵高滲透儲層，提高低滲透儲層的波及體積；且泡沫體系一般在水中穩定存在，遇到原油會迅速破滅［16］，這是其“堵水不堵油"的特性。國內泡沫驅用化學劑技術有1項方法標準。

2.4油氣集輸用化學劑

常用油氣集輸用化學劑有稠油降粘劑、原油破乳劑、清防蠟劑等，以解決原油遠距離傳輸過程中出現的凝固、滯留等問題。油溶性降粘劑品種很多，但基本上可歸結為3類：聚合物型原油降粘劑，主要有長鏈烷基萘酯類聚合物等；高分子表面活性劑型，如石油磺酸鹽、聚氧乙烯烷基胺等；復配型共聚物，是選擇幾種主碳鏈不同的降粘劑或不同極性側鏈的降粘劑進行復配。表3為國內外主要使用的原油降粘劑產品［17］。

原油破乳劑歷經90多年發展，目前各國都使用非離子型破乳劑，如德國Dissolven系列、美國Pluromic系列、俄羅斯01-I系列等，我國多使用SP系列、AP系列、AE系列及BE系列。按原油乳狀液類型劃分有W/O型破乳劑以及O/W型破乳劑。其中W/O破乳劑經歷過三代，第一代破乳劑包括：羧酸鹽型；脂肪酸鹽硫酸酯型；磺酸鹽型；第二代破乳劑為OP型，吐溫型；第三代破乳劑為高分子非離子型兩性表面活性劑。O/W破乳劑是隨著三次采油的發展而進入視線，具體可分為：電解質；低分子醇；表面活性劑；聚合物。

清防蠟劑能夠防止高碳石蠟烴及瀝青膠質等在地層孔隙或管線中形成固態沉積物，并將此類沉積物清除［18］。包括：油基清蠟劑、水基清蠟劑以及乳液型清蠟劑。其中乳液型清蠟劑既保留了有機溶劑及表面活性劑的清蠟效果，又克服了此類溶劑對人體的毒害。勝利油田曾采用SAE表面活性劑與甲苯和水配成乳液型清蠟劑，具有清防蠟雙重效果。目前，國內油氣集輸用化學劑技術僅有5項方法標準和5項產品標準。

2.5水處理用化學劑

水處理用化學劑通常包括絮凝劑、緩釋劑、阻垢劑和殺菌劑等。其中代表性絮凝劑是用有機醇、環氧氯丙烷和有機胺為原材料，在催化劑作用下聚合而成的聚醚型有機胺鹽絮凝劑，具有浮選凈化、殺菌、脫色、緩蝕的功能，在油田應用中見到了明顯的效果。緩蝕劑方面以胺類為原料，開發了二胺或多胺與脂肪酸的反應產品、脂肪胺和不飽和脂肪酸的加成物、環狀季胺化合物等緩蝕劑。阻垢劑方面圍繞磷酸鹽類產品，開發了胺類阻垢劑（如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺與酸、烷基次磷酸鹽化合物、丙烯酸、AMPS等反應物）。殺菌劑方面重點開發了季膦鹽類、雙分子膜表面活性劑型殺菌劑，以及多種表面活性劑的復合生產復配型殺菌劑［19-21］。目前，國內水處理用化學劑技術有8項方法標準和7項產品標準。

綜上所述，目前在油田化學研究、生產和應用中還存在一些問題，主要體現在具有特殊性能的原創專用產品、高效環保型產品少；各類型的油田化學品生產廠家多，生產規模小，并且有相當一部分企業缺乏技術支撐。在油田化學品方面還沒有形成研究、開發應用和建立標準的良性循環，許多產品局限在低水平的重復研究上，過于注重商業利益，熱衷于新名詞的炒作，新代號多，模糊概念的產品多，真正的新產品很少，同時由于產品標準不同，導致產品質量差異，復配產品多，產品質量明顯下滑。

表3　國內外主要降粘劑產品及組分

3　油田化學劑技術發展趨勢

隨著油氣資源的深入開發，深井、超深井鉆探、海洋工程、非常規油氣、低滲、超低滲油藏開發等領域對油田化學劑的性能、質量及應用技術的要求日益提高，油田化學劑的使用將更有針對性。而新技術、新方法的標準轉化時效性是實現石油工業“工廠化”模式的重要保障。

3.1鉆、完井用化學劑

為滿足特殊地層鉆、完井技術需求，鉆、完井用化學劑發展趨勢主要有：

①抗高溫高鹽高密度鉆井液配套系列化學劑，包括抗高溫（220℃或更高）、抗鹽（NaC1至飽和、抗鈣鎂）的增粘劑、降濾失劑、降粘劑及流型調節劑等，以滿足深井、超深井鉆井工程需求；②合成基、油基鉆井液配套系列化學劑，包括高膠體率的優質有機土、高乳化率的主輔乳化劑及高效潤濕劑，以滿足非常規油氣的勘探開發；③深水鉆井液用化學劑，保證深水鉆探低溫下鉆井液性能的高效和穩定；④保護儲層、保護環境鉆井液用化學劑，不僅要求最大限度地減輕對儲層的損害，保護儲層，還要求達到無污染、可降解，能保護環境的效果。

3.2采油采氣用化學劑

采油采氣用化學劑發展趨勢主要有：①適用于低滲、超低滲油藏開發的化學劑，包括季銨鹽類表面活性劑、破膠劑等清潔壓裂用化學劑，以及以丙烯酰胺為主要原料，輔以有機—無機交聯劑和其他添加劑而得到的顆粒調剖堵水劑、膠堵劑；②用于稠油油藏開發的油溶性降粘劑、膨脹劑等化學劑；③適用于海上油氣田開發的采油采氣用化學劑。

3.3提高采收率用化學劑

①針對高溫高鹽油藏的提高采收率驅油體系和聚合物驅后提高采收率驅油體系相配套的耐溫抗鹽聚合物、耐溫抗鹽表面活性劑、含表面活性劑基團的聚丙烯酞胺驅油劑、稠油降粘劑；②針對中度稠油水驅開發及高含水油田高效合理開發的強泡沫穩定性、耐油性，同時具有良好泡沫性能及界面性能的泡沫驅用化學劑。

3.4油氣集輸及水處理用化學劑

①針對稠油乳化降粘開采輸送，開發易破乳脫水、功效好且成本低的集輸用乳化降粘劑；②利用天然高分子資源，開發高效、環保、性能優越、價格低廉的易儲存乳液型清防蠟劑及具有多支鏈、星型和梳型的聚合物清防蠟劑；③具有良好的生物相溶性和生物降解性的無毒、無害綠色水處理化學劑。

4　結論

近10年來，油田化學劑取得了較大的發展。今后在已有工作的基礎上，針對油田化學劑專業特點及新技術、新方法的發展趨勢，依托科研項目，強化基礎研究和新型油田化學品相應標準的建立，深化鉆完井用化學劑、固井用化學劑、采油采氣用化學劑、提高采收率用化學劑以和油氣集輸、水處理用化學劑各專業領域的技術方法標準、產品標準，拓寬其應用范圍，補充完善油田化學劑標準體系，為中國石油天然氣行業提供技術支撐。

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Current Situation and Development Trend of Oilfield Chemicals Standardization of Petroleum Industry

BU Hai，ZHANG Yu，GAO Sheng-ping，KOU Qi-ming
（Standardization Research Institure of Petroleum Industry，RIPED，Beijing 100083，China）

With the rapidly development of petroleum industry，oilfield chemical products and market has taken on a tendency of diversification.Based on the investigation and analysis of current situation of oil-field chemical agents in professional field of domestic petroleum&natural gas，the paper clarified the national standards and industry standards effective used of oil-field chemical agents，further analyzed the development tendency of new technology and new methods for oil-field chemical agents，and proposed the development direction of key standards of oil-field chemical agents for the drilling and completion，cementing，oil and gas production，oil recovery enhanced，gathering&transportation processing and other professional fields.This research could to provide technical support for the realization of the domestic oil industry"factory process".

oil-field chemical agents；standardization；new technology；current situation and tendency；factory process

TE39

A

1004-5716（2016）04-0185-04

2015-04-13

2015-04-15

卜海（1985-），男（蒙古族），內蒙古和林格爾人，工程師，現從事油田化學劑標準科研及管理工作。