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油田化学品:让老油田“水中捞油”不再难

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-01-15  来源:中国化工报  作者:赵凤莉  


图为延长油田股份有限公司吴起采油厂工人正在用助剂试油。 (路晓宇 供图)

  

 

  日前从中石油传来消息,2013年大庆油田原油产量再超4000万吨。这是大庆油田在连续27年实现超过5000万吨/年的高产之后,又连续11年实现稳产超过4000万吨/年。在这一成绩的背后,大庆油田世界先进的驱油技术和油田化学品功不可没。目前大庆油田的含水量已达95%以上,要保持原油稳产4000万吨/年,必须依靠高性能的油田化学品。也正是这些油田化学品的开发和应用,使“水中捞油”不再是难事,才会让大庆这个老油田青春长驻。
 

  采油应用必不可少
 

  众所周知,大庆油田的开发建设,让我国甩掉了贫油国的帽子。在大庆油田开发建设50多年里,实现了从1976年至2002年原油5000万吨/年以上持续27年稳产,又连续11年实现持续稳产4000多万吨/年,累计生产石油20多亿吨,为国民经济发展作出了历史性贡献。如今,我国原油进口依存度超过55%。而大庆油田作为我国最大的石油生产基地之一,维护国家能源战略安全的责任重大。
 

  但是,大庆油田在开发建设50年后,也面临巨大难题。随着油田开发的深入,油田后备资源接替不足,开发难度日益增大,储采失衡严重。而且主体油田已进入高含水期开发阶段,挖潜对象品质变差,稳产措施效益下降,稳产技术难度加大。特别是近几年,油田进入“双特高”阶段,综合含水超过90%,可采储量采出程度超过80%,要实现原油4000万吨持续稳产,有三大世界性难题横亘在大庆石油人面前:一是剩余油高度分散,油田开发相当于水中找油、水中捞油,需要有效识别和挖掘地下剩余油;二是控制产量递减、改善开发效果;三是产能建设投资逐年加大,油气操作成本逐年上升,要尽量少打井,靠精细水驱挖潜增产增效。
 

  面对这些困难,大庆还要在“十二五”期间继续保持稳产,2020年油气当量还要保持在4000万吨/年以上,建设一个资源探明率最大、油田采收率最高、分阶段持续稳产、在国家能源布局中始终保持重要地位的百年油田。而要实现这些目标,油田化学品的创新和应用必不可少。
 

  东北石油大学科研处副处长范振忠介绍说,油田化学品是指在石油、天然气的钻探、采输、水质处理及提高采收率过程中所用的一类助剂,它的品种繁多,大部分属于水溶性聚合物(如植物胶、聚丙烯酰胺及生物聚合物)和表面活性剂(石油磺酸盐、醇基或烷基酚基聚乙氧基醚)。不仅大庆油田的开采离不开油田化学品,在油田的多个开采阶段,油田化学品都已广泛应用。
 

  范振忠告诉记者:其一,钻井离不开钻井液。钻井液主要由增黏剂、降失水剂、腐蚀抑制剂、稀释分散剂、堵漏剂、乳化剂、页岩控制剂等组成,在钻井这一环节中,钻井液的成本可达20%~50%,其中含有大量的油田化学品。其二,采油阶段也要应用油田化学品。一次采油一般不需要油田化学品,但是采收率只有10%左右。二次采油中,水驱采油就需要加助剂以保证水的质量达到标准。如果水中的钙、镁离子很高,注水后易结垢,加助剂可以去掉钙、镁离子;如果水里有杂质,需要添加絮凝剂将杂质絮凝;在水处理过程中,常需用脂肪胺、咪唑啉等缓蚀剂进行处理。而三次采油就必须用到油田化学品。其三,原油集输过程也需要油田化学品,如原油破乳剂、防蜡降凝剂、减阻剂和降黏剂等。
 

  因此,就大庆这种已经开发建设50年的老油田而言,高性能油田化学品的应用更是不可或缺。
 

  据了解,大庆三次采油都要使用油田化学品,表面活性剂、聚合物等应用极其广泛。到目前为止,大庆油田开发的国产表活剂已为油田节约开采成本30多亿元。此外,大庆油田的开发还实现了油田开发理论及技术的不断创新发展,逐步完善了以早期注水、分层开采、加密调整、聚合物驱和外围低渗透油田等为主导的系列开采技术,形成了大型陆相多油层砂岩油田开发理论及配套技术。

 

 

  二○一三年,南化公司三次采油助剂耐温抗盐型表面活性剂产量达到三千五百四十九点八吨,比上年增长百分之三十四点七,超额完成年度生产计划。图为公司表面活性剂产品正在准备装车。 (欧林海 供图)
 

  创新产品不断壮大
 

  聚合物驱油技术和三元复合驱油技术可在水驱的基础上进一步提高油田采收率,这也被称为三次采油技术。在聚合物驱油开发上,大庆油田通过技术创新和加强管理,提高了聚驱效率,吨聚增油达到40吨以上。特别是“提高聚合物驱开发效果及经济效益技术研究应用”开展一年来,为油田创造了巨大的经济效益。近年来,大庆油田不断深化聚驱提效技术,三次采油呈现良好开发态势,年产油量稳步增长,2013年达到1384万吨,比2012年增加17万吨。
 

  而三元复合驱技术作为未来稳产的储备技术,关键技术攻关也是捷报频传。三元复合驱的“三元”指的是:碱、表面活性剂和聚合物。据大庆油田勘探开发研究院采收率研究二室高级工程师王海峰介绍,大庆油田勘探开发研究院总工程师伍晓林率领团队经过一年多的研制,将强碱表面活性剂进用于工业矿场试验,总体性能与国外同类产品相当,强碱三元复合驱提高采收率达20个百分点以上,填补了国内产品空白,使得表面活性剂实现了国产化。二类油层首个强碱工业区块已于2012年6月份开始启动,北二西二类油层弱碱三元复合驱工业性矿场试验中心井区阶段提高采收率25个百分点以上。目前,三元复合驱配套工艺趋于成熟,管理规范和技术标准体系基本构建,为2014年实现工业化推广做好了准备。
 

  王海峰表示,近期大庆油田三元复合驱技术接连获重大突破。自研制出强碱表面活性剂以来,2002年,伍晓林团队又初步研制出弱碱表面活性剂,在大庆采油三厂开展了矿场试验;2010年又研制出无碱表面活性剂,目前还在进一步研究。如果无碱表面活性剂研究成功,可提高采收率16%~18%。截至目前,大庆油田的三元复合驱累计石油产量900多万吨,连续5年每年产油超过100万吨。
 

  大庆炼化公司也一直致力于油田化学品的研发和生产。作为世界级油田化学品生产基地,大庆炼化在1995年就全面建成了聚合物生产装置,2010年进行扩能改造,聚丙烯酰胺年生产能力达到16万吨,产品品种也增至10个品种19个牌号。
 

  2011年,大庆炼化自行研发的驱油用功能化高分子表面活性剂在聚合物二厂聚合一车间进行工业化试验成功,通过2条抗盐生产线进行产品生产方案升级技术改造。目前,2条生产线的产品品种可根据市场需求随意进行切换,可以生产均聚中、高、超高相对分子质量的阴离子型、复合离子型、抗盐等十几种型号的系列化、差别化聚丙烯酰胺产品。聚丙烯酰胺生产线的产品品种由单一向多元化发展,大大提升了公司对国产化装置的驾驭能力。
 

  不仅是国有大型企业,民营企业也在油田化学品上积极进行探索,并不断研制新的油田化学品,助力大庆油田原油稳产。华龙祥化工有限公司总经理李宣京介绍说,公司长期进行油田助剂、水处理剂的研发,后来又研制并生产破乳剂、聚驱杀菌剂、二元复合驱用的表面活性剂、弱碱活性剂等,其中无碱表面活性剂具有较大的市场空间。此外,大庆久隆精细化工有限公司在油田化学品开发上也有突出成果,拥有先进的生物表面活性剂发酵生产线、常规油田助剂生产线及完善的质量检测中心。像这样的精细化工企业,在大庆高新技术产业开发区精细化工园区就有数十家。民营企业在油田化学品领域不断发展壮大,在保证油田稳产中发挥了重要作用。
 

  保稳产须破解难题
 

  记者在采访中了解到,虽然目前大庆油田持续稳产4000万吨/年,但是随着油田的继续开采,资源的不断枯竭,大庆在油田勘探开发方面还存在一定的困难,在油田化学品开发、回收方面,还有多个方面亟待创新。
 

  一是钻井方面。随着水平井、大位移井的普遍应用及钻井深度的增加,对钻井液的性能要求越来越高,同时由于国家对节能减排越来越重视,油田勘探开发的环保问题日益凸显。在陆地上勘探开发时,环保型钻井液成本比较高,因此即要考虑环保又要考虑钻井成本;在海洋上勘探开发时,更不能随便排放,因此海洋钻井一般要选择环境友好、可生物降解的合成基钻井液。
 

  二是采油方面。目前大庆油田主要靠水驱及聚合物驱提高原油采收率,常用的聚合物为聚丙烯酰胺及其衍生物,靠提高注入水的黏度驱油,已经大规模的进入矿场应用阶段。三元复合驱在大庆基础状况好的油田得到了一定的推广应用,但大部分还是集中在室内研究阶段,矿场上大规模应用较少,主要原因是合成的表面活性剂成本相对较高,应合成新的、多功能的、廉价的表面活性剂。
 

  三是集输方面。随着聚驱、三元驱的推广,对油田采出液的处理难度增加,脱出水中含有大量的聚合物和表面活性剂,常用的水处理方法很难达到油田污水回注的标准。同时,根据国家能源战略的需求,原油的长距离集输越来越多,需要进一步降低集输原油的黏度和凝固点,达到低能耗、长距离输送的目的。
 

  四是新的表面活性剂开发方面。目前的强碱表面活性剂和弱碱表面活性剂在一类油层和二类油层中已经应用,但是在三类油层研究中,由于渗透率低,黏土矿物含量高,导致活性剂在驱油过程中损耗较大,要想研制出高效、成本适宜的三类油层的表面活性剂比较难。
 

  业内专家告诉记者,要保持油田持续高产稳产,必须加快技术创新步伐,尤其是大幅度提高采收率技术的攻关。这对油田化学品的性能提出了更高的要求,如耐温、抗盐、抗碱等。高效廉价、绿色环保的油田化学品将为油田带来更大的经济效益,已成为油田化学品发展的必然趋势。因此,如何开发高效能、低成本、绿色环保的油田化学品已成为产业发展的主要方向。
 

  王海峰认为,油田化学品的发展,首先要在新理论、新方法和新材料上不断创新。如化学增产增注(含提高采收率)的新理论、新方法和新材料的研究;稠油、超稠油降黏的新理论、新方法和新材料的研究;油水低温、快速分离的新理论、新方法和新材料的研究;确保油区环境安全的新理论、新方法和新材料的研究等。其次,在油田化学储备技术领域加强研究。具体包括三次采油后的提高采收率技术;超低温(低于30℃)、超高温(高于180℃)油藏的化学开采方法;超稠油、沥青砂化学开采技术,天然气水合物的化学开采技术等。
 

  范振忠认为,油田化学品的发展的重点还是在理论研究领域。“要在理论上有所突破,没有理论上的突破,不管怎么创新都属于改良,要在新的理论基础上研究新型油田化学品。”他认为,在钻井液方面,重点要研究适合深井的钻井液,还要考虑产品环保性问题;在采油方面,要研制高效率驱油剂,增加水的黏度,降低表现活性剂张力或是合成新的表现活性剂;在集输方面,要研制高效分离剂,高效处理剂等。

 


图为大庆油田勘探开发研究院采收率研究二室科技人员正在进行三元复合驱表面活性剂配方研究。 (本报记者 赵凤莉 摄)

 
 
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