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1、中 国地 质大 学本科生课程论文封面课程名称 油田化学 教师姓名 李季教师本科生姓名 刘超 本科生学号 10195本科生专业 应用化学 所在院系 材化学院 类 别: 本科生 日 期: 3月 25日 油田用表面活性剂的现状及发展趋势 按照油田化学品的分类措施,根据用途可将油田用表面活性剂分为钻井用表面活性剂；神气开采用表面活性剂、提高釆收率表面活性剂、油气集输用表面活性剂和水解决用表面活性剂等。 油田表面活性剂现状 (1)钻井用表面活性剂。在油田用表面活性剂中,钻井用表面活性剂(涉及钻井液解决剂和油井水泥外加剂)用量最大,约占油田用表面活性剂总量的60左右;釆油用表面活性剂的量相对较少,但其技术
2、含量相对较高,其用量约占油田用表面活性剂总量的1/3，这两类化学品在油田用表面活性剂中占有重要的位置。 目前世界钻井液解决剂的研究，形成了美、俄、中三足鼎立局势,美国以多种新型聚合物材料为研究对象，俄罗斯重要立足于原料价廉易得这一原则，研究尽量以多种工业下脚料为基本,另一方面是某些老式解决剂（天然)改。国内的研究重点在充足运用老式原料和开发新型合成聚合物(涉及单体)两方面。国外钻井液解决剂的研究重点更突出，即以含磺酸基的合成聚合物为基本的多种产品，这也是将来的发展方向。 世纪9年代以来，新一代聚合物-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AP）多元共聚物产品成为新型钻井液解决剂的代表。降粘剂、降滤失剂和润
3、滑剂等品种有了突破性的进展,特别是近几年来,具有浊点效应的聚合醇表面活性剂在国内所有油田得到推广应用,并形成了一系列的聚合醇钻井液体系。此外,甲基葡萄糖酸甙、甘油基钻井液也在现场应用中获得良好的效果,体现出良好的应用前景，也增进了钻井液用表面活性剂出发展。目前,国内钻井液解决剂已经发展到18类,上千个品种,年消耗量近30万t。 国外20世纪0年代油井水泥外加剂迅速发展,逐渐形成了系列化产品，在新产品开发方面，合成聚合物材料普遍作为首选的研究对集;国内193年油井水泥所有转化为符合I原则的系列产品,外加剂随之迅速发展；国内成功研制出了专用的油井水泥分散剂SA(磺化丙酮甲醛缩聚物),与固井质量、抽
4、气层保护密切有关的油井水泥降滤失剂、促凝剂、缓凝剂和胶接增强剂等也均呈现出良好的发展势头，并形成了专用的油井水泥外加剂，目前已经发展到1类0多种品种，年用量数千吨。 （2)采油用表面活性剂。与钻井用表面活性剂相比,采油用表面活性剂品种和数量都相对较少,特别是某些酸化和压裂用产品。在压裂用表面活性剂中，胶凝剂研究以改牲天然植物胶和纤维素为主,也涉及多种合成聚合物如聚丙烯酰胺。近年来，国外在酸化液表面活性剂领域发展相对缓慢，研究开发的重点集中在开发酸化用缓蚀剂,其特点是运用既有原料改性或复配缓蚀剂，其开发的共同点是原料和产品无毒或低毒，且产品具有油/水溶或水分散性。胺类、季铵类和炔醇类复配缓蚀剂较
5、多,醛类缓蚀剂由于具有毒性,开发相对减少。缓蚀剂方面尚有以十二烷基苯磺酸和低分子胺（乙胺、丙胺、C818伯胺、油酸二乙醇酰胺)的复合物,乳化剂则以油包酸型乳化剂为主。国内近年来压裂酸化液用表面活牲剂研究力度不够,进展不大。除开发过程中压裂酸化液用的缓蚀剂外，其她用途的品种也较多,其中最多的是胺类(有机伯、仲、叔、季酰胺或其复配物），咪唑啉及其衍生物也是一类用量较多的的有机缓蚀剂。 （3)油气集输用表面活性剂。国内油气集输用表面活性剂的研究、开发和运用始于2世纪60年代，目前已有1类、数百个产品。其中,原油破乳剂用量最大,年需约万t。国内针对不同油田研制了合用的破乳剂产品,不少品种已经达到20世
6、纪年代国际水平；而降凝剂、流动改善剂、降粘剂和清防蜡剂等品种较少,且大多数为复配型产品,由于不同性质的原油对用作降凝、流动改善、降粘和清防蜡目的的表面活性剂的规定不同,也为新产品的开发提出了更高的规定和难度。 (4）油田水解决用表面活性剂。油田水解决剂是油用开发中重要的一类油田化学品，多种水解决剂的年用量在万t以上,其中表面活性剂占40%左右，尽管在油田水解决方面表面活性剂的需求量很大,但国内在水解决用表面活性剂方面的研究却较少,油田水解决用表面活性剂的品种还不齐全，且多数产品都是从工业水解决行业引进,但由于油田水的复杂性，直接从工业水解决方面引进的产品合用性差，有时不能发挥功能,还缺少有针对
7、性的油田水解决表面活性剂。国外对水解决用表面活性剂方面的研究以絮凝剂开发最为活跃,开发的产品也诸多,但用于油气田污水解决的并不多。 (）三次采油用表面活性剂。国外三次采油用表面活性剂产品质量稳定,生产规模大。国内目前已经形成了某些用于驱油的表面活性剂和聚合物品种，但还不能满足三次采油的需要。国内可用于合成驱油剂用表面活性剂的重烷基苯年产量局限性2万,难以满足需要,且分子量大小和分子量分布不合用于合成驱油剂用表面活性剂;在植物羧酸盐表面活性剂方面尽管已经开展了大量的工作,但仍然不能满足油田驱油的需要，生产规模和产品质量存在问题。大庆、胜利、辽河、大港等油田已经实行了聚合物驱油,大庆油田建成了年产
8、.万t的聚丙烯酰胺装置，胜利油田建成了年产万t以上的聚丙烯酰胺装置,加上其她某些生产公司,全国已经具有10万/年以上的生产能力，目前驱油用聚合物的年需求量在数万t,从规模上已基本能满足需要，但产品质量(如相对分子质量和溶解性、耐温、抗盐饱力)和国外还存在差距。在油田用表街活性剂中，三次采油用表面活性剂是最具有发展潜力的化学品。 油田用表面活性剂的发展趋势(）钻井用表面活性剂。为适应钻井的需要，钻井用表面活性剂研究应环绕如下方向:合用于深井（不小于40m)、抗高温(1501 或更高)、抗盐（Nal至饱和)、抗钙或镁的增粘剂、降滤失剂、降粘剂和流型改善剂的开发;大位移井、多分枝井用的润滑剂、井壁稳
9、定剂、流型改善剂和低伤害解决剂的开发；复杂易坍塌地层的泥页岩稳定剂、堵漏剂的开发；低渗入地层钻井用保护油气层的多种解决剂,特别是两性离子的合成聚合物解决剂的开发;对环境和谐、低成本的天然材料改性产品的开发。 此后需要进行如下工作:抗温抗盐的阴离子和两性离子型-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AP)多元共聚物，MP、乙烯基吡咯烷酮（VP)、N,二甲基丙烯酰胺(DMA）、二甲基二烯丙基氯化铵(MAA）共聚物、微交联抗温抗盐的聚合物的研制；用于提高钻井速度和保护油气层的钻井液的屏蔽暂堵剂、固壁剂的研制;用于提高钻井速度的钻井液化学清洁剂的研制；合用于不同地层温度的聚合醇或多元醇（核心是浊度设计)；开发以天
10、然材料为主、无污染的新型钻井液解决剂和聚甲基葡糖甙;开发环保型仿油基钻井液用水基高效防塌剂、降滤失剂和包被剂;无机-有机单体聚合物解决剂的研制;高效低毒的无荧光润滑剂、起泡剂和消泡剂等专用的表面活性剂的研制。 油井水泥外加剂方面，应开发耐高温的缓凝剂,以聚合物材料为基本,研究与其她外加剂配伍性好、不发生过度缓凝和起泡的抗高温分散剂,成本低廉的木质素改性产品,水泥浆游离水控制剂，以及固体悬浮剂、降滤失剂和防气窜剂等。此后工作重点:完善脂肪族磺酸盐缩聚物分散剂和降滤失剂(重点是磺化丙酮甲醛缩聚物、磺化三聚氰胺甲醛树脂)；以木质素磺醮赫为基本进行分子修饰制备分散剂和缓凝剂；合成聚合物高温缓凝剂的开发
11、（S聚合物）;有助于减少水泥浆析水的合成聚合物降滤剂(重点是AMPS、P聚合物);改善二界面胶铺绿麖的表面活性剂;高效消泡剂的开发。 (2)油气开采用表面活性剂。此后应当加强油气开采用表面活性剂的研究和开发，发展可用于低渗入油层改造和实现稳油控水而实行堵水-调剖作业所需的无残渣的稠化剂、助排剂、高强度耐温耐冲刷的化学剂,选择性堵水-调剖以及耐温抗盐的堵水-调剖剂和稠化剂。进一步开发性能良好、原料易得,价格低廉、使用以便，且与破胶剂作用后破胶彻底、不产生沉淀性残渣的压裂、酸化用的天然植物胶或改性天然植物胶(田菁胶、香豆胶)、纤维素类和淀粉类稠化剂,以及抗盐性好,耐温(在90以上,甚至更高)的合成
12、聚合物胶凝剂及环境安全、性能好的绿色缓蚀剂,同步注重运用工业废料等。结合实际状况,环绕现场和提高作业质量的需要,应着重开展的工作:耐温抗盐的堵水调剖剂和选择性堵水调剖剂；研制高性能的表面活性剂，并通过复配生产高效助排剂、低界面张力的表面活性剂；开发原料易得、价格低廉、使用以便且与破胶剂作用后破胶彻底、不产生沉淀性残渣的天然植物胶或改性天然植物胶(毋菁胶、香豆胶)、纤维素类和淀粉类压裂、酸化用的稠化剂。以MS、NVP和AM聚合物为重点开发抗温抗盐的合成聚合物胶凝剂或稠化剂；开发复合缓蚀剂、增效缓蚀剂，以及运用工业废料(如石油炼油厂废弃物)生产低成本及苯烯酮缓蚀剂;黏土稳定剂方面进一步完善季铵盐类
13、表面活性剂,开发阳离子聚合物（如甲基丙烯酰二甲胺基乙酯和烯丙基二甲基氯化铵聚合物)；合用于泡沫压裂液的表面活性剂及用于油乳酸体系的抗温乳化剂。 （3)油气集输用表面活性剂。用于稠油开采的化学品具有开发潜力,应解决一般稠油-蒸汽驱效率低、超稠油开采、管线常温输送、高碳（不小于C0）原油采输等问题，解决这些问题所需要的表面活性剂是高温发泡剂、高温堵漏剂(防窜)(3)、高效破乳剂、降凝剂、降粘剂、降阻剂和清防蜡剂等化学剂。油气集输用表面活性剂的开发方向：通过扩链剂提高老式破乳剂的相对分子质量，并在新型破乳剂分子中引入含硅、磷和硼的元素,使破乳剂达到高效、低耗和一剂多功能;开发合用于高含水期原油的反向
14、破乳剂(水包油型原油乳状液破乳剂,如阳离子聚醚)；超高相对分子质量的聚醚型破乳剂;改性烷基酚醛树脂聚醚类破乳剂;合用于不同类型原油的高效降凝、减阻和降粘剂,合用于稠油乳化降粘的表面活性剂;采用多种表面活性剂复配研制安全高效的水基清蜡剂,以及清防蜡专用的表面活性剂;生产表面活性剂的原料开发。 (）油田水解决用表面活性剂。开发可以有效减少水中机械杂质、油含量和缓蚀、杀菌、阻垢的表面活性剂,如高效絮凝剂、反相破乳剂、高效缓蚀剂、杀菌剂、防垢、阻垢剂,两性离子或阳离子聚合物也是油田水解决剂的发展方向。目前油田水解决用表面活性剂产品品种少、新型高效的产品更少,发展潜力较大。这方面应进一步开展研究工作,尽
15、快形成系列化配套产品。此后需要进行的工作：絮凝剂方面:重点开展阳离子聚合物、两性离子聚合物、两亲离子聚合物、AMPS聚合物研究,核心是提高产品的相对分子质量、合理设计基团比例;阻垢剂方面:完善膦酸盐类产品,开发胺类阻垢剂(如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺与酸、烷基次磷酸盐化合物、丙烯酸、APS等反映物),研究开发聚环氧琥珀酸等产品;缓蚀剂方面:以胺类为原料开展更进一步的研究工作,开发二胺或多胺与脂肪酸的反映产品、脂肪胺和不饱和脂肪酸的加成物、环状季胺化合物等;杀菌剂方面：重点在老式的基本上进行改性，开发季膦盐类、双分手膜表面活性剂型杀菌剂,多种表面活性剂的复合生产复配型杀菌剂;研制合用于水解决的基本表面活性剂原料和单体。 ()提高采收率表面活性剂。提高采收率表面活性剂是最具有发展潜力的化学剂。环绕耐温抗盐、抗高价金属离子、高效优质和环境和谐这一目的，此后工作应集中在如下几点:合用于聚合物驱油、碱/表面活性剂/聚合物驱油所需要的价廉的高分子聚合物,耐温(10)、抗盐(不小于20万mg)的高分子聚合物;合用于耐温抗盐聚合物研制需要的有机单体,涉及表面活性剂单体和两亲单体，如
