卜　海，張　玉，高圣平，寇起明

（中國石油勘探開發(fā)研究院石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京100083）

·安全與管理工程·

石油工業(yè)油田化學(xué)劑標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

卜海*，張玉，高圣平，寇起明

（中國石油勘探開發(fā)研究院石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京100083）

隨著石油工業(yè)的蓬勃發(fā)展，油田化學(xué)劑產(chǎn)品及市場出現(xiàn)多樣化增長趨勢。通過對國內(nèi)石油天然氣用油田化學(xué)劑各專業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)狀調(diào)研分析，明確了油田化學(xué)劑在用國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步分析油田化學(xué)劑新技術(shù)、新方法發(fā)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(yè)領(lǐng)域急需用油田化學(xué)劑的重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)方向，為實(shí)現(xiàn)國內(nèi)石油工業(yè)“工廠化”進(jìn)程提供技術(shù)支撐。

油田化學(xué)劑；標(biāo)準(zhǔn)化；新技術(shù)；現(xiàn)狀趨勢；工廠化

1　概述

隨著石油工業(yè)的蓬勃發(fā)展，油田化學(xué)劑產(chǎn)品及市場出現(xiàn)多樣化增長趨勢。目前，油田使用化學(xué)劑的品種越來越多，現(xiàn)有的石油工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)很難滿足油田化學(xué)劑采購、使用需求。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，各油田現(xiàn)階段所使用的油化劑70%均為生產(chǎn)企業(yè)制定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，從而控制產(chǎn)品質(zhì)量，而其中有相當(dāng)一部分標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量較差，以此很難有效控制油田化學(xué)劑產(chǎn)品質(zhì)量［1］。本文通過對國內(nèi)油田化學(xué)劑現(xiàn)狀調(diào)研，掌握油田化學(xué)劑國內(nèi)生產(chǎn)、科研及標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用情況，分析各專業(yè)領(lǐng)域油田化學(xué)劑標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展趨勢，對國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化主導(dǎo)地位的鞏固與提升有重要意義。

2　油田化學(xué)劑標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀分析

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

2.1鉆、完井用化學(xué)劑

鉆、完井液用化學(xué)劑是用量最大的油田化學(xué)品之一，約占油田化學(xué)品的50%左右，其產(chǎn)品種類的多樣性是標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要難題［2］。鉆井液用化學(xué)劑按照AP1分為18大類，我國鉆井液委員會結(jié)合我國實(shí)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(huán)保型原材料如淀粉、纖維素、腐殖酸、栲膠（單寧）、木質(zhì)素等的天然材料改性開發(fā)的多功能油田化學(xué)劑因其價格低廉、生物降解性等優(yōu)點(diǎn)，在各大油田得到廣泛應(yīng)用［3-5］，同時，由于材料種類廣泛，導(dǎo)致化學(xué)劑產(chǎn)品性能指標(biāo)各異，嚴(yán)重影響科研及采購需求。例如，降濾失劑是鉆完井現(xiàn)場使用較多的一類化學(xué)劑，油田在用各種降濾失劑產(chǎn)品達(dá)500余種，僅抗溫抗鹽類降濾失劑產(chǎn)品有50多種，涉及生產(chǎn)企業(yè)30多個，而各產(chǎn)品執(zhí)行的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)不同，配漿、測試方法及指標(biāo)要求均有差異［6-8］。如表1所示。而國內(nèi)現(xiàn)用鉆、完井用化學(xué)劑行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，方法標(biāo)準(zhǔn)19項(xiàng)，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)17項(xiàng)，鉆、完井液用化學(xué)劑的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及配套檢測標(biāo)準(zhǔn)已成為制約油氣資源開發(fā)的關(guān)鍵因素之一。

2.2采油采氣用化學(xué)劑

國內(nèi)采油采氣用化學(xué)劑主要包括壓裂用化學(xué)劑（稠化劑、破膠劑和交聯(lián)劑等）、酸化用化學(xué)劑（稠化劑、緩蝕劑、互溶劑等）、排水采氣用化學(xué)劑（起泡劑、消泡劑、緩蝕阻垢劑、粘土穩(wěn)定劑等）以及調(diào)剖堵水劑等。其中壓裂酸化用化學(xué)劑作為油田增產(chǎn)措施的主要產(chǎn)品［11］，據(jù)統(tǒng)計(jì)年消耗量在40000t以上。而目前國內(nèi)壓裂酸化用化學(xué)劑僅有13項(xiàng)方法標(biāo)準(zhǔn)和8項(xiàng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)調(diào)剖堵水劑主要是由淀粉與AM、AMPS接枝共聚得到交聯(lián)凝膠調(diào)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(qiáng)，調(diào)剖效果顯著。調(diào)剖堵水劑在用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。泡沫排水采氣聯(lián)合化學(xué)作業(yè)技術(shù)已成為我國水氣田開采或低壓低產(chǎn)積液氣井天然氣恢復(fù)正常生產(chǎn)的一種重要手段，目前國內(nèi)氣田各氣藏區(qū)塊進(jìn)行泡排采氣聯(lián)合化學(xué)作業(yè)技術(shù)所采用的化學(xué)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(xué)劑有多個品種，如表2所示。國內(nèi)在用排水采氣用化學(xué)劑技術(shù)僅有4項(xiàng)方法標(biāo)準(zhǔn)和3項(xiàng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

表1　不同生產(chǎn)企業(yè)同類型降濾失劑性能指標(biāo)

表2　國內(nèi)主要排水采氣用化學(xué)劑類型及化學(xué)成分

2.3提高采收率用化學(xué)劑

提高采收率用化學(xué)劑主要包括化學(xué)驅(qū)用化學(xué)劑（聚合物驅(qū)、表面活性劑驅(qū)）和泡沫驅(qū)油用化學(xué)劑。隨著以化學(xué)驅(qū)為主要發(fā)展方向的三次采油成為老油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的主導(dǎo)技術(shù)，三次采油過程中化學(xué)劑種類及用量大幅增加，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，勝利油田每年采油用化學(xué)藥劑用量達(dá)數(shù)十萬噸。其中，聚合物驅(qū)油是目前公認(rèn)最優(yōu)的提高采收率技術(shù)，國內(nèi)主要采用丙烯酰胺類聚合物為聚合驅(qū)用化學(xué)劑，黃原膠等生物聚合物因其成本高而較少應(yīng)用［15］。聚合物溶液的高粘度和它在多孔介質(zhì)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(jìn)，以提高驅(qū)油劑的波及系數(shù)，從而提高原油采收率。而表面活性劑驅(qū)用化學(xué)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(tuán)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(zhì)素磺酸鹽；（7）多環(huán)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(zhì)量大于1000）。國內(nèi)在用化學(xué)驅(qū)用化學(xué)劑技術(shù)僅有3項(xiàng)方法標(biāo)準(zhǔn)和1項(xiàng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。泡沫驅(qū)油體系作為一種有良好發(fā)展前景的三次采油技術(shù)，泡沫驅(qū)用起泡劑和穩(wěn)泡劑因其強(qiáng)發(fā)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(wěn)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(nèi)泡沫驅(qū)用化學(xué)劑技術(shù)有1項(xiàng)方法標(biāo)準(zhǔn)。

2.4油氣集輸用化學(xué)劑

常用油氣集輸用化學(xué)劑有稠油降粘劑、原油破乳劑、清防蠟劑等，以解決原油遠(yuǎn)距離傳輸過程中出現(xiàn)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(jié)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(fù)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(cè)鏈的降粘劑進(jìn)行復(fù)配。表3為國內(nèi)外主要使用的原油降粘劑產(chǎn)品［17］。

原油破乳劑歷經(jīng)90多年發(fā)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(jīng)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(fā)展而進(jìn)入視線，具體可分為：電解質(zhì)；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(zhì)等在地層孔隙或管線中形成固態(tài)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(jī)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(nèi)油氣集輸用化學(xué)劑技術(shù)僅有5項(xiàng)方法標(biāo)準(zhǔn)和5項(xiàng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

2.5水處理用化學(xué)劑

水處理用化學(xué)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(jī)醇、環(huán)氧氯丙烷和有機(jī)胺為原材料，在催化劑作用下聚合而成的聚醚型有機(jī)胺鹽絮凝劑，具有浮選凈化、殺菌、脫色、緩蝕的功能，在油田應(yīng)用中見到了明顯的效果。緩蝕劑方面以胺類為原料，開發(fā)了二胺或多胺與脂肪酸的反應(yīng)產(chǎn)品、脂肪胺和不飽和脂肪酸的加成物、環(huán)狀季胺化合物等緩蝕劑。阻垢劑方面圍繞磷酸鹽類產(chǎn)品，開發(fā)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(yīng)物）。殺菌劑方面重點(diǎn)開發(fā)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(fù)合生產(chǎn)復(fù)配型殺菌劑［19-21］。目前，國內(nèi)水處理用化學(xué)劑技術(shù)有8項(xiàng)方法標(biāo)準(zhǔn)和7項(xiàng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，目前在油田化學(xué)研究、生產(chǎn)和應(yīng)用中還存在一些問題，主要體現(xiàn)在具有特殊性能的原創(chuàng)專用產(chǎn)品、高效環(huán)保型產(chǎn)品少；各類型的油田化學(xué)品生產(chǎn)廠家多，生產(chǎn)規(guī)模小，并且有相當(dāng)一部分企業(yè)缺乏技術(shù)支撐。在油田化學(xué)品方面還沒有形成研究、開發(fā)應(yīng)用和建立標(biāo)準(zhǔn)的良性循環(huán)，許多產(chǎn)品局限在低水平的重復(fù)研究上，過于注重商業(yè)利益，熱衷于新名詞的炒作，新代號多，模糊概念的產(chǎn)品多，真正的新產(chǎn)品很少，同時由于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不同，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量差異，復(fù)配產(chǎn)品多，產(chǎn)品質(zhì)量明顯下滑。

表3　國內(nèi)外主要降粘劑產(chǎn)品及組分

3　油田化學(xué)劑技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著油氣資源的深入開發(fā)，深井、超深井鉆探、海洋工程、非常規(guī)油氣、低滲、超低滲油藏開發(fā)等領(lǐng)域?qū)τ吞锘瘜W(xué)劑的性能、質(zhì)量及應(yīng)用技術(shù)的要求日益提高，油田化學(xué)劑的使用將更有針對性。而新技術(shù)、新方法的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化時效性是實(shí)現(xiàn)石油工業(yè)“工廠化”模式的重要保障。

3.1鉆、完井用化學(xué)劑

為滿足特殊地層鉆、完井技術(shù)需求，鉆、完井用化學(xué)劑發(fā)展趨勢主要有：

①抗高溫高鹽高密度鉆井液配套系列化學(xué)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(diào)節(jié)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(xué)劑，包括高膠體率的優(yōu)質(zhì)有機(jī)土、高乳化率的主輔乳化劑及高效潤濕劑，以滿足非常規(guī)油氣的勘探開發(fā)；③深水鉆井液用化學(xué)劑，保證深水鉆探低溫下鉆井液性能的高效和穩(wěn)定；④保護(hù)儲層、保護(hù)環(huán)境鉆井液用化學(xué)劑，不僅要求最大限度地減輕對儲層的損害，保護(hù)儲層，還要求達(dá)到無污染、可降解，能保護(hù)環(huán)境的效果。

3.2采油采氣用化學(xué)劑

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

3.3提高采收率用化學(xué)劑

①針對高溫高鹽油藏的提高采收率驅(qū)油體系和聚合物驅(qū)后提高采收率驅(qū)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(tuán)的聚丙烯酞胺驅(qū)油劑、稠油降粘劑；②針對中度稠油水驅(qū)開發(fā)及高含水油田高效合理開發(fā)的強(qiáng)泡沫穩(wěn)定性、耐油性，同時具有良好泡沫性能及界面性能的泡沫驅(qū)用化學(xué)劑。

3.4油氣集輸及水處理用化學(xué)劑

①針對稠油乳化降粘開采輸送，開發(fā)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(fā)高效、環(huán)保、性能優(yōu)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(xué)劑。

4　結(jié)論

近10年來，油田化學(xué)劑取得了較大的發(fā)展。今后在已有工作的基礎(chǔ)上，針對油田化學(xué)劑專業(yè)特點(diǎn)及新技術(shù)、新方法的發(fā)展趨勢，依托科研項(xiàng)目，強(qiáng)化基礎(chǔ)研究和新型油田化學(xué)品相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的建立，深化鉆完井用化學(xué)劑、固井用化學(xué)劑、采油采氣用化學(xué)劑、提高采收率用化學(xué)劑以和油氣集輸、水處理用化學(xué)劑各專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)方法標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，拓寬其應(yīng)用范圍，補(bǔ)充完善油田化學(xué)劑標(biāo)準(zhǔn)體系，為中國石油天然氣行業(yè)提供技術(shù)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(nèi)蒙古和林格爾人，工程師，現(xiàn)從事油田化學(xué)劑標(biāo)準(zhǔn)科研及管理工作。