石油工业油田化学剂标准化现状及发展趋势

卜　海，张　玉，高圣平，寇起明

（中国石油勘探开发研究院石油工业标准化研究所，北京100083）

·安全与管理工程·

石油工业油田化学剂标准化现状及发展趋势

卜海*，张玉，高圣平，寇起明

（中国石油勘探开发研究院石油工业标准化研究所，北京100083）

随着石油工业的蓬勃发展，油田化学剂产品及市场出现多样化增长趋势。通过对国内石油天然气用油田化学剂各专业领域的现状调研分析，明确了油田化学剂在用国家标准、行业标准，进一步分析油田化学剂新技术、新方法发展趋势，提出了钻完井、固井、采油采气、提高采收率以及油气集输水处理等专业领域急需用油田化学剂的重点标准方向，为实现国内石油工业“工厂化”进程提供技术支撑。

油田化学剂；标准化；新技术；现状趋势；工厂化

1　概述

随着石油工业的蓬勃发展，油田化学剂产品及市场出现多样化增长趋势。目前，油田使用化学剂的品种越来越多，现有的石油工业行业标准很难满足油田化学剂采购、使用需求。据不完全统计，各油田现阶段所使用的油化剂70%均为生产企业制定产品标准，从而控制产品质量，而其中有相当一部分标准质量较差，以此很难有效控制油田化学剂产品质量［1］。本文通过对国内油田化学剂现状调研，掌握油田化学剂国内生产、科研及标准化应用情况，分析各专业领域油田化学剂标准化发展趋势，对国内标准化主导地位的巩固与提升有重要意义。

2　油田化学剂标准化现状分析

按石油天然气专业领域分类，一般将油田化学剂分为钻完井用化学剂、固井用化学剂、采油采气用化学剂、提高采收率用化学剂及油气集输水处理用化学剂等5大专业类别。

2.1钻、完井用化学剂

钻、完井液用化学剂是用量最大的油田化学品之一，约占油田化学品的50%左右，其产品种类的多样性是标准化工作的重要难题［2］。钻井液用化学剂按照AP1分为18大类，我国钻井液委员会结合我国实际情况分成了16类，分别是：

（1）降滤失剂；（2）增粘剂；（3）乳化剂；（4）页岩抑制剂；（5）堵漏剂；（6）降粘剂；（7）缓蚀剂；（8）粘土类；（9）润滑剂；（10）加重材料；（11）杀菌剂；（12）消泡剂；（13）泡沫剂；（14）絮凝剂；（15）解卡剂；（16）其他。其中，由环保型原材料如淀粉、纤维素、腐殖酸、栲胶（单宁）、木质素等的天然材料改性开发的多功能油田化学剂因其价格低廉、生物降解性等优点，在各大油田得到广泛应用［3-5］，同时，由于材料种类广泛，导致化学剂产品性能指标各异，严重影响科研及采购需求。例如，降滤失剂是钻完井现场使用较多的一类化学剂，油田在用各种降滤失剂产品达500余种，仅抗温抗盐类降滤失剂产品有50多种，涉及生产企业30多个，而各产品执行的生产标准不同，配浆、测试方法及指标要求均有差异［6-8］。如表1所示。而国内现用钻、完井用化学剂行业通用标准3项，方法标准19项，产品标准17项，钻、完井液用化学剂的产品标准及配套检测标准已成为制约油气资源开发的关键因素之一。

2.2采油采气用化学剂

国内采油采气用化学剂主要包括压裂用化学剂（稠化剂、破胶剂和交联剂等）、酸化用化学剂（稠化剂、缓蚀剂、互溶剂等）、排水采气用化学剂（起泡剂、消泡剂、缓蚀阻垢剂、粘土稳定剂等）以及调剖堵水剂等。其中压裂酸化用化学剂作为油田增产措施的主要产品［11］，据统计年消耗量在40000t以上。而目前国内压裂酸化用化学剂仅有13项方法标准和8项产品标准。国内调剖堵水剂主要是由淀粉与AM、AMPS接枝共聚得到交联凝胶调剖剂，其膨胀度、抗温、抗盐性能较好，在原油中具有收缩性能，其柔顺性好，注入性强，调剖效果显著。调剖堵水剂在用行业标准。泡沫排水采气联合化学作业技术已成为我国水气田开采或低压低产积液气井天然气恢复正常生产的一种重要手段，目前国内气田各气藏区块进行泡排采气联合化学作业技术所采用的化学剂类型品种繁多［12-14］，有起泡剂、消泡剂、缓蚀阻垢剂、破乳剂或杀菌剂，同一类型的化学剂有多个品种，如表2所示。国内在用排水采气用化学剂技术仅有4项方法标准和3项产品标准。

表1　不同生产企业同类型降滤失剂性能指标

表2　国内主要排水采气用化学剂类型及化学成分

2.3提高采收率用化学剂

提高采收率用化学剂主要包括化学驱用化学剂（聚合物驱、表面活性剂驱）和泡沫驱油用化学剂。随着以化学驱为主要发展方向的三次采油成为老油田持续稳产的主导技术，三次采油过程中化学剂种类及用量大幅增加，据不完全统计，胜利油田每年采油用化学药剂用量达数十万吨。其中，聚合物驱油是目前公认最优的提高采收率技术，国内主要采用丙烯酰胺类聚合物为聚合驱用化学剂，黄原胶等生物聚合物因其成本高而较少应用［15］。聚合物溶液的高粘度和它在多孔介质中的流动特性，能够降低水油的流度比，减少水沿着高渗透层的突进，以提高驱油剂的波及系数，从而提高原油采收率。而表面活性剂驱用化学剂是以石油磺酸盐为代表，具有降低油水间的界面张力、乳化和溶胶作用。按亲油基团分类，磺酸盐可以分成：（1）石油磺酸盐；（2）烷基芳基磺酸盐；（3）芳基烷基磺酸盐；（4）聚氧乙烯醚磺酸盐；（6）木质素磺酸盐；（7）多环芳烃磺酸盐缩合物等。前4种属于普通阴离子型表面活性剂，后2种属于高分子阴离子型表面活性剂（相对分子质量大于1000）。国内在用化学驱用化学剂技术仅有3项方法标准和1项产品标准。泡沫驱油体系作为一种有良好发展前景的三次采油技术，泡沫驱用起泡剂和稳泡剂因其强发泡能力，能够封堵高渗透储层，提高低渗透储层的波及体积；且泡沫体系一般在水中稳定存在，遇到原油会迅速破灭［16］，这是其“堵水不堵油"的特性。国内泡沫驱用化学剂技术有1项方法标准。

2.4油气集输用化学剂

常用油气集输用化学剂有稠油降粘剂、原油破乳剂、清防蜡剂等，以解决原油远距离传输过程中出现的凝固、滞留等问题。油溶性降粘剂品种很多，但基本上可归结为3类：聚合物型原油降粘剂，主要有长链烷基萘酯类聚合物等；高分子表面活性剂型，如石油磺酸盐、聚氧乙烯烷基胺等；复配型共聚物，是选择几种主碳链不同的降粘剂或不同极性侧链的降粘剂进行复配。表3为国内外主要使用的原油降粘剂产品［17］。

原油破乳剂历经90多年发展，目前各国都使用非离子型破乳剂，如德国Dissolven系列、美国Pluromic系列、俄罗斯01-I系列等，我国多使用SP系列、AP系列、AE系列及BE系列。按原油乳状液类型划分有W/O型破乳剂以及O/W型破乳剂。其中W/O破乳剂经历过三代，第一代破乳剂包括：羧酸盐型；脂肪酸盐硫酸酯型；磺酸盐型；第二代破乳剂为OP型，吐温型；第三代破乳剂为高分子非离子型两性表面活性剂。O/W破乳剂是随着三次采油的发展而进入视线，具体可分为：电解质；低分子醇；表面活性剂；聚合物。

清防蜡剂能够防止高碳石蜡烃及沥青胶质等在地层孔隙或管线中形成固态沉积物，并将此类沉积物清除［18］。包括：油基清蜡剂、水基清蜡剂以及乳液型清蜡剂。其中乳液型清蜡剂既保留了有机溶剂及表面活性剂的清蜡效果，又克服了此类溶剂对人体的毒害。胜利油田曾采用SAE表面活性剂与甲苯和水配成乳液型清蜡剂，具有清防蜡双重效果。目前，国内油气集输用化学剂技术仅有5项方法标准和5项产品标准。

2.5水处理用化学剂

水处理用化学剂通常包括絮凝剂、缓释剂、阻垢剂和杀菌剂等。其中代表性絮凝剂是用有机醇、环氧氯丙烷和有机胺为原材料，在催化剂作用下聚合而成的聚醚型有机胺盐絮凝剂，具有浮选净化、杀菌、脱色、缓蚀的功能，在油田应用中见到了明显的效果。缓蚀剂方面以胺类为原料，开发了二胺或多胺与脂肪酸的反应产品、脂肪胺和不饱和脂肪酸的加成物、环状季胺化合物等缓蚀剂。阻垢剂方面围绕磷酸盐类产品，开发了胺类阻垢剂（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、AMPS等反应物）。杀菌剂方面重点开发了季膦盐类、双分子膜表面活性剂型杀菌剂，以及多种表面活性剂的复合生产复配型杀菌剂［19-21］。目前，国内水处理用化学剂技术有8项方法标准和7项产品标准。

综上所述，目前在油田化学研究、生产和应用中还存在一些问题，主要体现在具有特殊性能的原创专用产品、高效环保型产品少；各类型的油田化学品生产厂家多，生产规模小，并且有相当一部分企业缺乏技术支撑。在油田化学品方面还没有形成研究、开发应用和建立标准的良性循环，许多产品局限在低水平的重复研究上，过于注重商业利益，热衷于新名词的炒作，新代号多，模糊概念的产品多，真正的新产品很少，同时由于产品标准不同，导致产品质量差异，复配产品多，产品质量明显下滑。

表3　国内外主要降粘剂产品及组分

3　油田化学剂技术发展趋势

随着油气资源的深入开发，深井、超深井钻探、海洋工程、非常规油气、低渗、超低渗油藏开发等领域对油田化学剂的性能、质量及应用技术的要求日益提高，油田化学剂的使用将更有针对性。而新技术、新方法的标准转化时效性是实现石油工业“工厂化”模式的重要保障。

3.1钻、完井用化学剂

为满足特殊地层钻、完井技术需求，钻、完井用化学剂发展趋势主要有：

①抗高温高盐高密度钻井液配套系列化学剂，包括抗高温（220℃或更高）、抗盐（NaC1至饱和、抗钙镁）的增粘剂、降滤失剂、降粘剂及流型调节剂等，以满足深井、超深井钻井工程需求；②合成基、油基钻井液配套系列化学剂，包括高胶体率的优质有机土、高乳化率的主辅乳化剂及高效润湿剂，以满足非常规油气的勘探开发；③深水钻井液用化学剂，保证深水钻探低温下钻井液性能的高效和稳定；④保护储层、保护环境钻井液用化学剂，不仅要求最大限度地减轻对储层的损害，保护储层，还要求达到无污染、可降解，能保护环境的效果。

3.2采油采气用化学剂

采油采气用化学剂发展趋势主要有：①适用于低渗、超低渗油藏开发的化学剂，包括季铵盐类表面活性剂、破胶剂等清洁压裂用化学剂，以及以丙烯酰胺为主要原料，辅以有机—无机交联剂和其他添加剂而得到的颗粒调剖堵水剂、胶堵剂；②用于稠油油藏开发的油溶性降粘剂、膨胀剂等化学剂；③适用于海上油气田开发的采油采气用化学剂。

3.3提高采收率用化学剂

①针对高温高盐油藏的提高采收率驱油体系和聚合物驱后提高采收率驱油体系相配套的耐温抗盐聚合物、耐温抗盐表面活性剂、含表面活性剂基团的聚丙烯酞胺驱油剂、稠油降粘剂；②针对中度稠油水驱开发及高含水油田高效合理开发的强泡沫稳定性、耐油性，同时具有良好泡沫性能及界面性能的泡沫驱用化学剂。

3.4油气集输及水处理用化学剂

①针对稠油乳化降粘开采输送，开发易破乳脱水、功效好且成本低的集输用乳化降粘剂；②利用天然高分子资源，开发高效、环保、性能优越、价格低廉的易储存乳液型清防蜡剂及具有多支链、星型和梳型的聚合物清防蜡剂；③具有良好的生物相溶性和生物降解性的无毒、无害绿色水处理化学剂。

4　结论

近10年来，油田化学剂取得了较大的发展。今后在已有工作的基础上，针对油田化学剂专业特点及新技术、新方法的发展趋势，依托科研项目，强化基础研究和新型油田化学品相应标准的建立，深化钻完井用化学剂、固井用化学剂、采油采气用化学剂、提高采收率用化学剂以和油气集输、水处理用化学剂各专业领域的技术方法标准、产品标准，拓宽其应用范围，补充完善油田化学剂标准体系，为中国石油天然气行业提供技术支撑。

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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），内蒙古和林格尔人，工程师，现从事油田化学剂标准科研及管理工作。