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第三章-采油化学-化工

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第三 采油 化学 化工
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化学化工学院徐永强第三章 采油化学第三章 采油化学采油化学是研究如何用化学方法解决采油过程中遇到的问题。采油中出现的问题, 有油层的问题,也有油水井的问题。 油层的问题集中表现在采收率不高 ; 油井的问题:砂、蜡、水、稠、低 ; 水井的问题,主要有出砂和水注不进去的问题以及注水剖面不均匀,造成注水效率低。第三章 采油化学第一节 储层岩石的物理性质储层岩石主要是砂岩和石灰岩,本节将介绍砂岩的物理性质,如砂岩的比面、胶结类型、孔隙度、渗透率及岩石中的油水饱合度。储层的孔、渗、饱和性是认识油层储油状况、进行油田开发最基本的岩石物性参数。第三章 采油化学一 、 砂岩的粒度组成及比面1.粒度组成砂岩是由性质不同、形状各异、大小不等的砂子颗粒经地层内胶结物胶结而成,颗粒与颗粒之间未被胶结物填充的地方便形成了孔隙。第三章 采油化学2.砂岩的胶结类型( 1)基底胶结:胶结物含量较多,砂岩颗粒孤立地分布在胶结物中,彼此不接触或极少接触。胶结物与砂粒同时沉积,其胶结强度高。( 2)孔隙胶结:胶结物含量不多,充填于颗粒之间和部分孔隙中,颗粒呈支架状接触,胶结强度中等。第三章 采油化学( 3)接触胶结:胶结物含量很少,分布于颗粒之间相互接触处,胶结强度很弱。3. 砂岩的比面指单位体积岩石内颗粒的总表面积,或单位体积内孔隙的内表面,单位是三章 采油化学二 、 岩石的孔隙度及孔隙类型岩石中存在的未被固体物质填充的空间称为岩石的孔隙。岩石的孔隙度据孔隙大小及在渗流中的作用分为:1.超毛细管孔隙孔隙直径大于 500μm, 裂缝宽度大于 250μm, 流体可以在其中流动。第三章 采油化学2. 毛细管孔隙孔隙直径介于 只有当外力大于毛细管效应时 , 其中流体才可流动 。3. 微毛细管孔隙孔隙直径小于 在通常的温度和压力下,流体在其中不能流动。第三章 采油化学4. 孔隙度 ф指岩石的孔隙体积 油化学若用岩石的有效孔体积 p,则得岩石的有效孔隙度:ф e =ф 或 ф 者在大多数油藏岩石中基本相同 ,但油藏工程师感兴趣的是 ф e。砂岩的 ф 0间。油化学三、油层岩石的渗透性1.定义:油田砂岩中多数孔隙是相通的,因此在一定条件下、一定压差下,它具有让流体通过的性质,即具有渗透性。渗透性的大小用渗透率来表示,其大小反映了流体在岩石阻力的大小。第三章 透率Q=K 或K:岩芯的渗透率; Q: 出口流量;μ : 流体粘度; L: 岩芯长度;A: 岩芯截面积; △ P: 岩芯两端的压力差;渗透率 位制为 第三章 采油化学四 、 储层中流体的饱合度油层中的油 、 气 、 水饱合度是指单位体积内油 、 气 、 水所占的体积百分数 。第三章 采油化学油的饱合度:水的饱合度: 0 % 1 0 0 %    0 % 1 0 0 %   第三章 采油化学气的饱合度:ф分别表示岩石的外表体积、孔隙体积和孔隙度。 100 %   第三章 采油化学五、在储油地层中含有多相流体的岩石渗流机理当砂岩中有油、气、水多相流体时,流体的性质将影响岩石的渗流特性。1. 水驱油机理水的毛细现象在油层中,它表现为油水过渡带的形成。在水驱油过程中,可以把它简化为水平方向的毛细管现象。第三章 采油化学第三章 采油化学产生这种现象的原因是:一方面由于水润湿管壁而形成弯液面;二是由于油 后表现为毛细管压力。毛细管压力产生于弯液面,只有弯液面才有毛细管力,而弯液面产生于润湿。当岩石中含有油、水或油、气或油、水、气时,就会产生油、水对岩石的选择性润湿和毛细管力,在油田的开发过程中,它们是影响采收率的重要因素。第三章 采油化学2.润湿(储油的润湿性)液体对固体表面的润湿程度可以用接触角来表示,据水滴在固体表面上 θ的大小,一般将固体分为两类:一类 θ< 90º, 通称为亲水固体,如玻璃、石英、硅酸盐、硫酸盐、金属氧化物、金属氢氧化合物;另一类 θ> 90º, 通称为憎水固体如石腊、沥青、金属硫化物。第三章 采油化学在多相体系中情况要复杂得多,由于岩石矿物的多样性,石油组份的复杂性,地层水的矿化度不同,油层岩石的润湿程度是多样的,它的表面可以是亲水的也可以是亲油的。以矿岩中经常遇到的方解石和石英为例,当其与水和不同的油相接触时, θ 可能小于 90º。具体来讲,当油相是异辛烷时,水能润湿石英和方解石, θ=30 º。 当油相是环烷酸时,水只能润湿石英表面, θ=35 º, 而不能润湿方解石, θ=106 º。第三章 采油化学六 、 气阻效应 、 液阻效应1. 气阻效应:是指气泡通过毛细管时 ,因变形而对液体流动所产生的阻力效应 。2.液阻效应:是指液珠如油球通过毛细管时,对流体如水的流动所产生的阻力效应 。第三章 采油化学第二节 油层的化学改造油层之所以要改造,是由于油层的采收率低。波及系数是指驱油剂波及到的油层容积与整个含油容积的比值。洗油效率是指驱油剂波及到的油层所采出的油量与这部分油层储量的比值。第三章 采油化学采收率 =波及系数×洗油效率因此 , 油层的化学改造有两个途径:1. 提高波及系数:主要方法是减小驱油剂的流度和增加油的流度 。2.提高洗油效率:主要的方法是改变岩石的润湿性和减少毛细管的液阻效应 。第三章 采油化学一、聚合物驱原油的粘度一般比水高。水驱油时,注入水总倾向于沿高渗透层段进入油层,形成许多死油区,所以波及系数不高。要提高注入水的粘度,可以使用增粘剂,能提高粘度的增粘剂有:聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、部分水解的聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素、黄胞胶。第三章 采油化学( 一 ) 增粘剂的结构特点及性能要求一个好的增粘剂结构应该是:( 1)它的主链不含氧桥键,否则抗温性差;( 2)有一定数量的阴离子亲水基,这样增粘效果好,在负电荷表面吸附少;( 3)有一定数量的非离子基团,以提供化学稳定性。第三章 采油化学其中部分水解的聚丙烯酰胺比较全面地满足这些要求,因此,目前广泛采用的是部分水解的聚丙烯酰胺。另一类聚合物是生物聚合物黄胞胶( 第三章 采油化学( 二 ) 1) 子量最好 1× 106106。分子量太大,不易溶解并易剪切降解。而分子量太小,分子间力小,加上分子链短,影响结构粘度的形成,影响增粘效果。第三章 采油化学( 2)另一方面 范围。水解度越大,则 — 然有利于增粘和减少吸附,但不利于聚合物的化学稳定性。反之, — 有利于聚合物的稳定性,但不利于增粘,还易吸附在地层表面。第三章 采油化学(三)驱油机理:减小水油流度比,增加波及系数。( 1)通过对水的稠化,增加水的粘度;( 2)通过在孔隙介质中的滞留,减小孔隙介质对水的渗透率。第三章 采油化学第三章 采油化学第三章 采油化学( 四 ) 具体使用实例在注水中 , 000而最常用的是 250— 33%,这个注入量已经能较好地改变、提高油层的采收率。第三章 采油化学有一油田,油层的深度 985m, 油层温度 35℃ ,孔隙度 渗透率 油的地下粘度为58厘泊( s)。 在采油 4年以后开始注入 度为 360注入量为孔隙体积的 10%。注入后,经生产数据计算,它的采收率可达 33%,而注入普通水的最终采收率为 22~ 25%。第三章 采油化学二 、 表面活性剂驱 — 注活性水提高采收率溶有表面活性剂的水叫活性水 , 将活性水注入油层可使采收率比普通水提高 5( 一 ) 注活性水提高采收率的原因( 1) 降低油水界面张力 , 降低 粘附功 ,油易于从地层表面洗下来 。第三章 采油化学( 2)活性剂能使亲油的地层表面润湿反转为亲水表面,提高洗油效率;( 3)活性水使油乳化成水包油型乳状液,这样一方面乳化的油不易再粘附到岩石的表面,因而有利于提高洗油效率;另一方面乳化的油通过毛细管时所产生的叠加的液阻效应,使高渗透层的阻力增加,迫使水进入低渗透层段,提高波及系数。第三章 采油化学( 二 ) 适合于配活性水的表面活性剂的必备条件1. 有较强的降低油 — 水界面张力的能力 。2. 有较强的润湿反转能力 。3. 有较好的乳化能力 。4.受地层矿化度及配水矿化度的影响较小。在活性水中,第三章 采油化学(三)采用的活性剂聚氧乙烯聚氧丙烯二醇醚 — 2070聚氧乙烯异辛基苯酚醚 — 10 第三章 采油化学(四)一个实例:有一试验区面积 油层平均厚度 7m,生产井数 21个,注水井数 19个。注活性剂水试验进行了两年,活性剂选用聚氧乙烯异辛基苯酚醚 入浓度 每注 1 相同的条件下注普通水,每注注 1 三章 采油化学三、碱驱( 一 ) 注碱性水提高采收率的原理由于石油中含有不同数量的石油酸如环烷酸 , 它们可以与加入的 环烷酸钠是活性很强的活性剂 , 因此 , 注碱性水提高采收率的原因与活性水相同 。第三章 采油化学并不是所有的油层都适合于注碱性水。例如当石油中的石油酸含量不大,或油层中含有大量的 离子以及可膨胀的粘土时,便不宜注碱性水。用氢氧化钠配碱性水时,W)的范围内选择。第三章 采油化学( 二 ) 应用实例有一实验区,面积 有两个产层,平均厚度分别为 渗透率分别为 495毫达西和 320毫达西,孔隙度约为 30%。这个实验区有油井 44口(其中上层、下层分布)和注水井 5口(其中上层 3口、下层 2口)。地层条件下( ) 原油粘度为 40厘泊。试验区在注水两年后由于产量下降、水油比上升而进行注碱性水实验。在试验的 10个月内共注入 105 注碱性水后,水油比下降。从实验后六年计算,注碱性水比注普通水多增产原油 104~ 104 T, 即近7万吨。第三章 采油化学四、泡沫驱一些实验证明泡沫驱的驱油效率比活性水高。因此,泡沫驱油已成为提高采收率的一种重要方法。第三章 采油化学(一)提高采收率的原理 :( 1) 产生气阻效应 , 提高了波及系数当泡沫通过不均质地层时 , 它将首先进入高渗透层段 , 而气阻效应的叠加 , 使它的流动阻力逐渐增加 , 因而迫使泡沫可以进入那些渗透性较小 、 流动阻力较大而原先不能进入的层段 , 这样泡沫可以比较均匀地沿不均质地层向前推进 , 提高了波及系数 , 因而提高了采收率 。( 2) 泡沫的粘度大于水 , 提高了波及系数 。第三章 采油化学(二)泡沫剂的组成泡沫由水、气、起泡剂组成。为了产生泡沫,可交替的向油层注入起泡剂溶液和气体,也可以将两者分别从油管、套管同时注入地层。第三章 采油化学配泡沫用的水,可用淡水,也可用盐水。配泡沫用的气体,可用空气, 然气、炼厂气或烟道气。常用的起泡剂是有烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯烷基醇醚 氧乙烯烷基苯酚醚 氧乙烯烷基醇醚硫酸酯盐等。在起泡剂中还可加入适量的聚合物(如提高液体的粘度,从而提高泡沫的稳定性。第三章 采油化学组成泡沫的大体组成的比例如下:起泡剂在水溶液中的浓度为 而最好为 起泡剂水溶液与气体的体积比为 1:5注意气体的体积是指油层温度和压力下的体积。第三章 采油化学(三)应用实例有一口实验井,油井 5口,注水井 1口,油层深度 1050m, 平均厚度 油层孔隙体积 105油层渗透率 K 层原油粘度 30s。 试验前,采收率为37%,产液中含水 95~ 98%。泡沫驱进行了两年又 7个月。起泡剂用石油苯磺酸钠,浓度为 起泡剂水溶液与空气体积比为1:22,泡沫注入量为 10%的油层孔隙体积。注泡沫后,油井的采收率提高了 第三章 采油化学五、复合驱复合驱指两种或两种以上驱油成分组合起来的驱动。驱油成分指聚合物、碱、表面活性剂。第三章 采油化学第三章 采油化学复合驱之所以有更好的驱油效果,主要由于复合驱中的聚合物、表面活性剂和碱之间有协同作用。复合驱的主要问题是成分多,地层对驱油剂的色谱效应更严重了。此外,复合区只适用于低浓度体系,因为浓度高了,成分间的配伍问题变得突出起来。第三章 采油化学六、混相驱以混相注入剂作为驱油剂的驱油法。混相注入剂指在一定条件下注入地层,能与地层原油混相的物质。(一)混相驱分类:可分为烃类混相驱和非烃类混相驱。烃类混相驱又可分为液化石油气驱( 、富气驱、高压干气驱。第三章 采油化学非烃类混相驱又可分为 二) 液化石油气驱)提高采收率的原理 :( 1) 面张力为零,有很高的洗油效率;( 2)使油降粘,有利于提高波及系数。第三章 采油化学第三章 采油化学(三) 1)低界面张力机理;2)降粘机理;3)原油膨胀机理;4)提高地层渗透率机理;5)溶气驱机理。第三章 采油化学第三节 油水井的化学改造一、油井出水原因和堵水方法(一)油井出水原因油井出水按水的来源可分为注入水、边水、底水、上层水、下层水及夹层水。第三章 注入水及边水沿渗透层及高渗透区突入油井。注入水 边水第三章 于油井生产时在地层中造成的压力差破坏了由于重力作用所建立起来的油水平衡关系,使原来的油水界面由井底呈锥形升高,这种现象叫 底水锥进 。结果造成含水上升、产油量下降。第三章 采油化学注入水、边水及底水,在油藏中虽然处于不同位置,但它们都处在同一层中,称为同层水。第三章 层水及夹层水从油层上部或下部的含水层及夹于油层之间的含水层中窜入油井的水。上层水、下层水 夹层水第三章 采油化学由于上层水、下层水及夹层水是油层以外的水,所以可通称外来水。外来水往往由于固井质量不高,或套管损坏而窜入油井。第三章 采油化学(二)降低油井出水的方法要减少油井出水,可从两方面做工作:一方面是从注水井封堵高渗透层,减少注入水沿高渗透层突入油井。另一方面,是封堵油井出水层,即油井堵水。第三章 采油化学( A)注水井调剖法油层是不均质的。注入油层的水,常常 8 0—90%的量为高渗透层吸收,注入剖面很不均匀。为了发挥中、低渗透层的作用,提高注入水的波及系数,就必须调整注水井的注入剖面。而要调整注入剖面,就必须封堵高渗透层。第三章 采油化学将化学剂注入注水井的高渗透层段,用以降低高吸水层段的吸水量,提高注入水的压力,达到提高中、低渗透层吸水量,改善注水井吸水剖面,提高水的波及系数、改善水驱油状况的方法称为 注水井化学调剖技术 , 其所用的化学剂称 调剖剂 。第三章 种液体所带的固体物质或随后变成的固体物质可封堵高渗透层。( 1)石灰乳石灰乳是氢氧化钙在水中的悬浮体。由于氢氧化钙的颗粒直径较大(大于 10 所以它特别适用于封堵裂缝性的高渗透层。第三章 采油化学不需要封堵时,可随时用盐酸解除。2可与盐酸反应生成可溶于水的a( 2+2 + 2油化学[井例 ] 有一注水井,注水油层的渗透率5~ 30μ很不均匀,用石灰乳处理。处理时,每米厚度油层注入 %( 2的石灰乳。处理后,注水压力由原来的 a。 与此连通的邻近油井反应明显,产液含水由堵前的 80%下降至 60%,日产油由堵前的 3吨。第三章 采油化学除石灰乳外,还可用 3、炭黑、水膨体(指遇水膨胀而不溶解的聚合物)等。( 2)硅酸溶胶硅酸溶胶是一种典型的单液法堵剂,因处理时只有一种液体注入油层,经过一定时间,硅酸溶胶即胶凝成固体,将高渗透层封堵。第三章 采油化学硅酸溶胶通常由水玻璃(又名偏硅酸钠与盐酸反应制得,反应如下: 2O+2溶胶由于制备方法不同,可得两种硅酸溶胶:1)酸性硅溶胶,胶粒表面带正荷。将水玻璃加到盐酸中制得,因反应在 H+过剩的情况下进行,胶粒表面带正荷。第三章 采油化学2)碱性硅溶胶,胶粒表面带负电荷。将盐酸加到水玻璃中制得,因反应是硅酸根浓度高的环境下反应的,胶粒表面带负电荷。这两种硅溶胶都可在一定的时间内胶凝。例如 10%( 盐酸与 4%( 或配成 70℃ 下,胶凝时间 8h。第三章 采油化学[井例 ] 有一注水井,注水层段在 2112~2119m, 渗透率 3~ 10μ很不均质,用酸性硅溶胶处理。硅酸溶胶是将4%0%理时,每米厚度油层注入硅酸溶胶 2 处理后,注入压力提高了 与它连通的邻近油井的产液含水由 60%减至54%,日产油由 35吨提高至 40吨。第三章 把这两种液体分别叫第一反应液和第二反应液 。 将两种液体向油层内部推至一定距离 , 隔离液变薄至不起隔离作用 , 两种液体就可发生反应 , 产生封堵地层的物质 。 由于高渗透层吸入更多堵剂 , 故封堵主要发生在高渗透层 。第三章 采油化学( 1) 沉淀型堵剂这类堵剂主要是无机堵剂 ,例:1) 第一反应液 5↓第三章 采油化学2)第一反应液 1 ( 二反应液 5 第一反应液 1 +三章 采油化学隔离液可用水、煤油、柴油或其它不与反应液反应的液体,隔离液的用量取决于沉淀沉积的位置。第三章 采油化学[井例 ] 有一实验区 , 有两口注水井和一口油井 , 由于注水井与油井之间有严重水窜 ,所以用双液法处理 。 选用下列两种反应液:第一反应液 3% 水压力由原来的 油井产液含水从 日产油由 11 至 三章 采油化学(2) 凝胶型堵剂这类堵剂由聚合物和它的交联剂组成 ) 第一反应液 溶液由 联 , 形成铬冻胶 。第三章 采油化学2) 第一反应液 三章 采油化学3) 第一反应液 三章 采油化学( B) 是机械法 。 利用机械 ( 一般用封隔器 )的方法将出水层位在井筒内卡开 , 以阻止水流入井内;二是化学堵水法 。 利用化学法和化学堵剂 , 靠化学作用对水层造成堵塞 。 目前主要应用化学堵水法 。第三章 低近井地带的水相渗透率,减少油井出水,增加原油产量的一套技术称为 油井化学堵水法 , 其所用化学剂叫堵水剂 。据堵水剂对油层和水层的堵塞作用,又可分为非选择性堵水法和选择性堵水法。第三章 采油化学( 1)非选择性堵水剂:适应用于单一水层或高含水层。此堵水剂对水层和油层均可造成堵塞,而无选择性。在施工时,首先找出出水水层,并采用封隔器将水层和油层分开,然后将堵水剂压入水层造成堵塞。第三章 采油化学树脂型堵剂:最常见的是酚醛树脂。将热固型酚醛树脂与固化剂(如草酸)挤入水层,一定时间内交联成不溶不熔的酚醛树脂,将水层堵住。冻胶法堵剂、凝胶法堵剂、沉淀法堵剂等,与注水井堵水法相似。第三章 采油化学( 2)选择性堵水剂:适用于用封隔器不易将水层和油层分开的出水层段。只与水作用,而不与油作用。以 低岩石对油的渗透率不到 10%,降低岩石对水的渗透率超过 90%。第三章 采油化学原因:( 1)它优先进入含水饱和度高的地层;( 2)可通过氢键吸附在由于水冲刷而暴露的地层表面;( 3) 小地层对水的渗透率;( 4) 它可为油提供一层减小流动阻力的水膜。第三章 采油化学第三章 采油化学分子量在 300万至 1200万,水解度10% 围的 三章 采油化学二、油井防蜡和清蜡蜡是 温下为固体。油田蜡从粘糊状的液体到坚硬的固体都有。(油田蜡除含固体烷烃外,还含有油质和其它物质如胶质、沥青质。)第三章 地层条件下,蜡是溶在原油中的,当原油由井底上升到井口的过程中,由于压力、温度降低,减少了原油对蜡的溶解度,蜡从原油中析出。第三章 采油化学结蜡可以分为三个阶段:析蜡阶段 、蜡晶成长阶段和沉积阶段 。若蜡从某一固体表面如钢铁表面的活性点析出 ,此后蜡便在其上不断地成长引起结蜡 , 堵塞抽油杆 、油井和管线 、 设备 , 影响油田的正常生产 。第三章 1) 稠环芳烃型防蜡剂稠环芳烃是指两个或两个以上的苯环共用两个相邻的碳原子而成的芳香烃。如:萘、蒽、菲。稠环芳烃的衍生物都具有稠环芳烃的作用, 如:甲基萘、萘酚等 。第三章 采油化学在防蜡中使用的稠环芳香烃都是混合的稠环芳香烃,这些稠环芳烃,主要来自煤焦油。例如从煤焦油截取的 232馏分中,芳香烃的质量分数至少为 中混合烃基 一种高效的防蜡剂。第三章 采油化学稠环芳香烃型防蜡剂主要是通过参与组成晶核,从而使晶核扭曲,不利于蜡晶的继续长大而起防蜡作用。第三章 采油化学原油中的胶质、沥青质是一种特殊结构的稠环芳烃,沥青质是胶质进一步的缩合物。它们是天然的防蜡剂 。第三章 采油化学胶质和沥青质是通过不同的机理起防蜡作用的:胶质能溶于油 , 它在油中参与组成晶核起稠环芳烃的防蜡作用 。沥青质是不溶于油的 , 它以固体颗粒的形式分散在油中 , 因此可以作为蜡的晶核 , 这众多的晶核不利于蜡晶的成长变大 , 从而使小的蜡晶以分散的状态悬浮在油流中而被带走 , 达到防蜡的目的 。第三章 采油化学任何一种原油都有一定数量的胶质、沥青质,它们是基本的防蜡剂,其它防蜡剂都在它们的配合下起防蜡作用。(2)表面活性剂型防蜡剂这是一类通过表面活性剂在 蜡晶表面或 结蜡表面 吸附而起防蜡作用的防蜡剂 。分为两类:油溶性表面活性剂;水溶性表面活性剂 。第三章 采油化学1) 油溶性表面活性剂油溶性表面活性剂通过改变蜡晶表面的性质起防蜡作用的 。 由于活性剂在蜡晶表面吸附使它变成极性表面 , 不利于蜡分子进一步沉积 。活性剂主要有:石油磺酸盐: K+,三章 采油化学胺型表面活性剂:第三章 采油化学2) 水溶性表面活性剂水溶性表面活性剂是通过改变结蜡表面如油管、抽油杆、设备表面的性质引起防蜡作用。由于溶于水的活性剂可吸附在结蜡表面,使它变成极性表面并有一层水膜,不利于蜡在其上沉积。第三章 采油化学失水山梨糖醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚聚氧乙烯烷基醇醚(平平加型)烷基磺酸钠第三章 采油化学水溶性活性剂可以不用外加,它可以由含蜡油与相应的化学反应剂反应生成。例如用含 使蜡中烃或非烃等可磺化物质先被磺化,随后为碱中和而生成活性剂。这些活性剂吸附在油管表面,使它变成不利蜡在其上沉积的水湿表面,达到防蜡的目的。第三章 采油化学( 3) 聚合物型防蜡剂这类防蜡剂是一类聚合物 , 其链节上的非极性链节和极性链上的非极性部分可与蜡形成共晶 , 而极性链节则使蜡晶的晶型产生扭曲 , 不利于蜡晶继续长大形成网络结构 , 因而具有优异的防蜡作用 。第三章 采油化学下面是一些具有重要作用的聚合物型防蜡剂:聚丙烯酸酯: R: 油化学乙烯与丙烯酸酯共聚物 R: 油化学聚合物型防蜡剂中支链的 的大小取决于原油中的蜡的 烷烃峰值碳数 。在通常的聚合物型防蜡剂中,当聚合物类似石蜡结构的支链的平均碳数与原油蜡的烷烃峰值碳数相近时,最有利于蜡在其上析出,可产生最佳的防蜡效果。第三章 ) 配成油溶液使用 。使用时 , 将油溶液注到结蜡段以下与油混合而起作用 。2) 制成中空的防蜡块使用 。使用时 , 将防蜡块安在防蜡管中 , 与油管一块下至油井结蜡地段以下 , 通过原油对防蜡剂的缓慢溶解而起作用 。第三章 采油化学3) 沉积在近井地带使用 。 这种方法也是通过原油对防蜡剂的缓慢溶解而起作用的 。例如向近井地带交替注入等体积甲醇和防蜡剂1~ 3%油溶液 , 关井 24h, 可使防蜡剂沉积在近井地带 。第三章 在三种类型的防蜡剂中 , 以聚合物防蜡剂发展最快 , 这是由于它效果好 、品种多 、 适应性强等特点 。2) 各种类型的防蜡剂复配使用 , 利用它们的协同作用提高防蜡效果 。3)将防蜡剂放置在地层,让它缓缓为原油溶解而在较长时间内发挥作用。第三章 油井防蜡 。维持正常生产 , 这主要体现在采油过程中 。2) 原油集输 。( 原油降凝 、 降粘 ) 降低原油凝点 , 改善原油的低温流动性 , 防止或减少原油集输过程中蜡的析出 、沉积 , 防止堵塞输油管道 , 减少传输过程中加热站的数量 , 降低能耗 。第三章 采油化学3) 柴油降凝剂 。改善柴油的低温流性 。 降低柴油的凝点 。 因为柴油在低温下使用 , 流动性变得很差 , 并且结蜡 ,这样堵塞发动机的滤网;堵塞贮油管的下流口 。第三章 已结蜡的管线、设备,最好用加热的方法如热油循环、井底加热器加热清除蜡,但也可以用清蜡剂。第三章 采油化学( 1) 清蜡剂的类型1) 油基清蜡剂这是一类蜡溶量很大的溶剂,主要为芳香烃,如苯、二甲苯、甲苯、乙苯、异丙苯,也可用混合芳香烃,如石油烃的重整馏分、煤焦油的提取物芳烃。通常使用苯、甲苯。此外还可用汽油、柴油、煤油等石油馏分。第三章 采油化学由于它们在原油的后加工过程中产生严重的腐蚀和催化剂中毒,所以禁止使用。第三章 采油化学由于油田蜡中含有极性物质 , 所以油基清蜡剂中需加入一些有极性结构的互溶剂 , 以提高清蜡剂的溶解能力 。A. 醇。如正丙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇B. 醚。如丁醚、戊醚、己醚。碳数应小于 12。 如丁二醇乙醚 、 乙二醇丁醚 、二乙二醇乙醚 、 丙三醇乙醚第三章 采油化学例:油基清蜡剂的配方成份 %煤油 45— 85苯 5— 45乙二醇丁醚 6异丙醇 1— 15第三章 采油化学2)水基清蜡剂以水作分散介质,含表面活性剂、互溶剂和碱性物质。表面活性剂的作用是使结蜡表面润湿反转为亲水表面,有利于 蜡从表面脱落 ,不利于蜡在表面再沉积。可用的表面活性剂包括水溶性的磺酸盐型、季铵盐型、聚醚型、吐温型、平平加型、 三章 采油化学互溶剂的作用是增加油 (包括蜡 ) 与水的相互溶解度 。可用的互溶剂是醇和醇醚如甲醇 、 乙醇 、 异丙醇 、 异丁醇 、 乙二醇丁醚 、 二乙二醇乙醚等 。碱可与蜡中沥青质等极性物质反应 ,产物易分散于水 , 因而可用水基清蜡剂将它从表面清除 。第三章 采油化学可用的碱包括氢氧化纳 、 氢氧化钾等一类碱和硅酸钠 、 磷酸钠 、 焦磷酸钠 、 六偏磷酸钠等一类溶于水中使水呈碱性的盐 。示例 1:第三章 采油化学示例 2:第三章 油基清蜡剂与水基清蜡剂结合的清蜡剂,即水包油型清蜡剂。油相用不含硫和氯的蜡溶剂如苯、甲苯、二甲苯或石油中芳香烃含量高的馏分,水相用水溶性表面活性剂做乳化剂。有好的清蜡效果,且有防蜡作用。2)清蜡剂与化学加热剂结合使用 油化学三、油水井防砂法1、 油水井出砂的原因油井会不会出砂,主要取决于砂层中砂粒间的胶结状况。若砂粒间没有胶结物,或虽有胶结物但数量很少强度很差,它们就会在流体的冲刷下引起出砂。第三章 学胶接防砂法等。化学胶接防砂法 是用胶结剂将松散的或胶结不牢的砂粒,在它们接触点处胶接起来,达到防砂的目的。第三章 采油化学胶结砂层中的砂粒 , 一般要经过下列几个步骤:( 1)预处理液的注入胶结之前,砂层是要预处理:若要除去砂粒表面的油,预处理剂可用液化石油气、汽油、柴油等;第三章 采油化学若为极性胶结剂准备一个极性(即亲水)表面,预处理液可用活性剂水溶液。所用的活性剂应是那些亲水的活性剂如烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚于极性胶结剂能很好地润湿极性表面,因而有较好的胶结效果。第三章 采油化学( 2) 胶结剂的注入目的在于将胶结剂注入到要胶结的砂层中去。由于砂层的渗透性不均质,故胶结剂将更多地沿高渗透层进入砂层,影响防砂效果。第三章 采油化学为了使防砂胶结剂均匀注入,在胶结前可先注一段分散剂。分散剂是这样一种物质,它可以降低高渗透层的渗透率,从而使砂层的渗透率拉平,因而胶结剂可以比较均匀地进入砂层。例如异丙醇、柴油和羟乙基纤维素的混合物就是这样一种分散剂。由于乙基纤维素可在柴油中溶胀,所以当把它注入砂层时,它将更多地进入高渗透层,从而引起高渗透层渗透率的下降。可见,为了提高防砂效果,是应该注意分散剂的使用。第三章 采油化学( 3) 增孔液的注入由于对砂粒起胶结作用的胶结剂是沾在砂粒接触点上的胶结剂。在砂粒孔隙中的胶结剂是不需要的,因它固化以后引起砂层的堵塞,降低胶结以后砂层的渗透率。因此要用增孔液将这部分多余的胶结剂推至地层深处(但不溶解胶结剂)。例如柴油可作增孔液,因为它们是非极性物质,不会溶解极性物质,并且由于砂粒表面是亲水表面,煤油和柴油不会将胶结剂全部带走。第三章 采油化学( 4)胶结剂的固化对不同的胶结剂有不同的固化方法,主要用化学方法。胶结剂固化以后,就可将砂粒胶结住,达到防砂的目的。有些胶结剂固化时需要高温,则要用井底加热器或通入蒸汽、热空气等。第三章 1)酚醛树脂一种是地面预缩聚好的热固性酚醛树脂。这种树脂用 10%的盐酸作固化剂。因盐酸使之迅速固化,因此盐酸是在增孔以后再注入的。另一种是地下合成的酚醛树脂,这种树脂常用 2而使酚醛树脂固化。第三章 采油化学在地下合成的酚醛树脂中,苯酚、甲醛、: 2: 于这种形式的酚醛树脂需在地下进行缩聚,因此,只适用于高于 60℃ 的地层。( 2) 水玻璃可先分散在柴油中注入砂层,再用 溶液将它固化。第三章 采油化学( 3) 可依次向砂层注入水玻璃 、 增孔柴油和盐酸 , 即可在砂粒接触处生成然后升高地温 , 使硅酸脱水生成 2O + 油化学( 4) 水泥水泥是一种很好的胶接剂 , 但水泥的颗粒太大 ,不易进入较深的砂层 , 因此 , 它不同于前面涉及的胶结剂 。在防砂中 , 水泥常以两种形成使用:一种是水泥砂浆。水泥砂浆是将水、水泥、石英砂按 1: 4的质量比配成,它主要用于填充亏空的砂层,形成人工井壁。第三章 采油化学另一种是水泥熟料。由石灰石和粘土按一定比例烧结而成。若将块状的水泥熟料粉碎到一定的粒度既可用于防砂,也可用于填充亏空的砂层,水泥熟料的颗粒间可在水作用下互相胶结起来,用于人工造井壁。目前主要使用树脂、 水泥作防砂胶结剂。第三章 采油化学[井例 ] 有一抽油井 , 采油段在 1882— 1888m,出砂严重 , 常常因为卡泵而停产 。 油层温度63℃ , 故采用地下合成法 。 在防砂施工中 ,依次向地层注入 12 氧乙烯壬基苯酚醚 0%的盐酸 、 1
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本文标题:第三章-采油化学-化工
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