生物表面活性剂在油气田开发中的应用.doc

生物表面活性剂在油气田开发中的应用雷唤群(荆州市天合科技4L-v-有限公司434000)卢军(湖北农学院434003)摘要本文概述了生物表面活性剂的分类及其来源，重点讨论了生物表面活性剂在原油破乳、乳化降粘和提高原油采收率等方面的应用。关键词 生物表面活性剂 分类制备原油破乳提高采收率应用x、 t1前言微生物在一定条件下可将某些特定物质转化为具有表面活性的代谢产物，即生物表面活性剂。生物 表面活性荆具有降低表面张力和界面张力的能力，加上它的无毒，生物降解性能好等，使其在一些特殊工 业领域和环境保护中受到重视，并有可能成为化学合成表面活性剂的替代品或升级换代品。本文主要介 绍生物表面活性剂在石油工业中如何提高石油采收率、清除油渣、乳化、工业WO或OW乳状液的破乳 等方面的应用?o2生物表面活性剂分类“2 生物表面活性剂具有合成表面活性剂特性，生物表面活性剂根据其亲水基的类别可分为以下五种类型：(1)糖脂系生物表面活性剂 糖脂与磷脂形成复合脂成为连接脂和糖的桥梁，从化学结构看，它们由脂肪醇或脂肪酸形成的复杂脂。根据这种糖脂的结构可分为四类：存在于动物体内的鞘氨糖脂类；存在于植物体内植物糖脂类；存在于植物与微生物体内的甘油糖脂类；作为构成单位不具有鞘氨醇、甘油的其它糖脂类。 (2)酰基缩氨酸系生物表面活性剂 大致分为硫放线菌素类和脂氨基酸类，以氨基酸或低聚缩氨酚作亲水基，它广泛存在于各种微生物、植物、无脊椎动物的消化液中。 (3)磷脂系生物表面活性荆 这是磷脂与糖脂在复合脂中形成的一大领域，大致有甘油磷脂和鞘氨磷脂两大类。甘油磷脂以磷脂肪酸为骨架由具有羟基的各种化合物组成。 (4)其它生物表面活性剂 它由包括所有脂肪酸的脂肪酸系生物表面活性剂和离子系生物表面活性剂两类。其中前者主要成分为多糖蛋白质一脂质，后者为多糖脂类。3生物表面活性剂在油气田的应用 目前，用于EoR(提高原油采收率)的表面活性剂主要有石油磺酸盐和木质素磺酸盐，由于其应用成本问题，故寻找一种经济便宜的替代品势在必行，现在世界各大石油公司都致力于微生物法生产表面活性 剂助表面活性剂及其在MEOR中的应用。31MEOR(微生物采油)中的应用 微生物采油是将地面分离培养的微生物菌液和营养液注入地层，或单纯注入营养液激活油层内微生物，使其在油层中生长繁殖，产生有利于提高采收率的代谢产物，以提高油田采收率的采油方法。MEOR 的概念由BecRmanl926首先提出，但是一直到20世纪50年才由Bell进行了一系列实验，证明微生物能 产生生物表面活性剂等产物提高原油采收率”。311MEOR机理、MEOR的核心机理就是微生物产生的生物表面活性剂会降低油水界面张力，减小水驱油毛细管力，提高驱替毛细管数，同时生物表面活性剂会改变油藏岩石润湿性，从亲油变成亲水，使吸附在岩石表面上286的油膜脱落，并使油藏的残余饱和度降低，从而提高原抽采收率“ 。312MEOR的优点 根据平均估算，世界范围内的油田经过二次和三次采油之和仍有约60的原油未能采出，地层中剩余的原油总量远超过能够发现的新储量“。故这巨大的剩余油潜力是强化采油技术包括用微生物提高 采收率在内的目标，MEOR有明显的优势，微生物以水为介质，以糖蜜作营养成本低，实施方便，以吞吐方 式对单井进行处理，可解决远井，枯竭井的生产问题，提高孤立井产量和边远油田采收率。运用不同菌种， 微生物或微生物产品可解决油井生产中许多问题，如降粘、防蜡、解堵、调部、封堵等”“。3 13 MEOR方法将生物表面活性剂应用于EOR，有两种可能被采用的方法。将浓度低并能产生表面活性剂的活微生 物连同合适营养基质注入油层，促其在储层中传播，微生物在储集层内细胞一油界面上产生表面活性剂， 关井一段时间后，水驱替采收油层中滞留的原油，该方法称地下法MEOR。驱油用生物表面活性剂用生 物法在地面的工厂培养生产，经过分离纯化后，以与水驱一样的方式注入地层，此即地面法MEOR。这两 种方法都基于同一原理，即降低储层油一水界面张力，不同之处在于将生物表面活性剂引入油层的方式。 从已有文献报道的现场实验结果看：地下法MEOR投资小，经济，能耗低；地面法MEOR耗能大，但较灵 活，技术上困难大，二者各有缺点，只有对具体油层的特性和原油价格作出正确判定后，才能决定采用哪种方法“1。314MEOR面临的困难MEOR在理论上和实践已取得了一些效果，但也有其自身的缺点，MEOR技术推广应用难度大的主 要原因之一就是这些方法特别是对于高温(89)或含盐量高(10)的油层不见效，原因可能是对该 特定油层的最佳微生物选择有误，高温时有的微生物已失活或活性剂效果不好，此外，表面活性剂在盐水 中不能沉淀也可能是原因之一。由于微生物或活性剂注入前需进行配伍性测试，及合理工程设计，若做的 不够，导致地层堵塞，有可能得不偿失，目前困扰vIEOR的关键问题之一是作用机理尚不完全探明，可靠 的预测现场过程的地层模拟技术还未开发，特别在国内，我国从60年代开始微生物采油技术研究，进展较 慢。上世纪80年代末90年代初国外微生物采油公司进入中国市场，客观上推动了国内该项技术的发展， 也取得了长足的的进步，但与世界先进水平相比还存在很大差距，如菌种单一，理论研究不够，室内机理研 究不全面等4-10】。315MEOR展望目前MEOR成为一个热门的研究课题，机理研究等正逐步加强，现在人们认识到，由于水的利用率 低，高温高压和高矿化度的条件对细菌生长不利，为此石油微生物学家试图寻找既能抑制不利于采油的细 菌又能促使采油菌生长和繁殖的方法“3。找出油藏中适合采油的细菌，采用MEOR新方法使其生成生物 表面活性剂，改变常规水驱作业中注入水波及状态”1。激活本源微生物，并找出合适的营养物使其旺盛生 长，以获得高原油采收率”J，此外寻找合适细菌对深井海上油田进行开采“”。32乳化用生物表面活性荆生物表面活性代谢物本分国两类：低分子量表面活性剂，如糖脂中鼠李糖脂，槐糖脂，海藻糖脂等，它 们可将油水界面的Y降至12mNm，可以形成乳状液，故生物表面活性剂可用于EOR。其外在处理炼 油废水的活性污泥处理池中，若加入鼠李糖脂，污泥中正构烷烃可在两天内完全分解，另外一类是两亲多 糖生物乳化剂。其主要特征是对油水界面有很强亲合力，形成乳状液，故其常作乳状液稳定剂，会使油滴周围形成一层稳定膜，阻止油滴聚结。如清洗石油贮槽和油库，另外可使稠油乳化在水中，这时重油的运输和重油乳化后作燃料以节约能源方面均有重要意义。当然，乳化作用生物表面活性剂也有值得改进和 研究的地方，很多产品未能形成工业化水平，目前已知的工业品除Emulsan外还不是很多。研究的深度也 不够，也许出于工业保密的原因，目前这方面文献不是很多” 。33生物破乳用表面活性剂在石油收和加工中，可能会出现乳状液(wo或ow)这些乳状液破乳很重要。不管采取何种EOR方 法，从油层中抽出的基本上都是复杂的乳状液，且很稳定。另外处理焦油砂时，往往形成ow乳状液。已 经经过实验证明了，经过汰洗的微生物具有模型烃，水乳状液和复杂的wo和0w油田石油乳状液破乳的287活性。破乳活性与细胞表面有关，细胞表面的功能团和其亲水憎水平衡起着决定性作用。在此基础上，根据聚要选择微生物作乳化剂或破St,N或者作一般用途的生物表面活性剂。生活破乳剂成功的与化学合成破乳剂竞争。两者活性相近，从生产生物破乳剂的经济性和破乳方面 上应用出发，我们期待更好的破乳剂以及更全面的应用 。4小结微生物生长繁殖的代谢产物一生物表面活性剂，可应用于提高原油采收率、乳化、破乳等方面。但在 作用机理、工业化等方面略有欠缺，由于其独特的特征和经济性，我们有理由相信，未来它在油气田开发中 将会更广泛的应用。参考文献 1方云等编译生物表面活性剂：中国轻工出版社1992 2刘程等编著表面活性剂应用大全：北京工业大学出版社1992 3肖稳发等编著表面活性剂一油气田开发中应用：中国地质大学出版社2001 4雷光征微生物采油技术的研究与应用：石油学报2001 3(2)：56-61 5金佩强等译MEOR新技术一减缓产量下降，延长油田经湃开采期限国外油田工程2001 7(7)：l9(63：v文武等微生物驱油矿场试验及效果分析油气地质与采收率2001 4(2)：61-63 7张廷山等微生物降解稠油及提高采收率实验研究石油学报2001 1(1)：5457 g薛峰译激活本源微生物提高原油采收率的实验研究国外油田工程2001 2(2)：15 9宫景华等石油微生物中有利于采油的微生物国外油田工程2001 4(4)：1-6 103彭裕生等微生物提高采收率的矿物试验石油工业出版社1997 1lJ梁治齐编功能性乳化剂与乳状液中国轻工业出版社2000年4月环氧化合物使用中的安全对策昊洪特于兵川(湖北农学院环境工程系434103)摘要本文叙述了环氧化合物中应用最广的环氧乙烷的理化性质，并综述了 其主要化学反应活性，详细探讨了环氧乙烷使用过程中有关爆炸、火灾、生理危害 及其对策，提出了使用中的安全对策。关键词环氧乙烷物理性质化学性质爆炸自聚对策Ko1概述环氧乙烷(EO)是生产表面活性剂的重要原料，有18大类3000种衍生品，我国EO衍生表面活性剂 有300种左右。主要是化纤油剂单体，医药和化妆品原料，高档纺织染整助剂，高档皮革、塑料和造纸助 剂，破乳荆，农药乳化剂扩散剂，匀染剂。乳化荆。近几年又开发了硬质P