高分子生物驱油剂项目技术总结报告.doc

高分子生物驱油剂项目技术总结报告山东胜通集团股份有限公司二八年十二月高分子生物驱油剂项目技术总结报告1、前 言生物高分子驱油剂是以生物酶为主要原料，利用生物吞吐生产工艺合成的一种多组分复合型非粒子表面活性剂，主要用于油田三次采油，其主要创新点是利用微生物吞吐采油技术，培养耐温、耐盐、耐重金属离子的菌种，使细菌发酵液的配置与油水界面达到完美的配伍性，从而提高采油率，该项目技术达到国内领先水平。2、立项依据与设计指导思路2.1国内外发展现状及产品技术性能水平与国内先进水平比较我国在60年代末已开始对微生物的研究，并在80年代已筛选出了多种生物表面活性剂。表面活性剂在采油中的应用已扩展到小规模成片油田,对地面法和地下法均进行了尝试，即用生物表面活性剂注入地下或在岩石中就地培养微生物产生生物表面活性剂用于强化采油。进入90年代以来，加快了微生物采油技术的研究步伐，新型调剖堵水剂黄原胶的研究已取得实用性成果，开发研究出的新菌种能降低原油界面张力60%，而且具有耐压24 MPa。近几年来，先后从美国、加拿大引进微生物产品和微生物采油技术，从多方面来加快我国微生物采油技术的发展，但这些产品在现场试验中难度很大，投入费用也很高，中间环节出现问题，都可能导致整个工作的失败。目前我国在三次采油中用化学药剂主要有缓蚀剂：阻垢剂、无机凝聚剂、复合型无机高分子絮凝剂等，这些化学品主要用于水处理，并具有增粘的效果。与这些油田水处理剂相比较，高分子生物驱油剂具有稳定性好，抗盐性强、成本低等特点，在技术上优于上述产品，因此无论从社会效益和经济效益、环境效益上考虑，本产品是一种极有竞争力的产品。2.2本产品国内及本地区的主要是生产厂家及研制开发情况我国早在80年代就年开展了微生物驱油的研究，进入90年代以来，加快了微生物采油技术的研究步伐，新型调剖堵水剂已取得实用性成果。近几年，先后从美国、加拿大引进微生物产品和微生物采油技术，从多方面加快我国微生物采油技术的发展。经过资料表明：经济效果显著，投入产出比14至16。 增产的最佳有效期812个月（最高达18个月）。现场施工中，单井每次处理注入菌种量为53.0102.2 L;单井平均每次注入菌种量为113.6151.4 L。于是针对油田三次采油的技术问题，国内一些科研单位都在进行生物采油方面的研究。中科院、南开大学和克拉玛依石油化工研究院多家科研机构参加了与油田有关的联合研究工作，为室内试验尽快转入矿场试验进行了大量的实验，掌握了基本的菌种培育技术，拓宽了技术应用领域。石油勘探开发研究院研究开发了适合原油开采的HEA系列水基降粘剂及ORV系列油基降粘剂。ORV系列油基降粘剂系由含较强极性基团的高分子聚合物和其他助剂组成，分子中极性较强的极性基团可与稠油中的胶质、沥青质分子的极性基团形成氢键，因此，对稠油具有较好的降粘效果，适用于含水较低且粘度较低的稠油体系的开发。室内评定结果表明，该降粘剂对冀东104-5区块稠油（样品在400C下粘度7.5 Pa.s），在300 mg/kg加料量的情况下，降粘率只有70%以上。石油大学开发出了适合辽河油田和胜利油田孤岛特稠油GL系列乳化降粘剂，将研制出的GL系列稠油乳化降粘剂应用于辽河、胜利特稠油的降粘，取得了显著的效果。辽河油田锦州采油厂1995年率先开展了将微生物处理技术用于针对稠油中胶质、沥青质组分的研究，1996年进入矿场试验阶段，19961997年先后在辽河油田进行微生物吞吐26井次，取得良好效果。综上所述，三次采油是扩大石油资源利用的重要途径，然而由于其性质的特殊性，是目前国内外所关注的问题。我公司研制的高分子驱油剂有效的在改善油藏条件下的实用性和经济性，从当前的研究状态来看，是一种高效率、低能耗、低成本的开采方法，它的研制开发会带来一定的经济效益、社会效益和环境效益。该项目产品科技含量高，符合国家的产业政策，它的开发成功，必将解决原油田聚合物用清水配制的问题,实现污水配置化，大幅度减小油田对各种聚合物配置的工作量和节约油田三次采油的成本，为降成本而大规模实施三次采油技术创造了条件。据了解，油田在利用聚合物驱油过程中，基本上采用清水配制聚合物注入地层的方法，该技术一方面要开采地下水，另一方面使油田采油污水达标排放。现在采油技术应用与剩余污水处理等方面的矛盾越来越突出，严重制约着聚合物驱油技术的发展。因此，污水配制聚合物注入才是一条解决此问题的有效途径。据专家介绍，未经处理的污水配制聚合物溶液的粘度存在着不同程度的降低，主要是由于污水的含盐量高，污水中的活性物质对聚合物的降解导致粘度达不到要求。我公司针对油田三次采油要求，经过反复试验，研究开发出高分子生物驱油剂产品，很好地解决了上述问题，该产品是以生物酶为主要原料，经特殊工艺合成的一种具有表面活性剂的高分子物质，注入地下后能够降低油水界面张力、改善原油的流动性、降低原油黏度，凝固点、降低污水含油量和COD。2.3在建设生产能力本项目已完成小试，现进行中试放大阶段，项目完成后，达到批量生产阶段，达到年生产能力2000吨/年的产业化规模。2.4项目知识产权情况介绍本项目是我公司与中国石油大学联合开发成功的，项目成果知识产权归山东胜通集团股份有限公司和石油大学共享。3、项目研究内容3.1项目的技术原理、技术路线与方法（1）项目的技术原理本项目产品是一种具有表面活性的生物高分子驱油剂。一方面具有化学表面活性剂的共性，另一方面又有稳定性好、抗盐性较强、受温度影响小、能被生物降解、无毒、成本低的等特点。在采油中将驱油剂配成的溶液注入地下，以此提高原油的采收率。其机理是：降低油水界面张力；利用有机溶剂改善原油的流动性；降低原油粘度、凝固点；能够降低污水含油量和COD。本产品的作用是基于它的两种特点：长链(线)状的分子结构和分子中含有大量活性基团，它是细菌发酵后产生的多糖物质的特性决定的，这种多糖物质与水结合后增加水的粘度，同时又具有表面活性。当该物质注入地下后，既可提高注入水的粘度又可以降低油水界面张力，因此细菌及生物表面活性剂的应用，可以大大降低采油技术的成本，通过合理配方，以减少表面活性剂损失，降低采油费用。（2）技术路线 冷却灭菌预热配比 接种稀释合成发酵入库包装检验（3） 项目技术方案根据油藏不同的物理、化学性质和地质条件，研究本产品在相关条件下在高粘度稠油中的开采方法。从筛选出细菌体进行创新研究，注入油层后产生对油质稠油程度进行对比分析，确定菌体标本，提高原油采收率。 本产品是一种具有降粘和离子扩散的非离子型表面活性剂，这种活性剂经过油层后，使岩石表面驱除稠油，有效的抑制粘土膨胀，防止油层的二次污染。完善上述内容，需要经过大量的研究和实践，根据聚合物驱油机理、聚合物的流变学，驱油实验研究，形成生物驱油方案优化、关键技术及经济评价技术，作为本项目今后产品的主攻方向。 3.2 试验过程与研究方法通过攻关研究，目前该技术已基本成熟配套，形成从室内筛选、性能评价、油藏工程方案优化设计、现场实施跟踪调整和评价的技术配套措施。 建立完善室内试验研究配套技术。通过大量的室内试验研究，制定了适合油区油藏特点的聚合物产品技术质量指标，以此标准对每批驱油剂产品的基本物化性质的测定和稳定等性能进行评价。建立复合驱配方设计技术。包括：界面张力试验、活性剂筛选、化学剂吸附损耗试验、溶解性试验、配伍性试验和驱油试验等内容。研究制作的界面张力等值图，既可对单一活性剂性能进行评价，又可对复合体系进行优化。 矿场实施跟踪分析。通过技术攻关，形成了生物驱油和复合驱油的方案编制、矿场实施调整、跟踪分析评价技术。包括油藏提高采收率方法筛选和潜力预测技术，水驱后油藏精细描述技术，化学驱油方案优化、实施监控及调整技术，化学驱油动态综合研究及技术经济效益评价等。 3.3总体性指标与国内外同类先进技术比较该项目是我公司根据我国三次采油的发展趋势，和中国石油大学联合研制开发的高新技术产品。在项目的研发过程中，我们与石油大学对项目进行了攻关，取得了小试的成功，在技术可靠性、生产工艺的可行性、市场需求等方面做了大量的工作，并对国外技术进行了充分的剖析，经过了大量的试验，已取得了中试的突破性成果，产品经南京大学现代分析中心检验，各项技术指标已达到同类产品标准，技术处于国内领先水平。3.4项目技术分析生物驱油技术是一项大的系统工程，比注水开发要复杂的多，为了使这项工作能够顺利地开展，并达到增加采收率的预期目标，需要将生物驱油的各个环节有机地联系起来，成为一个整体。我们的备用方案是（1）霉菌合成后溶液性质如基本物性参数、流变性、稳定性等；（2）驱油试验及试验方案，确定用量等。 通过大量的室内试验研究，制定了适合胜利油区油藏特点的驱油剂产品技术质量指标。建立复合配方设计技术，包括：界面张力试验、活性剂筛选、化学剂吸附损耗试验、溶解性试验、配伍性试验和驱油试验等内容。据最新研究表明，细菌及生物表面活性剂的应用，可以大大降低微乳技术的成本。今后研究的重点是：通过改变微乳液配方，以减少表面活性剂损失，降低采油费用。根据本产品的技术特点，形成了一套生物驱油、现场实施调整、跟踪分析评价技术系列方案。包括油藏提高采收率方法筛选和潜力预测技术等，这些方案为对本项目参数的调整优化奠定了基础。技术指标项目技术指标外观黑色均匀流体密度（g/cm3）1.3-1.6PH值（1%） 7-11阴离子活性物含量51表面张力（Mn/m）41界面张力（Mn/m）9.0103降粘度率%804、关键技术与创新点4.1项目关键技术该项目的关键技术是：调整配方，降低表面活性剂使用浓度；培养耐温、耐盐、耐重金属离子的菌种；寻找一种新的合成工艺。关键技术说明：生物高分子驱油剂是油、水、表面活性剂的混合物，具有热力稳定的分散作用，在原材料的配比中，由于这种位置在驱油中的机理很复杂，如改变岩石的润湿性、改变油水截面的粘度等，在配比中，首先考虑到的化学活性、配置成液体流动性的影响等因素，另外岩石的吸附作用渗透性的减弱、重力等因素也都限制了它的应用，因此通过改变驱油剂配方，降低表面活性剂的使用浓度而达到很高的采收率已是在配比中的关键因素，在实验中，我们首先筛选出5种原材料进行互相搭配后，生成的菌体培养成表面活性剂，又分别进行现场试验，结果用盐水、糖等培养的生物活性剂，在温度270度的条件下性能稳定，和各种水质相配置，能够达到理想的效果。生物驱油剂的生产技术局限性在于微生物在温度较高、盐度较大、重金属离子含量较高的油藏条件下易于遭到破坏，微生物产生的表面活性剂和生物聚合物本身有造成沉淀的危险性，并且培养微生物的条件不易把握。因此，培养耐温、耐盐、耐重金属离子菌种是生产工艺中的关键，因此我们经过试验发现，在容器罐中灭菌后接种的一种物质，当温度升高115时开始保压30分钟后进行冷却，当罐温降到6070时，取样检测含糖量、PH值=6.5-7.5。罐温降至361 ，关闭冷却水，进行接种。发酵12小时左右，当含糖量100mg/dl时，进行补糖，半小时后，罐内PH值不再下降，OD值平稳不再生长，检测含糖量为零后，即可放罐。这种经过合成的生物聚合物能够在高温高压下生存。据试验，生物高分子驱油剂能够将原油采收率提高到15%左右。 传统的三次采油常用的聚合物是聚炳烯酰胺，聚炳烯酰胺主要起增加流体粘度的作用，但由于聚炳烯酰胺具有抗盐能力差的缺点，因此，在油田应用时通常要求用清水配制，这样就增加了油田实施难度，同时也提高了含聚合物流体的注入成本。在研制该产品中，首先参考其它同类产品的性能特点，寻找一种能够适合于环保、又具有抗盐性能的高效新型的聚合物，通过研究我们发现生物多糖经过与一种催化剂合成后，形成一种渗透力强，乳化力高的表面活性剂，这种表面活性剂性质温和，不含浓烈的酸或碱，与水结合后，因为分子作用，可有效的改善油水的流动比，扩大波及的体积，具有降解油的粘度，具有降低油水界面张力与乳化性能，要实现产品这种性能，关键是寻找一种新的合成工艺，因此我们在工艺选择上，首先改变传统的能量交换方式、反应条件，设计出恒温合成工艺，使生产流程大大简化，达到了理想的效果。4.2项目的技术创新点在项目技术创新点主要集中在：（1）首先在原材料配方中找出有较强极性基团的高分子聚合物，使这种物质有很高的抗盐能力，并对稠油具有较好的降粘效果；（2）利用微生物吞吐采油技术，培养耐温、耐盐、耐重金属离子的易培养菌种，拓宽技术应用领域；（3）根据同类生物驱油剂的不同特点，重点研究细菌发酵液的配置与油水界面的配伍性。 本项目是一种多组分复合性的非离子型表面活性剂，在三次采油中把本剂进入油层的深部，与地层的热能一起发挥驱油和降粘作用。产品的渗透性和扩散功能使吸附于岩石的油膜从岩石表面脱离和扩散而采出；其次本产品驱油剂进入地层后与原油接触，降低油水界面张力，形成水包油乳状液，降低稠油粘度，降粘率达80%以上；驱油剂与岩石表面接触，使岩石亲水，降低流动阻力。本项目产品在三次采油中是一项较为成熟的技术，但依然存在热损失大和能量利用低等一系列问题，并且石油中的有用性物质也容易遭到破坏，因而大大限制了该产品的应用。改变配方，提高产品的浓度，使本产品直接与油水发生作用，使得油层内的流动能力增加，进一步提高油层的产出能力，为了提高产品浓度，我们做了大量的工作。首先在原材料配方中找出有较强极性基团的高分子聚合物，使这种物质有很高的抗盐能力，并对稠油具有较好的降粘效果，试验评定结果表明，该产品的驱油效果良好，采收率比原来提高27%。本项目产品已在胜利油田得到成功应用，与其他三次开采技术相比，它具有适用范围广，工艺简单，投资少，见效快，无污染等特点。它甚至可在7.5%(质量分数)的高盐度下,温度达80，压力达10.3 MPa下的石油储层的条件下采用。该产品技术局限性在于微生物在温度较高、盐度较大、重金属离子含量较高的油藏条件下易于遭到破坏，微生物产生的表面活性剂和生物聚合物本身有造成沉淀的危险性，并且培养微生物的条件不易把握。公司科研人员在实验室试验中发现，利用微生物吞吐采油技术，能在聚合物驱油技术的基础上，提高原油采收率5个百分点左右。因此该技术的发展方向是培养耐温、耐盐、耐重金属离子的易培养菌种，公司科研人员经过潜心研究，在石油采出液中取得微生物样本256个，通过实验室培养，有针对性地优选出12株能够提高原油采收率的微生物菌种。 去年八、九月间，首批筛选出的5株自然菌经相互搭配后，陆续进入矿场试验，共对13口油井注入菌液24.5吨，关井3至5天左右后开井开采。在约半年的生产周期中，增油效果明显。我们在基础性研究上有了新开端,又与石油化工研究院多家科研机构参加了与油田有关的联合研究工作，为室内试验尽快转入矿场试验发挥了积极作用。掌握了基本的菌种培育技术，研制出了油田专用系列菌种，拓宽了技术应用领域。由于同类生物驱油剂在用途中具有不同的特点，因此在研究本项目生产中不再是简单的驱油问题，它需要根据油藏实际情况和形成乳化液的状况来合理地确定生产工艺。在工作中重点研究油水界面性质、不同化学剂间的配伍性如互相作用及其协同效应。与细菌发酵液配置的溶液往往带入含有盐份和化学成分，当注入地下后，由于温度的作用，使本产品发生化学变化，驱油效果降低，因此在提高采收率的过程中，通常要不断地调整注入浓度和菌种配方，以达到将高粘油逐步驱出地层的目的。5、推广应用的条件和前景5.1项目产品可靠性经用户试用情况信息反馈表明，本产品是在实际使用条件下可靠性强、耐久性、安全性强的产品，产品质量稳定，在应用中降低采油成本，减少环境污染，在同类产品中占有绝对的优势。5.2本项目产品的主要用途本项目产品是一种新型的高分子生物驱油剂，它是菌种在特定的条件下生成的一种表面活性剂，主要用于油田三次采油驱油，提高采收率。5.3主要使用行业的需求量根据统计资料分析表明：用本产品进行三次采油投入与产出的比是1：1126，仅胜利油田的年需求量就在