高效低浓度磺酸盐的合成及在胜利油田的应用

高效低浓度磺酸盐的合成及在胜利油田的应用

0多组分磺酸盐原料路线原油开采的范围广泛，通常分为两种类型：热采法和非热采法。蒸汽驱属于热采法,在美国是发展最快的EOR方法。国内的“三次采油”大都采用化学驱(包括聚合物驱、活性剂驱和碱驱),属于非热采法从70年代至今,人们一直在寻找对强化采油最有效的磺酸盐。Doe等最先系统研究了单、双、三取代直链烷基苯磺酸盐与界面张力的关系用苯和C面对单纯的磺酸盐和重烷基苯磺酸盐遇到的问题,以及强化采油对磺酸盐的迫切需求,最早的石油磺酸盐又引起了人们的注意,目前在胜利油田、克拉玛依油田、大港油田等地都在开展先导试验。石油馏分来源丰富,原料成本也低,但通过先导试验发现了不少亟待解决的问题,如:①产品中残留大量未磺化油,有效物含量低;②石油馏分组成复杂导致石油磺酸盐组成复杂,适用范围窄,配方研究和评价工作量非常大,品种繁多,但每个品种产量很少;③原油来源和炼制工艺均会改变石油磺酸盐的组成,使产品性能波动等。近年来,人们在组成分析上下了很大工夫,但因石油磺酸盐的组成比重烷基苯磺酸盐更复杂,只能用HPLC法测定含量从大庆油田试用国外烷基苯磺酸盐ORS-41开始,国内的磺酸盐研发工作已经走了很长的路,过去的应用主要针对大庆整装油田的三元(ASP)和二元(SP)复合驱。胜利油田的构造和物性更复杂,不同区块需要不同的磺酸盐,磺酸盐品种和用途的多样化给开发工作带来了新的难题和机遇。本文介绍的多组分磺酸盐原料路线的特点是,使用不同碳数的纯芳烃或石油馏分,通过调节馏分油的组成来避免原料来源波动对产品的影响,所得产品有长短不一的的亲油烷基侧链,在油水界面上容易致密地排列,因而适用范围扩大。石油化工科学研究院最近开发的3种多组分磺酸盐,分别是多环芳烃磺酸甲醛缩合物钠盐和单环芳烃磺酸钠盐混合稠油乳化降黏剂S-5,多碳数长链烷基苯磺酸盐混合高温泡沫剂FS-411和石油磺酸盐和烷基苯磺酸盐混合超低界面张力表面活性剂SL-7。本文结合在胜利油田的应用实例,对这3种磺酸盐作简要介绍。1油乳液s-51.1s-5与单纯模型化合物的协同乳化降黏剂n和a的合成S-5的原料为含多种单环芳烃和双环芳烃的馏分油,S-5中既有单环芳烃(如烷基苯)磺酸盐,又有多环芳烃(如烷基萘)磺酸盐缩合物,且二者都是复杂的同系物。S-5与单纯的模型化合物作为稠油乳化降黏剂的性能对比见表1。其中A是一种单纯的单环芳烃磺酸盐(异构十二烷基苯磺酸钠),N是一种单纯的多环芳烃磺酸盐缩合物(萘磺酸钠甲醛缩合物)。表1所示两项指标说明:①N和A混合使用好于单独使用,②组分更复杂的S-5乳化稠油的稳定性好于N+A。多组分磺酸盐在油水界面上间隔吸附,磺酸盐层更致密,油滴不易聚并,因此乳化稠油更稳定1.2热处理前后乳化稠油黏度的测定将20%的S-5水溶液置于高压密闭容器内,在350℃下热处理3h后以0.3%的加剂量、油水质量比7∶3配制乳化稠油,测定乳化稠油的黏度(50℃),并与热处理前的测定结果比较,结果如表2所示,二者无明显变化。1.3乳化稠油黏度测定将S-5溶于含一定量钙镁离子、总离子浓度为10000mg/L的硬水中,测定30℃和60℃下的乳化稠油黏度。由表3所示结果可知,乳化稠油的黏度随着水中钙镁浓度的升高略有提高,但钙镁总浓度达700mg/L时,乳化稠油黏度的上升趋势变得很小。1.4s-5与热水驱油效果的对比驱油实验分为两组,岩心温度分别设定为60℃(油层温度)和100℃,注入液温为200℃。主要测试采收率和最大驱动压差,所用岩心孔隙体积为105cm由表4所示结果可见:①单纯的热水(蒸汽)驱的采收率不高,见水快;②注汽过程中加入S-5能大幅度提高采收率,在驱油温度为60℃和100℃的两组驱油实验中,采收率比热水驱分别提高18.4%和19.3%;③热水驱后再注S-5水溶液,能使采收率再提高10%和9%;④注蒸汽时注入S-5可以显著降低注汽压力。综上所述,S-5可用于开采非碱敏稠油油藏,能大幅度提高采收率。1.5单井实际运行效果2000年在胜利油田进行S-5驱现场试验。在滨南单6东、单2、单10块累计应用17井次,其中伴蒸汽注入8井次、作为前置液注入9井次。降低注汽压力0.5~2.0MPa,单井平均增油达575t,累计增油9775t。在草南块累计应用22井次,注汽压力下降1.0~1.8MPa,改善了稠油在井筒中的流动性,单井平均增油490t,累计增油10780t。在草104块、陈375块、单90块累计使用12井次,伴蒸汽注入或作为前置液注入,注汽压力下降幅度达1.5~2.2MPa,确保了采油设备的正常运行和注汽量的完成。按可比资料计算,采油井单井平均增油达450t,累计增油5400t。2fs-411是对春季泡沫的驱油剂2.1的磺化原料FS-411的磺化原料是烷基为C2.2多种产品的阻力因子的对比表5是同样条件下FS-411的小试和中试产品与多种市售发泡剂产品的阻力因子对比。蒸汽驱线性模型用石英砂填制而成,渗透率为20.4μm2.3fs-1333-蒸汽接收剂采用蒸汽、氮气注氮,在保证初注产油量无增在胜利油田现河采油厂C20区块已实施多轮次蒸气吞吐的4口稠油井进行了FS-411现场试验。在试验井同时注入蒸汽、氮气和泡沫剂。蒸汽质量流量为18~20t/h,单井注蒸汽量在2000t以上。注入泡沫剂10t,注入质量流量0.4~0.5t/h,段塞浓度0.4%(按有效物含量计)。氮气流量500mC20-9-N9井也采用段塞式注入,注蒸汽12小时后注入第一个泡沫剂段塞(0.4%)5t,注剂2小时后持续注入氮气。第一个段塞注入后16小时后再伴蒸汽注入第二个泡沫剂段塞5t,继续注入蒸汽及氮气(106h,注氮量47700m现河采油厂现场试验结果表明,注入FS-411使日产油量上升,含水下降。在蒸汽吞吐过程中,注入数吨该泡沫剂可增产原油数百吨,经济效益显著。另外,在孤岛采油厂低吞吐轮次高含水稠油油藏的蒸汽吞吐现场试验中,注入FS-411后日产油量增幅也达到4t/d,含水量下降约10%。3sl-7是表面活性剂，具有低界面张力3.1油层用抗矿盐SL-7的原料是馏分油和烷基苯,这种磺酸盐具有耐高温和抗矿盐的特点,适合在油层温度和地层水矿化度均较高的条件下使用。由表8可知,单独使用馏分油或烷基苯制备的磺酸盐的界面张力均高于SL-7。3.2sl-7表9所示结果说明SL-7的适用性较广,用胜利采油厂、现河采油厂和胜利油田外输原油测定的油水界面张力均达到了103.3表面活性剂驱油的应用国内“三次采油”目前多采用化学驱方法,在注水时添加聚合物(包括超高分子量聚丙烯酰胺及丙烯酰胺和特殊单体共聚的梳状共聚物和疏水缔合共聚物)降低油水流度比,添加表面活性剂(包括磺酸盐、羧酸盐和聚醚等)降低油水界面张力,以提高采收率。最近胜利油田采用二者结合的“二元复合驱”,取得了比聚合物驱或表面活性剂驱更好的驱油效果。在实施SL-7复合驱现场试验以前,先考察了二者混合对油水界面张力的影响,结果见表10。由表10可知,加入聚合物后,界面张力没有明显升高,仍能保持在103.4水驱采收率计划将SL-7用于胜二区沙二11~15单元,目前平均单井日产液74.9t,单井日产油2.8t。标定水驱采收率39.66%。油藏深度2070~2350m,原始油层温度80~90℃,地层水为CaCl4石油馏分和烷基苯磺酸盐半个世纪以来,化学专业和采油专业人员合作开发了众多磺酸盐品种,其中一些已在油田进入先导性试用阶段