油田化学品

解决油田钻井、完井、采油、注水、提高采收率及集输等过程中所使用的药剂

油田化学品亦称油田化学剂(oilfield chemicals),是指解决油田钻井、完井、采油、注水、提高采收率及集输等过程中所使用的药剂。油田化学品种类繁多,分类方法也较多,根据我国石油天然气行业使用的油田化学剂类型代号标准,可将油田化学品分为通用化学品、钻井用化学品、油气开采用化学品、提高采收率用化学品、油气集输用化学品和水处理用化学品六类。国产油田化学品已达300 余种，年消耗量超过50 000t。

产品介绍

指在石油、天然气的钻探、采输、水质处理及提高采收率过程中所用的一类助剂,它的品种繁多,大部分属于水溶性聚合物（如植物胶、聚丙烯酰胺、纤维素及生物聚合物）和表面活性剂（石油磺酸盐、醇基或烷基酚基乙氧基醚）。油田化学研究的内容主要是这种化学品的制备、性能的评定(包括基础理论)、筛选配方、施工设计和现场试验。由于油藏条件不同，原油、水质、岩石的性能各异，所用化学品(配方)的针对性很强。为了研制和合理地使用油田化学品，需要各种学科知识（如有机化学、无机化学、物理化学、化学工程、分析化学、流体力学、油藏工程及计算数学等）。油田化学已逐渐形成为一门新兴的边缘科学，愈来愈受到重视。

发展

近十多年以来，我国油田化学技术发展迅速，形成了较广阔的油田化学品市场。据不完全统计，1995年国内油田化学品用量为102.9万吨，而到2009年，全行业使用量已达到147万吨。15年间，油田化学品的使用量增加了42%以上，市场规模增长超过180%。其中，钻井用化学品用量最大，占油田化学品总用量的45%-50%；采油用化学品技术含量高，占总消量的30%以上。中国新发现油田储量有限，老油田挖潜任务艰巨，特别是针对我国油田特点，加强油田勘探开发，提高油田采收率，加强环境保护，需要更多的新型、高效、降低污染的油田化学品。

中石化、中石油和中海油三大公司控制着我国绝大多数的石油和天然气油井，而其油井开采过程中的钻井液的配制及技术服务也一般都由其专门部门负责。我国钻井液技术服务行业集中度较高，前十位钻井液技术服务企业市场集中度约为55%。全国范围内从事钻井液技术服务的重点企业包括长城钻探工程有限公司钻井液公司、中海油田服务股份有限公司、胜利油田钻井工程技术公司、中石油川庆钻探工程有限公司、四川仁智油田技术服务股份有限公司等。仁智油田服务是国内民营最大的钻井液技术服务企业。

类别

钻井泥浆处理剂

为了保持泥浆各项性能的优良稳定，以适应钻井工艺的需要，须向各类泥浆（水基、油基、气体）中加入处理剂（添加剂），尤其是在复杂地层（如坍塌层、盐膏层）进行深钻或水平钻时，需要各种各样的处理剂。市场上泥浆处理剂的牌号多达2520种，实际上其中所含化学剂大约为100～200种。按产品用途分为16大类，如增粘剂、降失水剂、腐蚀抑制剂、稀释分散剂、堵漏剂、乳化剂、页岩控制剂等。在60年代后期，有机絮凝剂（聚丙烯酰胺）和选择性絮凝剂（醋酸乙烯酯与马来酸酐共聚物）的应用，发展了不分散泥浆体系，取得了优良的效果。例如:在加拿大西部地区,应用这种絮凝剂使当时的钻头进尺提高56%，钻头工作时间延长45%，机械进尺增加12%；中国从1974年开始推广不分散泥浆体系,使钻速平均提高20%。为了钻进7km（井底温度在200°C以上）的深井和地热井(250°C)，可在水基泥浆中添加树脂与褐煤的复配物、苯乙烯马来酸酐共聚物、专门合成的耐高温耐盐的聚合物。　钻井泥浆处理剂的使用，积累了很多经验，对于低渗透油井可用溴化钙、溴化锌、氯化锌等无机盐配成相对密度高（可达2.0以上）、无固相的完井液,能使产油量成倍地增加；用发泡剂配成特轻泥浆，能解放低压油气层，解除井漏；用咪唑啉缓蚀剂、聚甲醛杀菌剂，可降低腐蚀耗损，延长钻具寿命；用石墨、油、硬沥青等润滑剂能减少泥包卡钻事故；用乳化泥浆能克服复杂地层中的钻井难题；用抗污染聚合物能使钻具钻进大段盐层；用增稠剂（聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素、生物聚合物）及稀释分散剂（褐煤、木质素磺酸盐、磷酸盐）可调整流型。减少滤失、稳定页岩和防止对地层的损害都需要用相应的处理剂。硫化氢是有毒气体，向泥浆中添加海绵铁，不仅可以作为硫化氢的指示剂，而且可以定量地除去硫化氢，防止它引起的腐蚀和对人身的毒害。

采油用化学剂

将石油从井底提取到地面（包括增产措施）所用的化学剂。主要有清蜡剂、压裂液、酸化液和堵水剂等。

①　清蜡剂　将某些原油破乳剂加在井底，能防止石蜡在油管壁和井底附近沉积，从而减少清蜡次数和锅炉台数，使油井顺利生产。过去曾用含氯、硫的有机溶剂作为清蜡剂，这类溶剂不仅对人身有毒，而且能使炼油催化剂中毒，已不再采用。

②　压裂液　当油井生产层渗透率低或受到泥浆严重污染时,要进行压裂、酸化等增产作业,提高油、气井生产能力和注水井吸水能力。为了压开地层、延伸裂缝、携带支撑剂，根据油藏条件选择使用水基、油基、酸基压裂液。压裂液最早用河水，后改用稠化水，并已发展到用冻胶。冻胶压裂液是用增稠剂配成稠化水，再加交联剂进一步增稠而成，它可改善携砂能力。压裂液中含有酶和（或）过硫酸铵等破胶剂，利于将支撑剂携到目的地后，迅速减粘，并返排到地面。美国多用瓜胶（瓜耳树胶）作为增稠剂，化学改性的瓜胶中水不溶性残渣很少，溶解速度快。中国的田菁胶与瓜胶有相似的化学成分（半乳甘露聚糖），也作为增稠剂用。用聚丙烯酰胺可配成高粘度低残渣压裂液。

③　酸化液　主要为盐酸和土酸(一般用8%～12%盐酸加2%～4%氢氟酸的混合酸)。为了深穿透,用泡沫酸、乳化酸，最新的延缓措施是用高强度的冻胶酸。为了增加洗油能力和悬浮淤泥的能力，用胶束酸。为抑制酸的腐蚀，用丙炔醇、咪唑啉、季铵盐为缓蚀剂。苯甲酸的溶解速度因温度而异，可封堵高渗透层，能够升华，可用作油、气井酸化转向剂，使酸液进入目的层位。

④　堵水剂　油井严重出水时，会造成水淹，需要堵水。水玻璃、氯化钙、聚丙烯酰胺冻胶可以封堵出水层位。同层水需要的选择性堵水剂尚在研究当中。

集输用化学剂

主要包括原油破乳剂、防蜡降凝剂、减阻剂和降粘剂。原油含水，影响贮运，常采用破乳剂和(或)高压电脱水。最早用的破乳剂是土耳其红油。现代有效的破乳剂是烷基酚（或胺）的乙氧基醚类，其作用原理有絮凝－聚结、击破界面膜、液珠褶皱变形。油溶性高分子如聚α-烯烃、聚酯，能使湍流原油降低流动阻力，增加输量，称为原油减阻剂。含蜡原油的凝固点高，不易流动，加入乙烯－醋酸乙烯酯共聚物能改善原油流动性。含沥青多的稠油，粘度很高，采出和输送都有困难，用乳化剂配成水包油型乳化液，粘度显著降低。

水质处理用化学剂

采油废水若矿化度比较高并含硫化氢、二氧化碳，会腐蚀处理系统的管道和机泵，产生结垢和使细菌结膜。常需用脂肪胺、咪唑啉等缓蚀剂进行处理。用膦酸盐、聚丙烯酸盐防垢。防垢的主要机理是增溶、静电斥力、晶体畸形及分散作用。缓蚀剂主要是通过吸附膜起作用。常用的杀菌剂是丙烯醛或季铵。注水系统用水要绝氧，一般用机械抽空后再加除氧剂。（见水处理剂）

提高采收率用化学剂

主要指化学驱油所用的化学剂。化学驱油分为：①聚合物水驱。把少量增稠剂（如部分水解聚丙烯酰胺或生物聚合物）溶于水中，增加水的粘度,改善水在注入时的指进，提高原油采收率（图1）。②表面活性剂段塞驱（图2），表面活性剂段塞是由石油磺酸盐或合成磺酸盐与助活剂醇配成的微乳液,它具有超低界面张力（＜10-8 N/cm），能够将毛细管中的原油驱替出来，提高原油采收率。最大的困难是要克服表面活性剂在油藏中流动时的损失（吸附、捕集、沉淀）。③碱水驱，将烧碱水注入油藏，与原油中的活性组分反应，形成乳化液，以提高原油采收率。

国外概况

随着石油工业的发展，油田化学品耗量愈来愈大，其用量在十年间增长了52%，价值增长了96.1%。油田化学品现已有70多类3000多个品种。北美是世界消费油田化学品最多的地区，约占总量的一半，其中美国又是该地区消量最大的国家，世界采油用化学品每年耗量为450万吨，价值37亿美元，占油田化学品总量用量的1/3。据世界120个公司统计，仅用于采油的化学品就有988种。

我国油田化学品自70年代以来，我国油田化学品和研制、开发和应用都取得了很大成绩，在石油勘探和开发中发挥了重要作用，在品种、数量和质量上均已达到相当的水平。据统计，全国油化产品年用量120万吨，其中精细化学品35万吨，预计我国油田化学品的消耗量将以年均10%的速率递增，品种数现已达300多个。钻井泥浆材料是用量最大的油田化学品，约占油田化学品总用量的45%-50%，价值占60%以上，而采油用化学品技术含量高，其用量占总消量的1/3，这两类在油田化学品中占有重要的位置。

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