油田开发化学剂及其作用

油田开发用化学剂及其作用

1酸化压裂中化学剂的作用

1.1酸化中化学剂的作用；

用于酸化的酸一般为盐酸或土酸，特殊情况下也可考虑用有机酸，如甲酸、乙酸、氨基磺酸和氯乙酸进行碳酸盐岩的酸化，其优点是比无机酸腐蚀性小，而且反应速度慢，可以实现地层深部酸化。但有机酸成本高，酸溶能力相对较差，所以应用不如无机酸广泛。除了盐酸和土酸外，可以选用的无机酸还有磷酸、硝酸、地层自生酸等。酸化过程中为了达到良好的增产效果，必须选择合适的酸液添加剂以满足特定的酸液性能要求。常用的化学剂如下：

(1)增稠剂

增稠剂，又称之为胶凝剂，主要用于提高酸液的粘度，延缓反应活性物质向岩石矿物表面的传递速率，降低酸液向地层的滤失。同时还可起到降低摩阻的作用。常用的增稠剂有丙烯酰胺共聚物,乙烯类共聚物,纤维素（CMC、HEC）、杂多糖、脂肪胺等其它类聚合物。

(2)用于乳化酸、泡沫酸液体系的乳化剂和发泡剂

乳化剂和发泡剂通常选用非离子型表面活性剂。此外有机胺的季铵盐、烷基酚乙氧基化合物、氧化乙烯-氧化丙烯-丙烯乙二醇的三元共聚物和烷基或芳基-聚乙氧基磷酸酯等都是较好的表面活性剂。

(3)防地层伤害化学剂

在酸化过程中，酸液与岩石反应产物堵塞孔隙，或颗粒运移、或者是粘土膨胀作用而导致地层渗透率的下降，造成地层伤害。使渗透串下降，对地层形成伤害。常用Al(OH)3、ZrCl2或季铵盐类聚合物作为粘土稳定剂、防膨剂。此外，用磺化水杨酸、柠檬酸、二羟基马来酸、乙二胺四乙酸、乳酸、葡萄糖酸、氮川三乙酸、柠檬酸和醋酸的混合物以及盐酸羟胺(NH 2OH•HCl)、柠檬酸和葡萄糖—δ—内酯的混合物等作为Fe2+的稳定剂。

(4)防垢剂

防垢剂除用于酸化外亦可用于注水和三次采油。防垢剂有：乙醇乙氧磺酸、低相对分子质量乙烯基磺酸盐、甲基丙烯酸甲酯—乙二胺共聚物和乙二胺四乙酸等。当饱和地层流体冷却或生产井附近压力下降时，可能产生石膏结垢。除垢用乙酸钾。乙醇钾、柠檬酸钾、碱溶液等清洗井筒。用乙二胺四乙酸整合剂溶解碳酸钙沉淀。

(5)缓蚀剂

缓蚀剂用于油井酸化防腐蚀。主要用醛类如甲醛和硫醇、聚醚、烷基磺酸盐、吡啶类化合物如氯化基吡啶以及炔醇等。

1.2压裂中化学剂的作用

(1)增粘剂

增粘剂主要用于增加压裂液的粘度，以利于携砂和降滤失，还有降低摩阻的作用。常用聚多横加瓜胶及其衍生物。其中以HPG(羟丙基瓜胶)和CMHPG(羧甲基羟丙基瓜胶)为最好，不溶物在压裂液中质量分数小于2％并且高温稳定性好。HEC用于不需交联且有较长破胶期的压裂液体系。因为HEC交联很困难，所以尽管它有不伤害地层的优良性质，但由于上述原因使它的使用受到限制。其他增粘剂有：丙烯酰胺—十二烷基甲基丙烯酰胺共聚物、聚乙烯基醇等聚合物，均具有较好的热稳定性。用于油基压裂液的增粘剂有：轻度磺化的聚苯乙烯和各种磷酸酯。

(2)降滤失剂

降滤失剂用以降低流体从裂缝向地层和地层间天然大小裂缝漏失的速率。常用硅粉、油溶性树脂、柴油乳状液等。

(3)交联剂

交联剂用以交联高分子产生具有较高胶体强度的冻胶，提高携砂能力以及高温下胶体悬砂能力。常用的交联剂为：有机钛酸盐、硼酸盐和锆盐。有机锆酸盐可作为HEC的交联剂。锑酸盐和铝化物用来作为聚多糖的交联剂，此外还有聚胺类如四亚甲基二胺可加速交联反应。

(4)破胶剂

在压裂地层后，为使冻胶便于返排而使用破胶剂使其破胶。常用酶作为破胶剂、用于低于60℃的井下条件，过氧化物或者是氧化一还原破胶体系适用于高温地层。

(5)化学稳定剂

当温度高于225℃时，为减缓聚多糖的氧化降解．使用高温稳定剂，主要有：甲醇、硫代硫酸钠、二硫代氨基甲酸钠、咪唑硫代衍生物、硫杂咪唑和其他杂环化合物等。此外，煅烧白云石和Ca2+、Cu2+盐能提高HEC的热稳定性。

(6)杀菌剂

为防止耗氧菌对压裂液在搅拌和储存过程中的降解，常用戊二醛、氯苯、季铵盐、硫杂咪唑衍生物作为杀菌剂。

(7)pH缓冲剂

pH缓冲剂一般有NaHCO3、Na 2CO3、醋酸、富马酸、甲酸等。

2注水中化学剂的作用

水对生命和人类的活动来说，具有极其重要的意义。水大量的存在于自然界，是地球上分布最广的物质之一。据估计地球上总储水量约为13.56亿kma，其中：海洋占92.2％，陆地占2.8％，而淡水仅占0.64％。水是一种优良的溶剂，自然界的水实际上是一种含有各种微小杂质的溶液。它除了含有被溶解的地层和岩石中的各种矿物质外，还含有被镕解的各种气体、石机物质以及混杂其中的各种小砂粒、悬俘物和胶体物质。自然界中的水一般都要经过一定的净化处理才能用十生活饮用和工业生产。随着现代化工业的快速发展和人口的增加，水污染和水资源缺乏问题日趋严重。因此，合理利用洁净水资源，科学处理、循环利用废水资源，有效保护生态环境，越来越受到人们的重视。

在石油的生成、运移和储集的过程中，石油的主要天然伴生物是水。在油藏勘探开发初期，通常情况下，原始地层能量可将部分油、气、水液体驱向井底，并举升至地面，以自喷方式开采，称之为一次采油一次采油采出液含水率很低。但是，如果油藏封闭良好，边水补充不足，原始地层能量递减很快，一次采油方式难以维持。为获得较高采收率，需向地层补充能量，实施二次采油，二次采油有注水开发和注气开发等方式。日前全国各袖田绝大部分开发井都采用注水开发方式，即注入高压水驱动原油使其从油井中开采出来。但经过一段时间注水后，注入水将随原油被带出，随着开发时间的延长，采出原油含水率不断上升。油田原油在外输或外运之前必须将水脱出，合格原油允许含水率为0.1％以下。脱出的水中主要污染物为原油，此污水又是在油田开发过程中产生的，因此称为油田含油污水。由此可见，污水主要来自原油脱水站，及联合站内各种原油储罐的睹罐底水、将含盐量较高的原油用其他清水洗盐后的污水；再者，为了提高注水量，有效地保护井下管柱，需定期对注水井进行洗井作业．为减少油区环境污染，大部分油田都将洗井水建网回收进入污水处理站；此外，随着人们生活质量的提高，国家进一步加大环境保护的力度，石油行业也严格了环保规定，要求将钻井污水、井下作业污水、油区站场周边工业废水等，全部回收处理净化，减少污染。

2.1处理利用的重要性

如果含油污水不合理处理回注和排放，不仅使油田地面设施不能正常运作，而且会因地层堵塞而带来危害，同时也会造成环境污染，影响油田安全生产。因此必须合理的处理利用含油污水。

随着油田注水开发生产的进行带来了两大问题。一是注入水的水源问题，人们希望得到能量人而稳定的水源，油田注水开发初期注水水源是通过开采浅层地下水或地表水来解决，过量开采清水会引起局部地层水位下降，影响生态环境；—是原油含水量不断上升，含油污水量越来越大，污水的排放和处理是个大问题，大量含油污水不合理排放会引起受纳水体的潜移性侵害，污染生态环境。在生产实践巾，人们认识到油田污水回注是合理开发和利用水资源的正确途径。

2.2腐蚀防护与环境保护