1、油田化學劑現(xiàn)實狀況及其發(fā)展趨勢趙修太中國石油大學（華東）.12第1頁油田化學劑分類及其現(xiàn)實狀況化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢含氟表面活性劑及應用前景提升采收率研究方向介紹提 綱第2頁油田化學 油田化學與油田地質(zhì)學親密聯(lián)絡；是鉆井工程、采油工程、油藏工程和集輸工程等邊緣科學；各門基礎化學（無機、有機、分析、物化、表面、膠體化學等）是油田化學基礎；與流體力學和滲流力學及環(huán)境化學也有親密聯(lián)絡。鉆井化學采油化學集輸化學1.油田化學劑分類及其現(xiàn)實狀況第3頁 鉆井化學主要研究鉆井/完井和水泥漿體系性能及其控制與調(diào)整。包含添加劑作用機理、合成、篩選、改進和應用。包括鉆井、完井、固井、射孔、試油等過程化學問題。

2、 采油化學主要研究油層改造和油水井化學改造問題。包含改造方案、添加劑作用機理、合成、篩選、改進和應用。包括采油過程中眾多化學問題。 集輸化學主要研究設備和管道腐蝕與防護、原油破乳與乳化、原油降粘與降阻輸送、天然氣處理和利用、油田污水和污泥綜合處理以及油氣田環(huán)境保護問題。包括原油集輸和預處理中眾多化學問題。1.油田化學劑分類及其現(xiàn)實狀況第4頁 1.1 油田化學品分類：按油氣田勘探開發(fā)過程和階段分類按油田化學劑組成和結(jié)構(gòu)進行分類按油田化學劑功效和用途進行分類按用田化學劑所起作用進行分類按油田化學劑相互間關(guān)系進行分類1.油田化學劑分類及其現(xiàn)實狀況第5頁按油氣田勘探開發(fā)階段分類：分為鉆井用劑、采油用劑

3、和集輸用劑等；按油田化學品組成結(jié)構(gòu)分類：分為有機、無機；活性劑、聚合物等；按油田化學品用途進行分類；分為驅(qū)油劑、調(diào)剖劑、堵水劑、緩蝕劑等；按油田化學品作用進行分類：分為功效型、預防型和消除型等；按油田化學劑相互關(guān)系分類：分為主劑和助劑（添加劑）等。1.油田化學劑分類及其現(xiàn)實狀況第6頁按油氣田勘探開發(fā)階段分類:鉆井用劑采油用劑集輸用劑1.油田化學劑分類及其現(xiàn)實狀況第7頁 鉆井用劑鉆井完井液用劑水泥漿添加劑鉆井液體系及添加劑完井液體系及添加劑完井油氣層保護用劑水泥漿體系及外加劑固井射孔油氣層保護用劑 第8頁鉆井完井液液處理劑降濾失劑；PH調(diào)整劑； 增粘劑；除鈣劑； 降粘劑；起泡劑； 絮凝劑；乳化劑

4、； 潤滑劑；絮凝劑；防塌劑；緩蝕劑；解卡劑；抗溫處理劑；密度調(diào)整材料；堵漏材料等。水泥漿外加劑與外摻料 按用途將水泥漿外加劑于外摻料合在一起分成七類，即水泥漿促凝劑、水泥漿緩凝劑、水泥漿減阻劑、水泥漿膨脹劑、水泥漿降濾失劑、水泥漿密度調(diào)整外摻料、水泥漿防漏外摻料。第9頁 采油用劑油層化學改造用劑(提升采收率用劑)油水井化學改造用劑(化學增產(chǎn)增注用劑)調(diào)剖劑 堵水劑 防砂劑降粘劑 緩蝕劑 破乳劑示蹤劑 清蠟劑 防蠟劑防垢劑 除垢劑 防膨劑酸化用劑 壓裂用劑水處理劑 油層保護劑化學驅(qū)用劑聚合物驅(qū)用劑活性劑驅(qū)用劑堿驅(qū)用劑復合驅(qū)用劑混相驅(qū)油劑 烴類混相驅(qū)用劑 非烴類混相驅(qū)用劑熱采取劑 蒸汽驅(qū)用劑 火燒

5、油層用劑微生物及其助劑第10頁緩 蝕 劑減 阻 劑破 乳 劑降 粘 劑 阻 垢 劑污水處理劑環(huán)境保護用劑集輸用劑天然氣處理劑第11頁1.油田化學劑分類及其現(xiàn)實狀況 1.2 采油化學用劑整體現(xiàn)實狀況 采油用劑主要有驅(qū)油劑、水井調(diào)剖劑、油井堵水劑、防砂膠結(jié)劑、防蠟劑、清蠟劑、防垢劑、除垢劑、粘土穩(wěn)定劑、金屬緩蝕劑、水處理劑、除氧劑、殺菌劑、示蹤劑、酸液添加劑、壓裂液添加劑等。 主要介紹驅(qū)油用劑。第12頁1.2 油田化學用劑整體現(xiàn)實狀況 （1）種類多，用量大，適應性和針對性強； （2）品牌多，廠家多，各成體系，標準不規(guī)范，市場管理混亂，亟待進行規(guī)范； （3）要求高，功能強（高效、低廉、多功能、復合型

6、），難度越來越大； （4）重實用，輕理論，基礎研究不夠，需要加強基礎研究和理論上突破。1.油田化學劑分類及其現(xiàn)實狀況第13頁 1.3 采油化學用劑發(fā)展歷程 （1）采油化學是隨著采油工藝發(fā)發(fā)展而發(fā)展,采油化學發(fā)展加速了采油工藝發(fā)展。 （2）采油化學發(fā)展是從兩方面展開：一方面是改造地層（提高采收率）；其次是改造油水井及近井地帶（解決砂、蠟、水、稠、低問題）。1.油田化學劑分類及其現(xiàn)實狀況第14頁 （3）采油地層越來越深，溫度越高，礦化度越高，滲透率越低，各種敏感性（如水敏、鹽敏、酸敏、堿敏、速敏等）越嚴重，因而對采油化學提出更苛刻要求。 （4）采油化學發(fā)展史是一部化學劑在采油領域不停擴大使用范圍歷

7、史。用于采油化學劑，可分為功效型化學劑、預防型化學劑和消除型化學劑三大類。它們還可深入分為主劑和助劑。如驅(qū)油，驅(qū)油劑是主劑，犧牲劑、流度控制劑、穩(wěn)定劑是助劑，如酸化，酸是主劑，緩蝕劑、緩速劑、鐵穩(wěn)定劑、防乳化劑等是助劑。1.油田化學劑分類及其現(xiàn)實狀況1.4 采油化學用劑發(fā)展歷程第15頁鉆井化學方面(1)開發(fā)研制保護油氣層和環(huán)境可接收鉆井液/完井液體系及其添加劑, 尤其是保護儲層和生物毒性低（可生物降解）添加劑，如聚合醇（酯、醚等）、天然改性物等; (2)深井、超深井、水平井和高溫高壓井等特殊油氣層或苛刻條件下鉆井用劑研發(fā)，如高溫、高壓、高密度無固相鉆井完井液及其添加劑研究；鉆井用劑發(fā)展趨勢1.

8、5 油田化學用劑發(fā)展趨勢第16頁(3)鉆井過程中特殊油氣層傷害機理及其保護技術(shù)及其油層保護劑研究，如裂縫、低滲水敏、水平井、超深井油氣層保護用劑等；(4)抗鹽、抗溫水泥漿外加劑研制開發(fā)等；(5)廢棄鉆井液/完井液處置及綜合利用；(6)深入降低成本，開發(fā)高效、廉價添加劑系列；(7)泡沫鉆井液體系及其添加劑研究。鉆井用劑發(fā)展趨勢第17頁 (1)提升化學驅(qū)效果、降低成本、提升適應性研究，開發(fā)抗溫抗鹽聚合物和活性劑、粘度穩(wěn)定劑、設備及工藝參數(shù)優(yōu)化、后續(xù)增產(chǎn)辦法研究，復合驅(qū)、泡沫驅(qū)、微生物驅(qū)、超聲波、微波等新技術(shù)及其驅(qū)油劑研究與應用；(2)稠油熱采井調(diào)剖封竄劑、防砂固砂及提升熱效率研究，二氧化碳驅(qū)、氮氣

9、驅(qū)、丙烷驅(qū)、地下裂解降粘等技術(shù)可行性、適應性研究，抗高溫助劑開發(fā)研制；(3)區(qū)塊整體改造控水穩(wěn)油技術(shù)研究，高含水后期調(diào)驅(qū)一體化、疏松砂巖防砂堵水一體化、非均質(zhì)油層調(diào)堵酸化一體化等復合工藝技術(shù)應用，裂縫性油藏堵水技術(shù)，多輪次辦法及其化學劑研究等；采油用劑發(fā)展趨勢第18頁(4)高溫、低溫、粉細砂地層化學防砂劑開發(fā)研制，分層防砂、分級防砂和復合防砂工藝技術(shù)研究，無機固砂劑研制；(5)超低滲地層深部酸化解堵技術(shù)研究，高溫酸化添加劑系列研究開發(fā)；(6)特殊油氣層、難動用儲量（薄層、復雜小斷塊、低滲高壓層、裂縫性油藏、超深層等）綜合開發(fā)與治理技術(shù)及其化學劑開發(fā)；(7) 抗高溫高效稠油降粘劑開發(fā)，化學與熱化

10、學降粘技術(shù)研究；(8)解水鎖劑與縮膨劑研制開發(fā)等。采油用劑發(fā)展趨勢第19頁(1)油井管柱和管線、注水系統(tǒng)緩蝕阻垢新技術(shù)研究，新型、高效、長期有效復合型緩蝕阻垢劑、水處理劑研制開發(fā)，尤其是高溫、高礦化度、高含硫條件下緩蝕劑等開發(fā)；(2)抗溫、抗鹽稠油破乳脫水劑、降粘（凝）劑研究開發(fā)，生物破乳劑、低溫減阻輸送新技術(shù)研究；集輸用劑發(fā)展趨勢第20頁(3)油田采出污水，尤其是稠油污水、三采污水達標處理技術(shù)，開發(fā)研制高效多功效水處理劑，精密過濾技術(shù)，水質(zhì)改性技術(shù)；(4)油田聯(lián)合站污泥處理及綜合利用技術(shù)研究，開發(fā)高效、廉價、環(huán)境保護、可行新技術(shù)及其處理劑;(5)天然氣水合物開采與加工用劑開發(fā)等.集輸用劑發(fā)展

11、趨勢第21頁油田化學劑分類及其現(xiàn)實狀況化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢含氟表面活性劑及應用前景提升采收率研究方向介紹提 綱第22頁化學驅(qū)油法（化學驅(qū)） 聚合物驅(qū)油法（聚合物驅(qū)）表面活性劑驅(qū)油法（表面活性劑驅(qū)）堿驅(qū)油法（堿驅(qū)）混相驅(qū)油法（混相驅(qū)） 烴類混相驅(qū)油法（烴類混相驅(qū)）非烴類混相驅(qū)油法（非控類混相驅(qū)） 熱力采油法（熱采） 蒸汽驅(qū)油法（蒸汽吞吐與蒸汽驅(qū)）油層就地燃燒法（火燒油層）微生物采油法 2.1提升采收率方法2.化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢第23頁聚合物驅(qū)用劑-部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）：相對分子量：1500萬以上；水解度：1-45%（2030）；濃度：25-mg/L（800）;注入量：

12、0.25-0.60VP。熱穩(wěn)定性很好；剪切穩(wěn)定性較差；化學穩(wěn)定性較差；生物穩(wěn)定性很好。2.3 化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況2.化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢第24頁聚合物驅(qū)用劑-生物聚合物XC（不慣用）生物聚合物，分子量1300-1500萬，使用濃度100-mg/L，注入量0.01-0.25VP。熱穩(wěn)定性差（71）；生物穩(wěn)定性差（二十四小時，需加醛類殺菌劑）；剪切穩(wěn)定性好（支鏈）。2.化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢2.3 化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況第25頁 （1）高分子量：普通驅(qū)油用HPAM分子量為1千萬到幾千萬； （2）多分散性：HPAM分子量含有不均一性，是分子量不等同系聚合物混合物； （3）幾何結(jié)構(gòu)多樣化：聚

13、合物幾何結(jié)構(gòu)有線型、支型和體型三種形態(tài)； （4）物化性能穩(wěn)定：HPAM含有穩(wěn)定化學性質(zhì)和特殊物理性能，以滿足驅(qū)油要求。驅(qū)油聚合物基本特征:2.3 化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況2.化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢第26頁2.2 化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況2.化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢聚合物驅(qū)用助劑:除氧劑：如亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、甲醛和硫脲等，用于降低聚合物氧化降解（提前加）；殺菌劑：如甲醛、戊二醛等，用于降低XC生物聚合物生物降解。交聯(lián)劑、犧牲劑等。第27頁(1)溶解速度慢(水化溶漲，配制需要較長時間）；(2)降解（熱降解、剪切降解和氧化降,93）；(3)鹽敏（不適合于高礦化度地層）。HPAM在使用中碰到問題:2

14、.3 化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況2.化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢第28頁活性劑驅(qū)用劑-石油磺酸鹽和合成磺酸鹽(主要)。2.化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢2.2 化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況第29頁磺酸鹽型表面活性劑2.化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢2.2 化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況抗溫抗鹽性能很好，活性較高第30頁羧酸鹽型表面活性劑 氣相氧化法和液相氧化法2.化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢2.2 化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況第31頁聚醚型表面活性劑2.化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢2.2 化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況耐鹽性能好，耐溫性能較差（濁點）第32頁非離子一陰離子型兩性表面活性劑耐鹽性能好，耐高價金屬離子2.化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢2.

15、2 化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況第33頁 合成磺酸鹽是另一類主要磺酸鹽型表面活性劑。可由對應烴類（如烷烴、烷基苯、烷基甲苯、烷基二甲苯等）用對應合成方法制得。烷基磺酸鹽、烷基芳基磺酸鹽、-烯烴磺酸鹽等屬這一類磺酸鹽。2.化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢2.2 化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況第34頁 活性劑驅(qū)存在問題: 表面活性劑驅(qū)問題也是藥耗（滯留）、乳化、流度控制，它藥耗主要由地層表面吸附引發(fā)。 可用犧牲劑降低表面活性劑吸附。 犧牲劑是指以自己損耗降低其它藥劑損耗廉價化學劑。 可用犧牲劑有： 1)堿性物質(zhì)； 2)多元羧酸及其鹽； 3)低聚物與高聚物； 4)木質(zhì)素磺酸鹽。2.化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢2.2 化學驅(qū)用

16、劑現(xiàn)實狀況吸附性能好，廉價活性物質(zhì)第35頁活性劑驅(qū)用助劑:主要用兩種助劑：（1)助表面活性劑，如異丙醇、異丁醇等（改變親水親油性）。（2)電解質(zhì)，主要用氯化鈉（改變親水親油性）。2.化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢2.2 化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況第36頁 （1）當前復合驅(qū)已經(jīng)開始包括到化學驅(qū)與混相驅(qū)、化學驅(qū)與熱力采油或混相驅(qū)與熱力采油復合，在更廣范圍內(nèi)發(fā)揮各種提升采收率方法協(xié)同效應。 （2）開發(fā)新型、高效、廉價、抗鹽、抗溫驅(qū)油劑。深入降低成本，提升驅(qū)油效果。 （3）采出污水處理及其處理劑研究。 先進二次采油技術(shù)（三次采油？四次采油？） 2.2 化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況2.化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢第37頁第

17、38頁 2.3 化學驅(qū)用劑進展及發(fā)展趨勢 (2)復合驅(qū)及其用劑第39頁 2.3 化學驅(qū)用劑進展及發(fā)展趨勢 (2)復合驅(qū)及其用劑泡沫區(qū)也屬于廣義上“復合驅(qū)”第40頁聚合物交聯(lián)體系 2.3 化學驅(qū)用劑進展及發(fā)展趨勢 (3) 交聯(lián)體系及其交聯(lián)劑第41頁 驅(qū)油聚合物交聯(lián)劑體系： a.與酰胺基團作用有機類交聯(lián)劑： 醛類交聯(lián)劑 、有機樹脂交聯(lián)劑等。慣用有機類交聯(lián)劑有酚醛樹脂、蜜胺樹脂、糠醛樹脂、脲醛樹脂等。最慣用有機交聯(lián)劑是苯酚/甲醛酚醛樹脂。 b.與羧酸基團作用過渡金屬有機交聯(lián)劑： 主要是過渡金屬有機交聯(lián)劑 ，一是高價金屬離子：如鋁離子、鐵離子、鉻離子、鋯離子、鈦離子等；二是鰲合劑：乙酸根、丙酸根、丙二

18、酸根、乳酸根、葡萄糖酸、甘醇酸、檸檬酸根、水楊酸根等有機酸根。第42頁 其中，有機鉻和有機鋁交聯(lián)劑得到了應用。當前交聯(lián)劑趨勢由單一有機交聯(lián)劑和含有多價金屬離子交聯(lián)劑，轉(zhuǎn)向復合型交聯(lián)劑使用。有些人已經(jīng)采取有機交聯(lián)劑之間復合，過渡金屬交聯(lián)劑之間復合以及有機交聯(lián)劑和過渡金屬交聯(lián)劑之間復合。凝膠體系油藏深部流體轉(zhuǎn)向技術(shù)(In depth Drive Fluid Diversion)；膠態(tài)分散凝膠驅(qū)油技術(shù)(Colloidal Dispersion Gel) 第43頁 降低聚合物溶液粘度損失添加各種添加劑對水質(zhì)進行改性和處理改進注聚工藝對參數(shù)和設備進行優(yōu)化改進聚合物體系形態(tài)穩(wěn)定或提升粘度 2.3 化學驅(qū)用

19、劑進展及發(fā)展趨勢 (4) 黏度穩(wěn)定及其用劑第44頁 （5）聚合物吸附、降解和抗剪切性能研究。研究聚合物動靜態(tài)吸附規(guī)律、抗剪切性能和降解性能及其添加劑，從結(jié)構(gòu)和工藝條件上深入減輕降解和剪切。 （6）聚合物驅(qū)后續(xù)綜合利用與提升采收率技術(shù)研究。地層殘余聚合物綜合利用技術(shù)、高壓注聚井解堵技術(shù)、注聚井調(diào)剖技術(shù)研究等得到重視，后續(xù)提升采收率技術(shù)與配套技術(shù)研究正在興起。 （7）污水改性代替清水配注聚合物技術(shù) 2.3 化學驅(qū)用劑進展及發(fā)展趨勢 第45頁(7)發(fā)展耐鹽、耐高價金屬離子表面活性劑，如 2.3 化學驅(qū)用劑進展及發(fā)展趨勢 陰離子非離子型表面活性劑第46頁 (8)開發(fā)新型表面活性劑類型 如非離子型表面活

20、性劑和陽離子型表面活性劑、雙鏈活性劑、含氟活性劑等。 （9）開發(fā)或?qū)で罅畠r犧牲劑。（堿性物質(zhì)、多元羧酸及其鹽、低聚物木質(zhì)素磺酸鹽等）如工業(yè)副產(chǎn)物、皂腳改性物、改性褐煤（腐植酸）等。 （10）超低界面張力研究。 2.3 化學驅(qū)用劑進展及發(fā)展趨勢 第47頁（11）表面粘彈性機理研究。（12）泡沫驅(qū)提升采收率技術(shù)及其用劑研究與完善。（13）“水包水”速溶聚丙烯酰胺研制開發(fā)。（14）注聚井采出污水綜合利用與處理技術(shù)研究。（15）采出污水改性配注聚合物技術(shù)。（16）稠油化學驅(qū)技術(shù)研究。 2.3 化學驅(qū)用劑進展及發(fā)展趨勢 第48頁污水處理與熟化罐第49頁分散裝置第50頁第51頁第52頁第53頁 “勝利油田

21、采出污水配注聚合物節(jié)水技術(shù)研究”初立項，于9月18日開始現(xiàn)場試驗，截至年10月31日已經(jīng)正常運行一年多。從現(xiàn)場跟蹤檢測試驗結(jié)果看出，影響聚合物粘度鈣、鎂離子等含量顯著降低，水質(zhì)被改性，井口粘度與清水配母液污水稀釋粘度相當，設備運行平穩(wěn)，增油降水效果顯著，到達了試驗預期目標。節(jié)約了淡水資源，實現(xiàn)了節(jié)水減排，有利于環(huán)境保護。含有很好經(jīng)濟效益和社會效益。第54頁油田化學劑分類及其現(xiàn)實狀況化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢含氟表面活性劑及應用前景提升采收率研究方向介紹提 綱第55頁 3.1 氟碳表面活性劑結(jié)構(gòu)與特征 氟碳表面活性劑因為含有其獨特結(jié)構(gòu)和特殊化學性能越來越引發(fā)人們關(guān)注，盡管其價格較高，但在能源擔

22、心、石油工業(yè)面臨嚴峻挑戰(zhàn)今天，它依然受到越來越廣泛關(guān)注。 氟碳表面活性劑是指碳氫鏈氫原子被氟原子所取代,形成含有氟碳鏈憎水基表面活性劑。氟碳鏈中氫原子可被氟全部取代,也能夠部分取代,它們統(tǒng)稱為氟表面活性劑,但當前應用氟表面活性劑大多數(shù)為碳氫鏈全氟化。 3.含氟表面活性劑及應用前景第56頁3.含氟表面活性劑及應用前景 3.1 氟碳表面活性劑結(jié)構(gòu)與特征 氟原子是全部元素中電負性最大,而范德華原子半徑是除氫以外最小,而且原子極化率又是最低。所以,在氟碳鏈中C-F鍵非常穩(wěn)定,當受到化學試劑或受到高溫熱作用時,分子中發(fā)生斷裂首先是C-C鍵而不是C-F鍵,而且因為C-F鍵作用,使C-C鍵距離縮短,鍵能增加

23、,也較牢靠。另外，低極性又造成氟碳鏈相互間作用力弱。 第57頁3.1 氟碳表面活性劑結(jié)構(gòu)與特征 全部氟碳鏈這些結(jié)構(gòu)特征,使得氟表面活性劑與在水溶液中有比其它表面活性劑分子更加強烈傾向來脫離水溶液，在液/氣界面上定向聚集排列成分子膜，從而使其具有與其它表面活性劑所不一樣特征。氟表面活性劑是迄今為止全部表面活性劑中表面活性最高一種。它高表面活性一方面能使水(或有機溶劑)表面張力降低至很低數(shù)值,其次表現(xiàn)在用量很少,即可發(fā)揮顯著作用.。3.含氟表面活性劑及應用前景第58頁3.1 氟碳表面活性劑結(jié)構(gòu)與特征 “三高”：高表面活性、高熱穩(wěn)定性、高化學惰性 “二憎”：憎水憎油 復配性能好 用量低3.含氟表面活

24、性劑及應用前景第59頁3.含氟表面活性劑及應用前景3.1 氟碳表面活性劑結(jié)構(gòu)與特征 （1）極高表面活性，即可將水溶液表面張力降到極低水平。像全氟羧酸能夠使水溶液表面張力降至15-16mN/m。 （2）在極低應用濃度下便能顯著降低水溶液表面張力。普通碳氫表面活性劑在溶液中質(zhì)量分數(shù)為0.1%-1.0%,只能使水表面張力下降到30-35mN/m,而氟表面活性劑在溶液中質(zhì)量分數(shù)為0.005%-0.1%,就能夠使水表面張力下降至20mN/m以下。 第60頁3.含氟表面活性劑及應用前景 3.1 氟碳表面活性劑結(jié)構(gòu)與特征 （3）熱穩(wěn)定性高。在高溫條件下,氟表面活性劑不易分解,無水全氟烷基磺酸加熱到400,3

25、h后才有微量分解,而全氟烷基羧酸到550才會發(fā)生分解現(xiàn)象,而一樣碳原子數(shù)目標碳氫表面活性劑,加熱到300左右就已大量分解。 （4）化學穩(wěn)定性好。C-F鍵穩(wěn)定性,使得氟表面活性劑對強酸、強堿及強氧化介質(zhì)等特殊應用體系都有很高耐受性,能夠穩(wěn)定有效地發(fā)揮其表面活性劑作用，不會與體系發(fā)生反應或分解。在常溫下濃硝酸、發(fā)煙硫酸、有機過氧化物等都不能與它發(fā)生反應,而且在這些溶液中仍能保持良好表面活性。第61頁3.含氟表面活性劑及應用前景 （5）復配性能好: 高化學穩(wěn)定性就意味著高化學惰性，氟碳表面活性劑能與其它各類活性劑很好地相容，并可應用于幾乎全部配方體系。 （6）“二憎”特征：氟表面活性劑分子結(jié)構(gòu)中氟碳

26、烴基,既是憎水基又是憎油基,當它與親油基團相連后,即可制成油溶性氟表面活性劑,含有降低有機溶劑表面張力能力。這種特征表現(xiàn)在氟碳化合物組成固體表面上,如聚四氟乙烯表面上,不但水不能鋪展,碳氫油也不能鋪展,不但如此,各種物質(zhì)在這種表面上都不易附著,大大降低了污染。 （7）環(huán)境相容性:盡管單質(zhì)氟和離子性氟化物含有很強毒性,不過氟表面活性劑毒性卻是較低或是極低,對環(huán)境污染較小。而且在通常情況下氟表面活性劑用量僅為碳氫表面活性劑用量1/100-1000,且主要用于工業(yè)領域,與人接觸機會極少,只要使用得當,氟表面活性劑是不會引發(fā)中毒。 第62頁3.含氟表面活性劑及應用前景3.2 含氟活性劑國內(nèi)外研究現(xiàn)實狀

27、況 自從出現(xiàn)第一個氟碳表面活性劑商品以來,已經(jīng)歷了半個多世紀歷史。美國3M企業(yè)在二次大戰(zhàn)期間首先采取電解氟化技術(shù)制取氟碳化物并于1951年研制成功氟碳表面活性劑。1956年又研制出商品名為Scotchguard防水、防油、防污氟處理劑。60年代又得到大力發(fā)展。 世界主要生產(chǎn)國家集中在美國、日本、英國、法國、德國、意大利、俄羅斯、中國。其中美國是最早發(fā)展含氟材料國家,在50年代形成工業(yè)化生產(chǎn)并一直處于領先地位,到70年代到達旺盛時期,其生產(chǎn)能力占世界總能力37%； 日本為后起之秀，全球含氟材料消費百分比美國44.5%、歐洲32%、日本13%、中國6.5%、其它地域4%。 第63頁3.含氟表面活性

28、劑及應用前景3.2 含氟活性劑國內(nèi)外研究現(xiàn)實狀況第64頁 近20多年來，歐美、日本等國生產(chǎn)商，圍繞氟碳表面活性劑方面活動令人注日。1994年，Du Pont和Ciba一Geigy宣告聯(lián)合投資擴展在世界范圍氟碳表面活性劑，以前他們只限于織物和皮革處理劑，現(xiàn)在投資將轉(zhuǎn)向紙張和防火材料氟表面活性劑。美國Segua化學企業(yè)開發(fā)出經(jīng)美國FDA認可seguapel1422氟產(chǎn)品并投向市場，用于紙張在印刷圖案時預防油墨或油脂物滲透。60年代至70年代曾一度統(tǒng)治世界市場美國3M企業(yè)產(chǎn)品逐步由杜邦、ICI、 Atochem、 Hoechst等企業(yè)所取代，尤其是日本因為人民生活和一些產(chǎn)業(yè)部門需要刺激了這方面發(fā)展。

29、以大日本油墨化學企業(yè)為首后起廠商，大力開發(fā)并快速企業(yè)化后打開了局面，它推出21種氟表面活性劑，以各種品牌供給市場，不但奪回了日本市場，而且向全世界推進。比較活躍Neos、旭硝子、東北肥料企業(yè)都把自己觸角伸向市場，各國對氟碳表面活性劑關(guān)心和期望也越來越大，并把這些特殊精細氟化學品作為企業(yè)戰(zhàn)略目標，并在開發(fā)成商品和尋找新市場方面都作出了巨大努力。3.含氟表面活性劑及應用前景3.2 含氟活性劑國內(nèi)外研究現(xiàn)實狀況第65頁 我國氟碳表面活性劑研究起步較晚，中國氟化工發(fā)展可分為三個階段： 初期始自50年代末,集中科學院、學校、工業(yè)部門力量,建立了氟技術(shù)、合成含氟單體及聚合物,并于60年代中后期建成中試裝置

30、。 第二階段為70年代至80年代,在國家支持下,以工業(yè)部門研究單位為主, 開展工業(yè)化研究,著重開發(fā)千噸級聚四氟乙烯技術(shù)及工業(yè)化生產(chǎn)。 90 年代進入第三階段,一方面與國外合作開發(fā)新品種,引進技術(shù)建立大型裝置, 其次國內(nèi)市場競爭機制形成。3.含氟表面活性劑及應用前景3.2 含氟活性劑國內(nèi)外研究現(xiàn)實狀況第66頁 迄今氟化工行業(yè)從遼寧阜新、山東濟南,到上海、浙江、 四川等地已形成了一個從原料、中間產(chǎn)品到制品完整配套體系和門類,生產(chǎn)企業(yè)近百家。 但其中大多為含氟高分子材料加工企業(yè),且規(guī)模小,質(zhì)量較低, 生產(chǎn)氟化氫等基礎化工原料廠家有二十多家,而生產(chǎn)高附加值含氟高分子材料企業(yè)只有近十家。 當前國內(nèi)含氟高

31、分子材料生產(chǎn)裝置能力累計1萬噸,遠不能滿足市場需求, 國內(nèi)產(chǎn)品市場擁有率約60%。如今我國正處于氟化工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大幅度調(diào)整階段,多數(shù)氟化工產(chǎn)品處于快速擴張強勁態(tài)勢,已引發(fā)國外氟化工跨國企業(yè)高度重視,并實施針對全球性策略。3.2 含氟活性劑國內(nèi)外研究現(xiàn)實狀況第67頁 當前有杜邦和常熟三愛富中昊(含氟混合工質(zhì)、含氟單體和聚合物)、3M與江蘇梅蘭(PTFE)、旭硝子與山東東岳(PTFE)、浙江傳化與旭硝子(含氟織物整理劑)合作,以及Daikin在常熟建立生產(chǎn)基地(氟聚合物)、Honeywell在上海設置研發(fā)中心和建立混合工質(zhì)生產(chǎn)基地等。 一些專利已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、商品化、工業(yè)化,比較顯著是含氟替換品單一

32、工質(zhì)(HFC-134a、HFC-32、HFC-125、HFC-152a、HFC-142b、HCFC-123/124、HFC-227ea等)、可室溫固化型含氟涂料、氟橡膠、HFP。一些專有技術(shù)不但在規(guī)模而且在質(zhì)量、消耗等各個方面都提升了技術(shù)水平,如PTFE、TFE、HCFC-22、AHF。氟化工科研開發(fā)課題開始邁向高端產(chǎn)品和精細化學品,如氟醚單體、離子交換樹脂和膜、六氟丙酮、雙酚AF、HFP齊聚體、HFC-245fa、PFA等。 3.含氟表面活性劑及應用前景3.2 含氟活性劑國內(nèi)外研究現(xiàn)實狀況第68頁 上海三愛富、四川晨光已成為含氟聚合物開發(fā)、生產(chǎn)有相當實力企業(yè),常熟三愛富中昊(上海三愛富控股)

33、、浙江藍天也已成為含氟替換品開發(fā)、生產(chǎn)有相當實力企業(yè);而浙江鷹鵬AHF生產(chǎn)規(guī)模已到達10萬t/a;上海三愛富、山東東岳生產(chǎn)經(jīng)營范圍遍布含氟聚合物、含氟替換品等縱深氟化工,不論產(chǎn)量、產(chǎn)能、銷售收入均在向世界八大氟化工企業(yè)靠近。3.含氟表面活性劑及應用前景3.2 含氟活性劑國內(nèi)外研究現(xiàn)實狀況在油氣田開發(fā)尤其是三次采油中應用還較少第69頁3.含氟表面活性劑及應用前景3.3 氟碳表面活性劑在石油領域中應用 （1）驅(qū)油活性劑 氟表面活性劑高表面活性和良好復配性能，這么驅(qū)油體系會有更高驅(qū)油效果。 氟表面活性劑能提升和改進地層巖石潤濕性、滲透性、擴散性以及原油流動性，也能夠被用作熱采工藝中表面活性劑，以深入

34、提升驅(qū)油效率。 氟表面活性劑穩(wěn)定泡沫用于地下油線流形成，從而降低和控制氣體驅(qū)動流體流動性。驅(qū)動氣體為惰性氣體，如CO2，N2，CH4等，氟碳表面活性劑溶液與兩性或陰離子碳氫表面活性劑溶液混合，這種泡沫液形成泡沫與油接觸時遠比單獨使用碳氫表面活性劑生成泡沫穩(wěn)定。氟表面活性劑和聚醚表面活性劑復配而成起泡劑，能夠使注入到油層低碳醇起泡，從而使油氣層破裂或原地層裂縫擴展延伸，到達釋放出油氣、增加采收率目標。 中國科學院上海有機化學研究所生產(chǎn)FC系列和FN系列氟表面活性劑是優(yōu)良三次采油驅(qū)油添加劑。 第70頁3.含氟表面活性劑及應用前景3.3 氟碳表面活性劑在石油領域中應用 （2）原油破乳劑 當前國內(nèi)外多

35、數(shù)使用聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物作為原油破乳劑中表面活性劑。研究表明,一些氟表面活性劑也適合作原油破乳劑。因為氟表面活性劑含有很高表面活性，它與碳氫表面活性劑復配，能夠顯著降低油水界面張力，到達比普通表面活性劑更優(yōu)異破乳效果。當前伴隨破乳劑發(fā)展，復配型破乳劑越來越受到重視，氟表面活性劑必將發(fā)揮愈加主要作用。 第71頁3.3 氟碳表面活性劑在石油領域中應用 3.含氟表面活性劑及應用前景（3）原油捕集劑 將氟表面活性劑與碳氫表面活性劑復配，作為原油捕集劑中表面活性劑，含有更高界面活性，能更大程度降低海水表面張力,使原油不能在海面上鋪展、擴散,而使油面收縮、集中,形成厚度為0.51.0cm油層,便于

36、清理搜集,從而在更短時間內(nèi)實現(xiàn)更加好集油效果，將危害減小到最低程度。 第72頁3.3 氟碳表面活性劑在石油領域中應用 3.含氟表面活性劑及應用前景（4）酸化壓裂液助排劑 氟碳表面活性劑含有優(yōu)異表面活性、很高熱穩(wěn)定性且耐強酸和強氧化, 是一個優(yōu)良酸化壓裂液助排劑。尤其是用于高溫地層酸化壓裂。 第73頁 （5）油庫消防滅火劑 氟表面活性劑引入不但增加了泡沫穩(wěn)定性和流動性, 也大大提升了泡沫耐油污染能力,更適合于油罐液下噴射泡沫滅火系統(tǒng)使用,含有滅火速度快、耐復燃性好、能與干粉滅火劑聯(lián)用、使用安全等特點。在我國氟蛋白泡沫滅火劑中加入氟表面活性劑主要品種有“6201”和“OBS”,它們均為陰離子型氟表

37、面活性劑,加入量為0.02%(質(zhì)量分數(shù))。而一個在國外石油化工消防中廣泛應用水成膜滅火劑(AFFF),又稱“輕水”,也是因為氟表面活性劑作用,使水能夠在油面上鋪展,漂浮于油面上,使燃油降溫、隔絕氧氣而到達滅火目標，顯示出更為優(yōu)異滅火性能。當前，已經(jīng)有各種氟表面活性劑適合于制造水成膜泡沫滅火劑。 3.含氟表面活性劑及應用前景3.3 氟碳表面活性劑在石油領域中應用 第74頁3.含氟表面活性劑及應用前景3.3 氟碳表面活性劑在石油領域中應用 （6）油罐內(nèi)防腐涂料 傳統(tǒng)涂料主要為生漆、環(huán)氧樹脂等, 都易于受到儲存油品浸蝕,每隔一段時間必須加以清洗重涂。而假如采取含有氟表面活性劑涂料,則因為其既疏水又疏

38、油特點,防污染性能顯著增強，能夠顯著延長油罐使用壽命，而且能穩(wěn)定原油質(zhì)量。有報道稱,采取氟涂料用于油罐內(nèi)層涂覆時,油罐使用壽命可延長3倍。第75頁3.含氟表面活性劑及應用前景3.3 氟碳表面活性劑在石油領域中應用 （7）燃油增效劑 研究表明,在燃料油中加入氟表面活性劑,可使燃油充分霧化,燃燒完全,提升燃油燃燒效率,節(jié)約燃料,改進發(fā)動機工作情況,降低尾氣煙霧排放,減小環(huán)境污染,并能使噴油嘴積炭降低,延長機械壽命。如在汽油中加入0.02%SurfronS381,可使汽油發(fā)動機工作效率提升15%。第76頁 （8）其它用途 采油中起泡劑：氟碳表面活性劑和聚醚表面活性劑復配成其起泡劑能夠使注入到油層中低

39、碳醇起泡，以到達油氣層破裂或使原地層裂縫擴張延伸，從而釋放出油氣，到達增產(chǎn)目標。 原油蒸發(fā)抑制劑：氟表面活性劑高表面活性和良好鋪展性能，能夠在原油表面形成一層水膜，從而有效地抑制原油蒸發(fā)。 乳液聚合：全氟聚醚表面活性劑可用于微乳液聚合，該微乳液特征是含水溶性氟醚表面活性劑。 殺菌劑：氟碳表面活性劑是一個高效殺菌劑。 另外，氟碳表面活性劑還能夠做修井液、堵水劑助劑。3.3 氟碳表面活性劑在石油領域中應用 3.含氟表面活性劑及應用前景第77頁3.含氟表面活性劑及應用前景3.4 氟碳表面活性劑室內(nèi)研究（1）全氟辛基磺酰胺中間體（2）含氟羧基甜菜堿型表面活性劑（3）含氟磺基甜菜堿型表面活性劑（4）含氟

40、雙子表面活性劑（5）含氟氧化胺表面活性劑第78頁油田化學劑分類及其現(xiàn)實狀況化學驅(qū)用劑現(xiàn)實狀況及發(fā)展趨勢含氟表面活性劑及應用前景提升采收率研究方向介紹提 綱第79頁油田化學系油田化學研究所介紹 油田化學系成立于，下設“鉆井液與完井液研究室”和“采油化學研究室”，當前共有教職員23人，其中教授6人，泰山學者1人，副教授8人；含有博士學位14人（在讀3人）。為本科生和碩士開設油田化學、化學原理、提升高采收率原理、鉆井液工藝原理、油氣田環(huán)境保護、油氣層保護技術(shù)等10多門課程。第80頁主要研究方向（1）提升采收率與采油化學方向以堵水調(diào)剖為中心提升采收率技術(shù)油田污水改性處理與防腐理論與技術(shù)油水井高溫酸化壓

41、裂添加劑研制開發(fā)油水井出砂機理與化學防砂技術(shù)稠油降粘開采新技術(shù)第81頁主要研究方向（2）鉆井液完井液化學與工程方向井壁穩(wěn)定理論與鉆井液防塌技術(shù)深井超深井鉆井液完井液技術(shù)海洋鉆井液及環(huán)境保護技術(shù)油氣層保護理論與技術(shù)鉆井液防漏堵漏新技術(shù)第82頁 提升采收率與采油化學研究方向含有碩士和博士學位授予權(quán)，有“中石化集團企業(yè)采收率研究中心”和“山東省油田化學工程技術(shù)中心”做依靠，經(jīng)過多年努力和奮斗，在以堵水調(diào)剖為中心提升采收率技術(shù)、化學驅(qū)提升采收率技術(shù)、油田污水改性處理與防腐理論與技術(shù)、油水井高溫酸化壓裂添加劑研制開發(fā)、油水井出砂機理與化學防砂技術(shù)、稠油降粘開采新技術(shù)等方面形成了鮮明特色和優(yōu)勢。 。第83

42、頁前期研究基礎（“十五”主要結(jié)果）“863”項目5項。國家攻關(guān)項目8項。省部級科研項目20多項。獲省部級科技進步獎14項。申請國家創(chuàng)造專利28項，授權(quán)國家創(chuàng)造專利 10項；實用新型專利1項。發(fā)表學術(shù)論文100多篇，EI收錄27篇。第84頁已完成科研項目近年來，完成“863”項目2項、國家攻關(guān)項目8項、省部級科研項目20多項。 序號已完成項目課題類型完成日期協(xié)議額(萬元) 1高溫酸化壓裂添加劑開發(fā)與應用863 - 90 2油田化學品產(chǎn)業(yè)化開發(fā)與應用示范國家“十五”攻關(guān) - 800 3調(diào)剖堵水綜合配套技術(shù)研究 國家“十五”攻關(guān) - 1004油水井井筒化學處理技術(shù)研究 國家“十五”攻關(guān) - 1305

43、三次采油用表面活性劑研制與開發(fā) 國家“十五”攻關(guān) - 906油田化學產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究 國家“十五”攻關(guān) - 607黑液體系驅(qū)油配方研究國家“八五”攻關(guān) 1991-1995208三元復合驅(qū)防除垢技術(shù)研究國家“八五”攻關(guān) 1991-1995209黑液體系驅(qū)油機理研究國家“九五”攻關(guān) 1996-3010納米微粒分散體成膠機制及調(diào)驅(qū)機理研究863計劃青年基金 1811聚合物驅(qū)接替技術(shù)優(yōu)化與組合中石化先導項目 -9012勝坨油田油藏整體深部調(diào)驅(qū)技術(shù)研究中石化先導項目 -16013聚合物驅(qū)注采井防竄技術(shù)研究與應用中石化先導項目 -80第85頁正在開展中科研項目當前，正在進行“863”項目3項、自然基金項目

44、2項、省部級科研項目4項。序號當前負擔項目類型研究日期協(xié)議額(萬元)1混氣表面活性劑驅(qū)油技術(shù)研究863- 792特殊油藏提升采收率關(guān)鍵化學品制備及配套裝備研究山東省重大專題-1303稠油油藏蒸汽驅(qū)后提升采收率用表面活性劑研究省自然科學基金- 84含有多吸附中心高溫酸化緩蝕劑研究省自然科學基金-85氣體鉆井反向承壓封堵出水層技術(shù)研究863-426混氣表面活性劑驅(qū)油技術(shù)研究863-537勝利油田采油污水配注聚合物節(jié)水技術(shù)研究中石化攻關(guān)項目-1508南海西部油田大斜度井堵水技術(shù)研究中海油攻關(guān)項目-1009化學吞吐防腐技術(shù)在臨南油田應用研究中石化先導項目-100第86頁省部級以上研究結(jié)果 取得省部級科

45、研結(jié)果14項，其中一等獎5項、二等獎4項。序號獲獎名稱等級授獎單位及時間1粘土顆粒堵劑堵大孔道技術(shù)及堵水調(diào)剖配套技術(shù)推廣應用一中國石油天然氣總企業(yè)，19942區(qū)塊整體封堵大孔道技術(shù)研究及應用一山東省，19963油田化學品產(chǎn)業(yè)化開發(fā)與應用示范一山東省，4關(guān)鍵油田化學品開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應用一中國石油和化學工業(yè)協(xié)會，5高溫酸化壓裂添加劑制備與應用一中國石油和化學工業(yè)協(xié)會，6以調(diào)剖堵水為中心區(qū)塊綜合治理技術(shù)二中國石油天然氣總企業(yè)，19967區(qū)塊整體調(diào)剖堵水優(yōu)化決議技術(shù)二中國石油天然氣集團企業(yè)，19998區(qū)塊整體調(diào)剖堵水PI決議技術(shù)二山東省，9用于區(qū)塊整體調(diào)剖堵水PI決議教授系統(tǒng)二山東省，10區(qū)塊整體堵水優(yōu)

46、化技術(shù)、示蹤劑技術(shù)與堵劑技術(shù)三國家教委，199411區(qū)塊整體調(diào)剖堵水PI決議技術(shù)三教育部，12高溫酸化壓裂添加劑制備與應用三山東省，13遲緩釋放型緩蝕劑長久有效緩蝕技術(shù)研究三中國石油與石化協(xié)會科技進步獎，14改進地層非均質(zhì)性粘土雙液法調(diào)剖技術(shù)三山東省教委，1995第87頁高水平論文(三大檢索論文)、專著、創(chuàng)造專利 論文 十五期間，該方向在國內(nèi)外關(guān)鍵或主要雜志上發(fā)表論文100多篇，其中EI收錄27篇。專著 該方向已出版高水平專著4部，其中油田化學獲國家優(yōu)異教材二等獎；采油化學獲國家優(yōu)異教材獎。序號專著名稱作者出版日期1油田化學趙福麟7月2采油化學趙福麟1997.73采油用劑趙福麟1998.84化

47、學原理II趙福麟1997.8第88頁主要特色方向細化及預期目標（“985”建設規(guī)劃）一、化學法提升原油采收率理論與方法研究 （1）常規(guī)油藏化學復合驅(qū)提升采收率技術(shù)專題 本專題經(jīng)過研究開發(fā)、評價各種化學復合驅(qū)化學用劑、化學復合驅(qū)組合方式、提升采收率機理及礦場應用潛力，處理常規(guī)油藏化學復合驅(qū)提升采收率技術(shù)中包括重大基礎問題，為實現(xiàn)高效三次采油提供技術(shù)支撐。 主要研究內(nèi)容以下： 研究開發(fā)各種化學驅(qū)化學劑； 研究各種化學劑對相界面性質(zhì)（水/油、水/巖石和油/巖石界面） 影響及化學劑之間相互作用； 研究相界面性質(zhì)改變對提升采收率影響； 研究化學復合驅(qū)組合方式及其在多孔介質(zhì)滲流行為； 研究各種化學復合驅(qū)提升采收率機理； 提升聚合物驅(qū)效果及其后續(xù)提升采收率技