生物高分子驱油剂

2009年东营市高技术产业化项目申报材料项目名称：高分子生物驱油剂申报单位：山东胜通集团股份有限公司联系人：张茂强联系电话：0546-20655882062668二00九年十一月1目录1、高分子生物驱油剂项目建议书2、高分子生物驱油剂产品检测报告3、高分子生物驱油剂科技成果鉴定证书4、用户意见5、东营市科技计划专项合同2高分子生物驱油剂项目建议书山东胜通集团股份有限公司二00九年十一月二十五日3一.项目的意义和必要性、国内外现状和技术发展趋势，对产业发展的作用与影响1.1项目的意义和必要性高分子生物驱油剂是以生物酶为主要原材料，它是菌种在特定的条件下生长的一种表面活性剂，主要用于油田的三次采油及工业污水处理。其机理：①具有耐温、耐盐和降低油水界面张力的特性；②利用有机溶剂改善原油的流动性；③降低原油粘度、凝固点；④能够降低污水含油量和COD。该项目主要研究的内容是原材料配方，培养耐温、耐盐离子菌种，寻找一种新的合成工艺，使项目技术达到国内先进水平。东部地区是我国最重要的石油生产基地，但我国东部油田大部分已进入高含水期，稳产难度很大。因研究提高原油采收率方面，如何采用新理论、新技术、新方法，以改善三次采油为手段，以达到延长油田稳产期，已成为油田化学品开发的主攻方向。如何提高含水油田的采收率，国内外主要应用三次采油法，聚合物驱就是一种最常用的提高原油采收率的三次采油方法，但由于聚合物驱的药剂费用较高，且不同类型油藏聚合物驱油的效果相差较大，三次采油常用的聚合物产品很多，它们的性能各异，在三次采油中所起的效果是不同的，如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，这样就增加了采油技术实施的难度，同时也提高了含聚合物液体的注入成本，三次采油的技术关键是研制含水油田节能降耗及三次采油的配套技术。高分子生物驱油剂配制成溶液注入地下后，由于地下温度的逐渐增4高，驱油分子也逐渐增大，其与水形成的溶液变得很粘稠，这些大分子是长而细的链状体，在溶液中运动的阻力很大。以此达到粘度稳定的目的。本项目是我公司与中国石油大学联合研究开发的，在项目研发过程中，我们针对节能降耗系统配套技术和三次采油油气水处理工艺配套技术作为开发的主攻方向，对配方的可靠性、生产工艺的可行性，市场需求等方面做了细致研究工作，并对国外技术进行了充分的剖析，在原材料的配比中，培育生物霉菌后进行工艺合成，使产品达到最理想的效果，取得了中试技术突破性成果，各项指标达到了国内同类产品的标准，达到了国内先进水平。1.2项目特点本项目是山东胜通集团技术中心自行研发的，该产品科技含量高，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。实现了污水配置化，大幅度减小了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，为降低成本而大规模实施三次采油技术创造了条件。1.3国内外现状和技术发展趋势及对产业发展的作用与影响我国在60年代末已开始对微生物的研究，并在80年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，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24MPa。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。但是这些产品在现场试验5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聚合物采油主要有缓蚀剂、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剂，且具有增粘效果。从这些油田水处理剂相比较：本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。近几年，我国先后从美国、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1∶4至1∶6。增产的最佳有效期8～12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53.0～102.2L;单井平均每次注入菌种量为113.6～151.4L。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7.5Pa.s），在300mg/kg加料量的情况下，降粘率只有70%以上。6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，1996－1997年先后在辽河千12块进行微生物吞吐26井次，取得良好效果。本产品在特定的条件下生长过程中一种表面活性剂，主要用于油田三次采油驱油。产品在胜利油田采油厂进行驱油试验，取得了良好的效果，据统计：中心井区提高采收率13.4％，提高剩余油采收率30.4％。从室内试验到现场实施总体上达到了国内领先水平。由于本产品正处于寿命期的初期阶段，已经完成新产品现场应用试验，再辅之以强有利的市场推广手段，则本产品的竞争优势是十分明显的，同时带动国内油田化学品产业的发展具有很大的促进作用。二、项目的技术基础2.1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。2.2已完成的研究开发工作及中试情况和鉴定年限该项目是我公司根据三次采油的实际情况，研制开发的高新技术产品，在项目的研发过程中，我们对项目进行了攻关，取得了成功，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。①建立了完善室内试验研究配套技术。通过大量的室内试验研7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。②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项目产品经过大量的试验，在中式中取得了突破性的成果，产品经过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，并于2008年12月顺利通过了东营市科技成果鉴定，为本项目的产业化打下了坚实的技术基础。3.3技术或工艺特点以及与现有技术或工艺比较具有的优势3.3.1项目的技术原理本项目产品是一种在特定条件下生长过程并具有表面活性的高分子生物驱油剂。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。在采油中将这种霉菌分子配成的溶液注入地下就地培养微生物而产生表面活性剂，以次来用于强化采油。其机理：①具有耐温、耐盐和降低油水界面张力的特性；②利用有机溶剂改善原油的流动性；③降低原8油粘度、凝固点；④能够降低污水含油量和COD。其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，它是由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剂。该物质注入地下后，即可提高注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。3.3.2项目工艺特点①高分子生物驱油剂是油、水、表面活性剂，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，另外有些如活性土的存在、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，增大表面活性剂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，生成的霉菌培养成表面活性剂，有分别进行现场试验，结果用盐水、糖等培养的霉菌物质，在温度270度的条件下性质稳定，能和各种水质相配置，浓度提高到原来的17%左右，同时增加水的粘度，能够达到理想的效果。②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9度升高115℃时开始保压30分钟后进行冷却，当罐温降到60—70℃时，取样检测含糖量、PH值=6.5-7.5。罐温降至36±1℃，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值不在下降，OD值平稳不再生长，检测含糖量为零后，即可放罐。这种经过合成的霉菌聚合物能够在高温高压下生存，并能够使物质分解，降低油的粘度。据试验，高分子生物驱油剂能够将原油采收率提高到15%左右。③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，通过研究我们发现霉菌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，扩大其油的体积，具有降解油的粘度，具有降低油水界面张力与乳化性能，可使岩石其它残留的油重新聚集，能实现产品这种性能，关键是寻找一种新的和成工艺，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。103.3.3工艺流程：3.3.4项目技术创新点该项目产品在研究开发中主要集中在：（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性；（2）培养耐温、耐盐、耐重金属离子的易培养的菌种，拓宽技术应用领域；（3）根据同类产品的不同特点，重点研究细菌发酵液的配制与油水界面的配伍性。①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。预热配比接种灭菌合成发酵稀释检验包装冷却11本项目产品在三次采油中是一项