油田化學(xué)品亦稱油田化學(xué)劑(oilfied chemicals),是指解決油田鉆井、完井、采油、注水、提高采收率及集輸?shù)冗^程中所使用的藥劑。油田化學(xué)品種類繁多，分類方法也較多，根據(jù)我國(guó)石油天然氣行業(yè)使用的油田化學(xué)劑類型代號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，可將油田化學(xué)品分為通用化學(xué)品、鉆井用化學(xué)品、油氣開采用化學(xué)品、提高采收率用化學(xué)品、油氣集輸用化學(xué)品和水處理用化學(xué)品六類。目前國(guó)產(chǎn)油田化學(xué)品已達(dá)300 余種，年消耗量超過50 000t。
介紹
指在石油、天然氣的鉆探、采輸、水質(zhì)處理及提高采收率過程中所用的一類助劑，它的品種繁多，大部分屬于水溶性聚合物（如植物膠、聚丙烯酰胺、纖維素及生物聚合物）和表面活性劑（石油磺酸鹽、醇基或烷基酚基乙氧基醚）。油田化學(xué)研究的內(nèi)容主要是這種化學(xué)品的制備、性能的評(píng)定(包括基礎(chǔ)理論)、篩選配方、施工設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。由于油藏條件不同，原油、水質(zhì)、巖石的性能各異，所用化學(xué)品(配方)的針對(duì)性很強(qiáng)。為了研制和合理地使用油田化學(xué)品，需要各種學(xué)科知識(shí)（如有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、化學(xué)工程、分析化學(xué)、流體力學(xué)、油藏工程及計(jì)算數(shù)學(xué)等）。油田化學(xué)已逐漸形成為一門新興的邊緣科學(xué)，愈來愈受到重視。
發(fā)展
近十多年以來，我國(guó)油田化學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，形成了較廣闊的油田化學(xué)品市場(chǎng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1995年國(guó)內(nèi)油田化學(xué)品用量為102.9萬噸，而到2009年，全行業(yè)使用量已達(dá)到147萬噸。15年間，油田化學(xué)品的使用量增加了42%以上，市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)超過180%。其中，鉆井用化學(xué)品用量最大，占油田化學(xué)品總用量的45%-50%；采油用化學(xué)品技術(shù)含量高，占總消量的30%以上。中國(guó)新發(fā)現(xiàn)油田儲(chǔ)量有限，老油田挖潛任務(wù)艱巨，特別是針對(duì)我國(guó)油田特點(diǎn)，加強(qiáng)油田勘探開發(fā)，提高油田采收率，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，需要更多的新型、高效、降低污染的油田化學(xué)品。
目前，中石化、中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司和中海油三大公司控制著我國(guó)絕大多數(shù)的石油和天然氣油井，而其油井開采過程中的鉆井液的配制及技術(shù)服務(wù)也一般都由其專門部門負(fù)責(zé)。我國(guó)鉆井液技術(shù)服務(wù)行業(yè)集中度較高，前十位鉆井液技術(shù)服務(wù)企業(yè)市場(chǎng)集中度約為55%。全國(guó)范圍內(nèi)從事鉆井液技術(shù)服務(wù)的重點(diǎn)企業(yè)包括長(zhǎng)城鉆探工程有限公司鉆井液公司、中海油田服務(wù)股份有限公司、勝利油田鉆井工程技術(shù)公司、中石油中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司、四川仁智油田技術(shù)服務(wù)股份有限公司等。目前，仁智油田服務(wù)是國(guó)內(nèi)民營(yíng)最大的鉆井液技術(shù)服務(wù)企業(yè)。
類別
鉆井泥漿處理劑
為了保持泥漿各項(xiàng)性能的優(yōu)良穩(wěn)定，以適應(yīng)鉆井工藝的需要，須向各類泥漿（水基、油基、氣體）中加入處理劑（添加劑），尤其是在復(fù)雜地層（如塌層、鹽膏層）進(jìn)行深鉆或水平鉆時(shí)，需要各種各樣的處理劑。市場(chǎng)上泥漿處理劑的牌號(hào)多達(dá)2520種，實(shí)際上其中所含化學(xué)劑大約為100～200種。按產(chǎn)品用途分為16大類，如增粘劑、降失水劑、腐蝕抑制劑、稀釋分散劑、堵漏劑、乳化劑、頁巖控制劑等。在60年代后期，有機(jī)絮凝劑（聚丙烯酰胺）和選擇性絮凝劑（乙酸乙烯與馬來酸酐共聚物）的應(yīng)用，發(fā)展了不分散泥漿體系，取得了優(yōu)良的效果。例如：在加拿大西部地區(qū)，應(yīng)用這種絮凝劑使當(dāng)時(shí)的鉆頭進(jìn)尺提高56%，鉆頭工作時(shí)間延長(zhǎng)45%，機(jī)械進(jìn)尺增加12%；中國(guó)從1974年開始推廣不分散泥漿體系，使鉆速平均提高20%。為了鉆進(jìn)7km（井底溫度在200°C以上）的深井和地?zé)峋?250°C)，可在水基泥漿中添加沒藥樹與褐煤礦的復(fù)配物、苯乙烯馬來酸酐共聚物、專門合成的耐高溫耐鹽的聚合物。鉆井泥漿處理劑的使用，積累了很多經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于低滲透油井可用溴化鈣、溴化鋅、氯化鋅等無機(jī)鹽配成相對(duì)密度高（可達(dá)2.0以上）、無固相的完井液，能使產(chǎn)油量成倍地增加；用發(fā)泡劑配成特輕泥漿，能解放低壓油氣層，解除井漏；用咪唑啉緩蝕劑、多聚甲醛殺菌劑，可降低腐蝕耗損，延長(zhǎng)鉆具壽命；用石墨、油、硬瀝青等潤(rùn)滑劑能減少泥包卡鉆事故；用乳化泥漿能克服復(fù)雜地層中的鉆井難題；用抗污染聚合物能使鉆具鉆進(jìn)大段鹽層；用增稠劑（聚丙烯酰胺、羥乙基纖維素、生物聚合物）及稀釋分散劑（褐煤礦、木質(zhì)素磺酸鈣、磷酸鹽）可調(diào)整流型。減少濾失、穩(wěn)定頁巖和防止對(duì)地層的損害都需要用相應(yīng)的處理劑。硫化氫是有毒氣體，向泥漿中添加海綿鐵，不僅可以作為硫化氫的指示劑，而且可以定量地除去硫化氫，防止它引起的腐蝕和對(duì)人身的毒害。
采油用化學(xué)劑
將石油從井底提取到地面（包括增產(chǎn)措施）所用的化學(xué)劑。主要有清蠟劑、壓裂液、酸化液和堵水劑等。
① 清蠟劑 將某些原油破乳劑加在井底，能防止石蠟在油管壁和井底附近沉積，從而減少清蠟次數(shù)和鍋爐臺(tái)數(shù)，使油井順利生產(chǎn)。過去曾用含氯、硫的有機(jī)溶劑作為清蠟劑，這類溶劑不僅對(duì)人身有毒，而且能使煉油催化劑中毒，已不再采用。
② 壓裂液 當(dāng)油井生產(chǎn)層滲透率低或受到泥漿嚴(yán)重污染時(shí)，要進(jìn)行壓裂、酸化等增產(chǎn)作業(yè)，提高油、氣井生產(chǎn)能力和注水井吸水能力。為了壓開地層、延伸裂縫、攜帶支撐劑，根據(jù)油藏條件選擇使用水基、油基、酸基壓裂液。壓裂液最早用河水，后改用稠化水，并已發(fā)展到用凍膠。凍膠壓裂液是用增稠劑配成稠化水，再加交聯(lián)劑進(jìn)一步增稠而成，它可改善攜砂能力。壓裂液中含有酶和（或）過硫酸銨等破膠劑，利于將支撐劑攜到目的地后，迅速減粘，并返排到地面。美國(guó)多用瓜膠（瓜耳樹膠）作為增稠劑，化學(xué)改性的瓜膠中水不溶性殘?jiān)苌伲芙馑俣瓤臁Ｖ袊?guó)的田菁膠與瓜膠有相似的化學(xué)成分（半乳甘露聚糖），也作為增稠劑用。用聚丙烯酰胺可配成高粘度低殘?jiān)鼔毫岩骸?/p>
③ 酸化液 主要為鹽酸和土酸(一般用8%～12%鹽酸加2%～4%氫氟酸的混合酸)。為了深穿透，用泡沫酸、乳化酸，最新的延緩措施是用高強(qiáng)度的凍戊二酸。為了增加洗油能力和懸浮淤泥的能力，用膠束酸。為抑制酸的腐蝕，用炔丙醇、咪唑啉、第七代季銨鹽為緩蝕劑。苯甲酸的溶解速度因溫度而異，可封堵高滲透層，能夠升華，可用作油、氣井酸化轉(zhuǎn)向劑，使酸液進(jìn)入目的層位。
④ 堵水劑 油井嚴(yán)重出水時(shí)，會(huì)造成水淹，需要堵水。硅酸鈉、氯化鈣、聚丙烯酰胺凍膠可以封堵出水層位。同層水需要的選擇性堵水劑尚在研究當(dāng)中。
集輸用化學(xué)劑
主要包括原油破乳劑、防蠟降凝劑、減阻劑和降粘劑。原油含水，影響貯運(yùn)，常采用破乳劑和(或)高壓電脫水。最早用的破乳劑是土耳其紅油。現(xiàn)代有效的破乳劑是烷基酚（或胺）的乙氧基醚類，其作用原理有絮凝聚結(jié)、擊破界面膜、液珠褶皺變形。油溶性有機(jī)高分子化合物如聚α烯烴、聚，能使湍流原油降低流動(dòng)阻力，增加輸量，稱為原油減阻劑。含蠟原油的凝固點(diǎn)高，不易流動(dòng)，加入乙烯乙酸乙烯共聚物能改善原油流動(dòng)性。含瀝青多的稠油，粘度很高，采出和輸送都有困難，用乳化劑配成水包油型乳化液，粘度顯著降低。
水質(zhì)處理用化學(xué)劑
采 油廢水若礦化度比較高并含硫化氫、二氧化碳，會(huì)腐蝕處理系統(tǒng)的管道和機(jī)泵，產(chǎn)生結(jié)垢和使細(xì)菌結(jié)膜。常需用脂肪胺、咪唑啉等緩蝕劑進(jìn)行處理。用膦酸鹽、聚丙烯酸鹽防垢。防垢的主要機(jī)理是增溶、靜電斥力、晶體畸形及分散作用。緩蝕劑主要是通過吸附膜起作用。常用的殺菌劑是丙烯醛或季。注水系統(tǒng)用水要厭氧，一般用機(jī)械抽空后再加除氧劑。（見水處理劑）
主要指化學(xué)驅(qū)油所用的化學(xué)劑。化學(xué)驅(qū)油分為：①聚合物水驅(qū)。把少量增稠劑（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，改善水在注入時(shí)的指進(jìn)，提高原油采收率（圖1）。②表面活性劑段塞驅(qū)（圖2），表面活性劑段塞是由石油磺酸鹽或合成磺酸鹽與助活劑醇配成的微乳液，它具有超低界面張力(<10-8 N/cm，能夠?qū)⒚?xì)管中的原油驅(qū)替出來，提高原油采收率。最大的困難是要克服表面活性劑在油藏中流動(dòng)時(shí)的損失（吸附、捕集、沉淀）。③堿水驅(qū)，將氫氧化鈉水注入油藏，與原油中的活性組分反應(yīng)，形成乳化液，以提高原油采收率。
國(guó)外概況
隨著石油工業(yè)的發(fā)展，油田化學(xué)品耗量愈來愈大，其用量在十年間增長(zhǎng)了52%，價(jià)值增長(zhǎng)了96.1%。油田化學(xué)品現(xiàn)已有70多類3000多個(gè)品種。北美是世界消費(fèi)油田化學(xué)品最多的地區(qū)，約占總量的一半，其中美國(guó)又是該地區(qū)消量最大的國(guó)家，世界采油用化學(xué)品每年耗量為450萬噸，價(jià)值37億美元，占油田化學(xué)品總量用量的1/3。據(jù)世界120個(gè)公司統(tǒng)計(jì)，僅用于采油的化學(xué)品就有988種。
我國(guó)油田化學(xué)品自70年代以來，我國(guó)油田化學(xué)品和研制、開發(fā)和應(yīng)用都取得了很大成績(jī)，在石油勘探和開發(fā)中發(fā)揮了重要作用，在品種、數(shù)量和質(zhì)量上均已達(dá)到相當(dāng)?shù)乃健?jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)油化產(chǎn)品年用量120萬噸，其中精細(xì)化學(xué)品35萬噸，預(yù)計(jì)我國(guó)油田化學(xué)品的消耗量將以年均10%的速率遞增，品種數(shù)現(xiàn)已達(dá)300多個(gè)。鉆井泥漿材料是用量最大的油田化學(xué)品，約占油田化學(xué)品總用量的45%-50%，價(jià)值占60%以上，而采油用化學(xué)品技術(shù)含量高，其用量占總消量的1/3，這兩類在油田化學(xué)品中占有重要的位置。
參考資料 >