三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)的驅(qū)油機(jī)理及改進(jìn)方向

摘要：介紹了三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)的驅(qū)油機(jī)理，綜述了三元復(fù)合驅(qū)油體系存在的不足，以及在改進(jìn)方面的研究現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：三元復(fù)合驅(qū)油；采收率；表面活性劑；表面張力

常見(jiàn)的化學(xué)驅(qū)油劑主要有聚合物、表面活性劑和堿。ASP三元( 堿、表面活性劑和聚合物)復(fù)合驅(qū)是在綜合了單一化學(xué)驅(qū)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的一種新型的化學(xué)驅(qū)油體系[1]，具有驅(qū)油效率高的顯著特點(diǎn)，近年來(lái)得到了迅速發(fā)展。大慶油田礦場(chǎng)試驗(yàn)[2]表明，聚合物驅(qū)比水驅(qū)提高原油采收率10％以上，而三元復(fù)合驅(qū)可比水驅(qū)提高原油采收率20％以上。可見(jiàn)對(duì)三元復(fù)合驅(qū)油體系的深入研究具有重要意義。

1、三元復(fù)合驅(qū)的驅(qū)油機(jī)理[3]

ASP三元復(fù)合驅(qū)油體系既具有較高的粘度又能與原油形成超低界面張力， 在擴(kuò)大波及范圍、提高驅(qū)替效率的同時(shí)， 也提高洗油效率， 能改善水驅(qū)的“指進(jìn)”、“ 突進(jìn)”和油的“圈捕”，從而增加原油產(chǎn)量和提高采收率。該體系驅(qū)油效果之所以明顯優(yōu)于單一化學(xué)劑驅(qū)。是因?yàn)槎喾N化學(xué)劑具有各自的作用與優(yōu)勢(shì)，且相互之間能發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)。

(1)聚合物的作用是增稠和流度控制。目前最廉價(jià)，應(yīng)用最成熟的產(chǎn)品是聚丙烯酰胺（HPAM）。HPAM已被普遍用來(lái)提高注人水粘度和油層波及系數(shù)。HPAM的選擇著重要與油藏滲透率、孔喉尺寸、注液速度等相匹配， 分子量越大增粘能力越強(qiáng)，濃度越大水解液粘度越大， 驅(qū)油能力越大。

(2)表面活性劑的作用是降低油水界面張力和提高洗油效率， 因溫度、礦化度、原油組分等油藏條件的不同， 所使用的表面活性劑結(jié)構(gòu)與性能也不相同。石油羧酸鹽、石油磺酸鹽是現(xiàn)在普遍采用的驅(qū)油表面活性劑， 但石油磺酸鹽耐溫、耐鹽性能比石油羧酸鹽好。

(3)堿的作用是與原油中的酸性組分反應(yīng)就地生成表面活性劑， 與外加表面括性劑協(xié)同效應(yīng)更大幅度地降低油水界面張力并作為犧牲劑改變巖石表面的電性， 以降低地層對(duì)表面活性劑的吸附量。應(yīng)用的主產(chǎn)品為NaOH和Na2CO3或二者混用。

2、三元復(fù)合驅(qū)目前存在的不足

室內(nèi)和礦場(chǎng)研究表明[2]， 三元復(fù)合驅(qū)采收率可在水驅(qū)基礎(chǔ)上再提高20％以上，具有較好的增油降水效果。但在應(yīng)用過(guò)程中也暴露出一些問(wèn)題[4]：三元驅(qū)油體系組成中，應(yīng)用最廣泛的強(qiáng)堿(NaOH)雖能與原油中活性組分反應(yīng)生成天然表面活性劑，與外加表面活性劑產(chǎn)生協(xié)同作用，大幅降低油-水界面張力；以及降低表面活性劑的吸附量，使復(fù)合驅(qū)成本下降。但強(qiáng)堿使用帶來(lái)現(xiàn)場(chǎng)施工工藝復(fù)雜、采油系統(tǒng)結(jié)垢、生產(chǎn)井產(chǎn)液能力下降、檢泵周期縮短、采出液破乳脫水困難、聚合物溶液粘彈性降低、以及因地層粘土分散和運(yùn)移導(dǎo)致地層滲透率下降等系列問(wèn)題，并最終制約三元復(fù)合驅(qū)工業(yè)化推廣應(yīng)用。因此目前弱堿及無(wú)堿復(fù)合驅(qū)油技術(shù)研究已成為發(fā)展趨勢(shì)。

2.1 弱堿三元復(fù)合驅(qū)油體系

無(wú)機(jī)弱堿(如Na2CO3，NaHCO3)參與的三元復(fù)合驅(qū)油體系，在注采能力、采油速度、乳化能力等方面均高于強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)，比水驅(qū)提高采收率2O%以上。此外，與普通強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)相比，弱堿三元復(fù)合驅(qū)可大大減少對(duì)地下巖石溶蝕及對(duì)油層傷害。袁新強(qiáng)等[5]研究表明，可溶性硅磷酸鹽替代NaOH時(shí)，該復(fù)合驅(qū)油體系具有明顯緩蝕阻垢作用，同時(shí)可得到超低油水界面張力(10-3mN/m)、優(yōu)于普通(強(qiáng)堿)三元復(fù)合體系和聚合物溶液的調(diào)剖效果。

中強(qiáng)度(pH值=9)中性及弱堿性緩沖堿(Na2CO3／NaHCO3)既能保證石油皂生成，充分利用石油酸，降低外加表面活性劑濃度，又可與地層SiO2相互作用，防止硅垢的生成，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明[6]，應(yīng)用中強(qiáng)度緩沖堿代替強(qiáng)堿，在“三采” 中是有利的。

此外，研究表明[7]，應(yīng)用有機(jī)堿(弱聚合物酸性鈉鹽)代替和改進(jìn)傳統(tǒng)三元復(fù)合驅(qū)用的無(wú)機(jī)堿(如Na2CO3，NaHCO3)一樣可獲超低界面張力，且有機(jī)堿不會(huì)與二價(jià)陽(yáng)離子(如Ca2+、Mg2+)反應(yīng)生成沉淀，不會(huì)影響水質(zhì)及驅(qū)油效果，在硬水中同樣能有效驅(qū)油。

2.2 無(wú)堿二元復(fù)合驅(qū)油體系

兩性表面活性劑因其形成的聚表二元體系與油的界面張力可達(dá)超低而備受關(guān)注。夏惠芬等[8]認(rèn)為聚丙烯酰胺／兩性表面活性劑(羧基甜菜堿)二元復(fù)合體系可形成超低(10-3mN/m)界面張力，其利用聚合物溶液黏彈性和表面活性劑體系的超低界面張力特性，使采收率大幅提高。吳文祥等人[9]研究表明，無(wú)堿的和加入少量Na3PO4作為犧牲劑的聚合物／磺基甜菜堿二元體系與含強(qiáng)堿(NaOH)的常規(guī)三元復(fù)合體系具有同樣的驅(qū)油效果，在人造均質(zhì)和非均質(zhì)巖心上復(fù)合驅(qū)采收率增值均在25%以上，該復(fù)合體系與模擬大慶采油四廠原油問(wèn)界面張力達(dá)到10-3 mN/m數(shù)量級(jí)。

近年來(lái)，雙子表面活性劑／疏水締合聚合物驅(qū)油體系因其協(xié)同性好、高的界面活性、獨(dú)特的流變性而研究活躍。蒲萬(wàn)芬等[10]通過(guò)在室內(nèi)模擬中原油田油藏溫度(70℃)條件下雙子表面活性劑NNMB與疏水締合聚合物NAPS二元復(fù)合體系與原油的界面張力，認(rèn)為NAPS對(duì)NNMB溶液界面張力值沒(méi)有明顯影響；NNMB／NAPS二元體系中加入一定量氯化鈉，可增加表面活性劑降低界面張力的效率；該體系與原油問(wèn)的最低瞬態(tài)界面張力均低至10-3 mN/m，這種新型二元體系對(duì)于高礦化度非均質(zhì)油藏提高原油采收率具有很大應(yīng)用前景。

3、三元復(fù)合驅(qū)的發(fā)展趨勢(shì)

三元復(fù)合驅(qū)由于驅(qū)油效率高等顯著特點(diǎn)，近年來(lái)已得到迅速的發(fā)展。但由于其不足，三元復(fù)合驅(qū)在應(yīng)用后的結(jié)垢和乳化等問(wèn)題的研究已成為關(guān)注的焦點(diǎn)，其次，弱堿或無(wú)堿復(fù)合驅(qū)油體系也成為該體系的改進(jìn)方向，特別是無(wú)堿二元復(fù)合驅(qū)的優(yōu)點(diǎn)變得日益突出，開(kāi)始成為重點(diǎn)研究方向，但此類研究較少，有待更全面更深入的研究。

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