化學驅提高稠油采收率研究

張新宇，劉灝亮

（東北石油大學石油工程學院，黑龍江大慶 163318）

化學驅提高稠油采收率研究

張新宇，劉灝亮

（東北石油大學石油工程學院，黑龍江大慶 163318）

為提高油田稠油采收率，結合國內近年來提高采收率技術的研究進展著重提出已被大規模應用的化學驅技術的相關研究，包括聚合物驅、表面活性劑驅、堿驅、膠束驅、三元復合驅技術的作用機理、研究成果以及應用等研究，最后提出了稠油化學驅技術應用中存在的問題以及對其未來前景的展望。

化學驅；稠油；采收率；作用機理

化學驅作為EOR的一項重要技術即是向儲層注入化學物質，作為頂替液，來降低油水間的表面張力，降低流度比，增加毛管數和提高波及系數。盡管化學驅相對于注氣，需要更高的儲層滲透率，但是由于其不產生溫室氣體，故對環境有利。研究表明，此技術具有高達40%的采收率（即采油量比原始地質儲量），但在用于較大儲層時，該技術會受到化學劑高成本的影響。據中石化相關統計，稠油總儲量中采用注水驅技術的稠油約占30%[1-2]，但由于稠油具有粘度較高、油藏油層較薄的特點，且水油流度比較大，若采用注水開發易出現注水利用率和采收率較低、能量損失大等弊端，故采用化學驅作為開采稠油的一項關鍵性技術，對于提高稠油采收率具有廣闊的應用前景。

1 聚合物驅

聚合物驅即是將水溶性聚合物溶液，如多糖和聚丙烯酰胺，注入到含油層，改善油水流度比，增加水的粘度，降低水相滲透率，并改善驅替波及系數，以提高采收率。同時，該方法有時又被稱為聚合物增強型水驅，用稀釋鹽水以混相驅替的方式進行[3]。相對于水驅，此技術具有高出6%～12%的采油潛力，在使用后也能達到原始地質儲量40%～50%的采收率。

根據此采收率水平，發現聚合物驅適合于具有較高移動原油飽和度和適中儲層非均質性的儲層，不適合粘度大于200 mPa·s的原油[4]。然而，此技術受限于聚合物在儲層中的降解、聚合物向儲層多孔基質的漏失，且對于稠油，需要更高濃度的聚合物溶液來降低流度比，這會使得注入更加困難，成本也更高。近年來已經有學者開始對聚合物驅在粘度極高的稠油油藏的適應性應用進行相關研究[5]，同時郭文敏等人通過注入示蹤劑發現加入聚合物后可降低水線的推進速度，從而增大采收效率[6]。

2 表活劑驅

表活劑是表面活性物質的混合物，通常是兩親化合物（即石油磺酸鹽）。這些表面活性物質的混合物能夠降低油水間的界面張力，因為其具有兩親特征，能推動油在水中的分散，使油滴更易變形，從而輕易流過孔道，在對含油層的注入過程中，降低閾值壓力和殘余油飽和度，因此提高了石油采收率。某些情況下，可以將組合表活劑如酒精和水溶性聚合物注入，改善表活劑和砂巖間的相互作用。然而，多孔介質地質和儲層孔隙潤濕性較大程度地影響了表活劑基驅替的EOR性能[7]。此外，段塞的尺寸和表活劑濃度也會相應的受到成本的影響。對于表活劑驅，面臨的其他問題有：表活劑在儲層多孔介質中過多的漏失會造成額外的費用，且要對乳狀液進行處理，同時在儲層中表活劑會吸附在巖石和砂巖上并與之反應。

3 堿驅

堿驅包括注入堿性水溶液如氫氧化鈉、正硅酸鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、氫氧化銨等等，以段塞形式注入含油層。采收率的提高取決于堿性藥劑與原油中有機酸組分（可皂化組分）間的化學反應，產生的表活劑（即皂化成分）能降低儲層中油、水和巖石間的界面張力[8]。

盡管此方法同其他化學方法相比，具有簡單、化學劑成本低、易操作的優點，但是在礦場的應用很少，因為多數都不成功。這是因為堿溶液同巖石和儲層流體間有復雜的反應，此技術并不適合于碳酸鹽儲層，且處理采出液時也有一定的成本。其他存在的問題同稠油采收的方法有關，包括注堿液的通道，形成的油包水乳化液可能堵塞高滲區域，且波及系數較差。

4 膠束驅

膠束驅過程中，段塞溶液包含表活劑、聯合表活劑、酒精、鹽水和油，按一定配方形成表活劑穩定微乳液段塞，液滴大小在10-4～10-6mm，由膠束組成，可與儲層中的油和水混溶。將膠束溶液注入到含油層，降低油、水相和巖石間的界面張力，改善儲層孔隙中封閉油的流動性，并將其釋放。隨后立即注入聚合物緩沖劑來控制流度，然后注入淡水緩沖劑來防止污染[9]。

盡管如此，同其他化學方法相比，儲層的地質特點和條件如高鹽度、高溫和粘土含量會限制該技術的應用。而且，膠束溶液的設計與合成昂貴且復雜，因為其具有多元相的性質。然而，研究表明在水驅之后，膠束驅能提高石油地質儲量采收率35%～50%。

5 ASP驅

ASP驅發展于1980年，其采收原理基于將堿、表活劑、聚合物驅機理結合在一個獨立的單元。基于此，將含有堿、表活劑和聚合物的水溶液注入儲層中的含油層位，來驅替儲層中的原油，提高采收率。數據表明此技術提高采收率的能力高達20%[10]。尤其在中國，ASP驅技術在大慶油田和勝利油田的礦場試驗，均實現了采收率的穩步提高。

在ASP驅的礦場應用中，也出現了一些弊端：注入管線嚴重結垢；采出液含大量殘余化學物質，會形成復雜而穩定的乳化液，處理難度大。而且，目前還沒有完善有效的處理技術來處理ASP驅中采出的廢水，因此會造成潛在的環境問題，這些可能限制該技術在礦場進一步的應用。

6 結束語

針對稠油開采中注水開發造成的能量損失大、采收率較低等問題，選用化學驅技術將大大改善，且該技術具有廣闊的應用前景。同時需要根據油藏地質特點或條件選用不同的化學驅技術，開發化學驅新技術對于提高采收率也具有深遠意義。

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[3] 蘭玉波.化學驅波及系數和驅油效率的研究[D].大慶石油學院，2006.

[4] 周成裕，蕭瑛，張斌.國內化學驅油技術的研究進展[J].日用化學工業，2011.

[5] Wassmuth F R，Green K，Hodgins L，et al.Polymer floodtechnology for heavy oil recovery[C].SPE Paper 2007-182，2007.

[6] 郭文敏，呂愛華，吳蔚，等.大慶油田聚合物驅特征評價方法及其應用[J].內蒙古石油化工，2010.

[7] 丁保東，張貴才，葛際江，等.普通稠油化學驅的研究進展[J].西安石油大學學報（自然科學版），2011.

[8] 李錦超，王磊，丁保東，等.稠油熱/化學驅油技術現狀及發展趨勢[J].西安石油大學學報（自然科學版），2010.

[9] 裴海華，張貴才，葛際江，等.化學驅提高普通稠油采收率的研究進展[J].油田化學，2010.

[10] 崔正，朱永東.稠油油田化學驅提高采收率技術的研究進展[J].內蒙古石油化工，2013.

Study on Enhanced Heavy Oil Recovery by Chemical Flooding

Zhang Xin-yu，Liu Hao-liang

In order to improve heavy oil recovery，combined with the domestic research progress in recent years to improve the recovery rate by put forward related research has been large-scale application of technology of chemical flooding，including polymer flooding，surfactant flooding，alkaline flooding，micellar flooding，three element composite technology research mechanism，research results and applic

chemical flooding；heavy oil；recovery；function mechanism

TE357.46

B

1003–6490（2016）10–0046–02

2016–09–15

張新宇（1992—），女，黑龍江哈爾濱人，碩士在讀，主要從事油氣集輸與礦場加工方面研究工作。