淺議三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)

張國(guó)紅 張春超 李春雨

【摘 要】目前，國(guó)內(nèi)老油田，如大慶油田、勝利油田等處于高含水期，每年新增可采儲(chǔ)量不足，主體油田已經(jīng)進(jìn)入年產(chǎn)量下降的階段，如何通過(guò)驅(qū)油技術(shù)提高老油田的采收率是目前國(guó)內(nèi)采油研究熱點(diǎn)問(wèn)題。本文介紹了三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)的驅(qū)油機(jī)理，綜述了三元復(fù)合驅(qū)油體系的優(yōu)缺點(diǎn)，以及存在問(wèn)題和探索研究研究方向。

【關(guān)鍵詞】三元復(fù)合驅(qū)；原理；優(yōu)缺點(diǎn)；存在問(wèn)題；探索方向

1976年，美國(guó)學(xué)者提出三元復(fù)合驅(qū)方法，但由于理論和工程技術(shù)問(wèn)題異常復(fù)雜，至今無(wú)重大突破，國(guó)外仍處于實(shí)驗(yàn)室和井組試驗(yàn)階段。大慶油田從1991年開(kāi)始組織專業(yè)團(tuán)隊(duì)對(duì)三元復(fù)合驅(qū)油方法進(jìn)行系統(tǒng)攻關(guān)，1994年開(kāi)始進(jìn)行先導(dǎo)性礦場(chǎng)試驗(yàn)，2000年開(kāi)展了擴(kuò)大工業(yè)性試驗(yàn)，2014年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化規(guī)模應(yīng)用。經(jīng)過(guò)30年攻關(guān)，大慶油田創(chuàng)新了三元復(fù)合驅(qū)油理論，自主研發(fā)出表活劑工業(yè)產(chǎn)品，創(chuàng)建了完整的工程技術(shù)體系，可在油田含水率達(dá)到98%的極限開(kāi)采條件下，再提高采收率20個(gè)百分點(diǎn)以上。有權(quán)威資料顯示，世界探明石油儲(chǔ)量的54%（2876億噸）儲(chǔ)存在砂巖油藏中，依靠天然能量和水驅(qū)開(kāi)發(fā)的最終采收率一般為33%，尚有約2/3不能采出，采收率每提高1個(gè)百分點(diǎn)相當(dāng)于又找到一個(gè)大慶油田。如果全球采收率提高1個(gè)百分點(diǎn)，可采儲(chǔ)量增加50多億噸，相當(dāng)于全球兩年的石油消費(fèi)量。

一、三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)的驅(qū)油原理

三元復(fù)合驅(qū)使中國(guó)石油開(kāi)發(fā)重大試驗(yàn)之一，是大慶油田最有代表性的前瞻性提高采收率解題技術(shù)。三元復(fù)合驅(qū)，即三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)，是指將堿、表面活性劑和聚合物按照一定比例混合后注入地層，達(dá)到提高采收率目的的一種化學(xué)驅(qū)技術(shù)，是在堿水驅(qū)和聚合物驅(qū)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的三次采油新技術(shù)或后三次采油技術(shù)。

1.1堿的作用：提高聚合物的稠化能力；堿與石油中的酸反應(yīng)產(chǎn)生了表面活性劑可將油乳化，提高具有介質(zhì)的粘度，使聚合物能有效的控制流體流動(dòng)；堿與石油中的酸反應(yīng)產(chǎn)生的表面活性劑可以三元復(fù)合驅(qū)中的表面活性劑產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)；堿可與地層中的鈣鎂離子反應(yīng)，或與巖石進(jìn)行離子交換，起犧牲劑的作用，保護(hù)聚合物和表面活性劑；堿可以提高巖石表面的負(fù)電性，減少砂巖表面對(duì)聚合物和表面活性劑的吸附量；堿可以提高生物聚合物的生物穩(wěn)定性。

1.2聚合物的作用：聚合物對(duì)驅(qū)油介質(zhì)的稠化，可以減少表面活性劑和堿的擴(kuò)散速率，從而減少藥耗；改善了堿和表面活性劑溶液之間的流度比；聚合物可以提高堿和表面活性劑形成的水包油乳狀液的穩(wěn)定性，使波及系數(shù)和洗油能力有較大提高；聚合物可與地層中的鈣鎂離子反應(yīng)，保護(hù)了表面活性劑。

1.3表面活性劑的作用：可以降低聚合物和堿之間的界面張力，使他們具有洗油能力；可以使油乳化，大大提高驅(qū)油介質(zhì)的粘度；可以補(bǔ)充堿與石油酸反應(yīng)產(chǎn)生的表面活性劑的不足；聚并形成油帶的機(jī)理。

二、三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1優(yōu)點(diǎn)

2.1.1三元復(fù)合驅(qū)油劑具有很強(qiáng)的驅(qū)油能力，能夠驅(qū)出水驅(qū)難以驅(qū)出的重質(zhì)殘余原油，大幅度提高了油井的生產(chǎn)能力。

2.1.2三元復(fù)合驅(qū)能夠改善油層的吸水界面，并在驅(qū)油過(guò)程中形成高飽和度的原油富集帶，大大提高了油井的生產(chǎn)能力。

2.1.3降低表面活性劑的吸附量。

2.1.4該驅(qū)油體系最主要就是利用了堿與原油中某些組分的反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生表面活性劑，同時(shí)又解決了保持低界面張力與使用高堿濃度間的矛盾，為復(fù)合驅(qū)礦場(chǎng)應(yīng)用提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

2.1.5三元復(fù)合驅(qū)試劑中堿比較廉價(jià)，它與天然有機(jī)酸形成表面活性劑，并且外加了少量的合成表面活性劑以增強(qiáng)其界面活性，其成本比較低。

2.2缺點(diǎn)

2.2.1容易造成粘度損失和乳化作用。

2.2.2容易與地層水中某些離子和粘土礦物發(fā)生反應(yīng)，結(jié)垢降低滲透率，也可以造成設(shè)備腐蝕及其結(jié)構(gòu)。

2.2.3對(duì)于采出液處理方面存在缺陷，容易造成管道腐蝕，尤其是強(qiáng)堿。

三、三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)存在問(wèn)題及探索研究方向

3.1存在問(wèn)題

三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)雖然能大幅度地提高采收率，并逐步開(kāi)始工業(yè)性推廣應(yīng)用。但仍存在著一些問(wèn)題需要進(jìn)一步研究解決。

3.1.1結(jié)垢問(wèn)題嚴(yán)重

結(jié)垢問(wèn)題是三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的一大難題。在注入系統(tǒng)，堿與二氧化碳的不完全反應(yīng)產(chǎn)物與污水的陽(yáng)離子結(jié)合，在泵閥、注入泵、靜混器等出結(jié)垢，這會(huì)使注入壓力升高，增加能耗；在采出系統(tǒng)，堿可能會(huì)與油藏中的一些巖石礦物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使采出液的組成變得復(fù)雜，導(dǎo)致井筒運(yùn)行條件變差，會(huì)出現(xiàn)抽油桿滯后、卡泵等現(xiàn)象，造成抽油機(jī)井檢泵周期縮短，嚴(yán)重影響機(jī)采井的生產(chǎn)時(shí)率。

3.1.2采出液破乳、處理困難

在應(yīng)用三元復(fù)合驅(qū)時(shí)，體系中的各種化學(xué)劑不可避免地會(huì)在采出液中出現(xiàn)，堿、聚合物、表面活性劑含量升高，會(huì)使采出液粘度增加，從而懸浮固體顆粒的能力增加，再加之表面活性劑所帶來(lái)的低界面張力，使得這種懸浮液具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。而且這種污水在上浮或下沉?xí)r受到的阻力也會(huì)很大，致使傳統(tǒng)的隔油池、沉降設(shè)備處理效率下降，過(guò)濾裝置的堵塞幾率增加。從而使采出液的破乳、處理難度加大。

3.2探索研究方向

三元復(fù)合驅(qū)體系仍處于工業(yè)性試驗(yàn)向工業(yè)性推廣的過(guò)渡階段，將來(lái)的發(fā)展方向是成為老油田增產(chǎn)的主導(dǎo)技術(shù)。

3.2.1等流度注入，進(jìn)一步提高采收率

聚能等流度驅(qū)油方法，是針對(duì)于非均質(zhì)油層在驅(qū)替過(guò)程中所出現(xiàn)的“竄流”現(xiàn)象，通過(guò)個(gè)性化地設(shè)計(jì)多輪多段塞組合的注入方式，來(lái)進(jìn)一步提高采收率的方法。

3.2.2研究高效的表面活性劑，降低化學(xué)劑用量

3.2.3研制耐高溫、耐鹽聚合物

3.2.4合理解決結(jié)垢、破乳等問(wèn)題

3.2.5由強(qiáng)堿向弱堿向低堿甚至無(wú)堿方向發(fā)展，減弱三元復(fù)合驅(qū)中堿帶來(lái)的不足。

3.2.6合成工藝由復(fù)雜化向簡(jiǎn)單化方向發(fā)展

四、結(jié)論

我國(guó)的三原復(fù)合驅(qū)技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的研究取得了很大的發(fā)展，目前已經(jīng)取得一定成績(jī)，但是由于技術(shù)的復(fù)雜性，目前仍是世界性的高新技術(shù)，驅(qū)油機(jī)理有待進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，適應(yīng)不同類型油藏地質(zhì)條件的新方法有待開(kāi)發(fā)，圍繞低成本的配方體系有待開(kāi)發(fā)，任重而道遠(yuǎn)，減少石油儲(chǔ)量損失，最大限度的提高采收率，將是油田開(kāi)發(fā)工作永恒的主題。

（作者單位：1.大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠第四油礦七區(qū)三隊(duì)；

2.大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠第四油礦抽保隊(duì)；

3.大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠第四油礦902 隊(duì)）