三次采油用表面活性劑現狀及發展

高 純

（大慶油田化工有限公司生產運行部，黑龍江大慶 163000）

現階段的三次采油作業中，表面活性劑起著越來越突出的作用，但因為各個油田的開采環境和油田分布情況有所不同，使得其所選取的表面活性劑也有著各自的特殊性。根據當下三次采油中的表面活性劑使用情況，在混合潤濕性油層中的應用效果極為顯著，驅油效率相對較高，為油田企業創造了更高的經濟和社會效益。雖然當下的發展條件下，三次采油用表面活性劑迎來了顯著的發展，但在油田作業中，應根據油田工程的具體特點，保障表面活性劑的科學使用。

1 驅油用表面活性劑作用機理

在油田作業領域的表面活性劑使用是通過以小于表面活性劑臨界膠束濃度的表面活性劑水溶液作為驅替液使用，來使得油水界面張力有所降低，巖石表面潤濕性得到明顯的改變，發揮表面活性劑的驅油作用，不僅可以大幅提升驅油效率，更可以為采油工作的進行提供便捷。

1.1 降低界面張力

油田工程的開采作業中，采收率是影響效益的直接因素，而很多因素都會對采收率產生直接的影響，比如，油水界面張力會影響到采收率的大小，當油田界面張力相對較小時，殘余油可以有效分散于驅替液中，也就可以在驅替液的使用中使得殘余油可以呈現出一定的流動狀態，也就更好地保障了采油基團工作的進行。根據表面活性劑的基本特性，親水基團和親油是其中的重要構成，表面活性劑的雙親性結構特點使得在將其與溶液直接接觸的過程中，會在界面上表現出明顯的選擇吸附性，此時，極性基團會逐步取代表面層中的水分子，液體內部分子對表面的吸附力顯著降低，而非極性基團對表面層中的油相替代，使得油相對表面層的吸附力大幅降低，界面活化特性明顯。通常情況下，油水界面張力保持在20~30mN/m，如果要有效將油從毛細管中驅出來，對于驅動壓力有著極高的要求，要使得驅逐壓力為注水壓差的25~50倍，而這一要求下，往往需有效減小油水界面的張力。

1.2 潤濕反轉

根據我國的油田資源分布特點，大概有60%的油藏巖石都呈現出明顯的親油特性，這一特性下，原油資源被大量吸附在巖石表面結構中，正是因為原油資源的這一分布特點，使得原油資源的開發過程中，注入水驅出非常困難，整體的驅油效果并不理想。而在驅油工作中使用了一定的表面活性劑以后，有效發揮了表面活性劑的潤濕反轉效果。因為在使用了一定的表面活性劑以后，原油與巖石表面的接觸角大幅減小，此時，巖石表面出現了明顯的變化，從親油性向親水性的轉變使得原油驅走更為容易，也就可以在采收率提升的同時給油田企業創造更高的效益。

1.3 乳化作用

表面活性劑在使用過程中同樣具有一定的乳化作用，因為在油田作業領域的油水極性存在著明顯的差異，當處于正常條件時，油水呈現出不相溶的特征，當使用了表面活性劑來完成驅油作業時，因為表面活性劑分子的特殊性，也就發揮其活性劑分子在油水界面中的定向吸附作用，界面張力得以降低，原油在水中的分散將更為簡單，所形成的界膜對乳液的穩定起到了不可忽視的作用。

1.4 提高電荷密度

表面活性劑在三次采油中的應用同樣可以大幅提高電荷密度，尤其是對離子型表面活性劑而言，這一活性劑在電解以后將會吸附在油滴和巖石表面，也就產生了擴散雙電層的相互排斥反應，而此過程對流動狀態下油水的局部聚集起到了一定的抑制作用，油滴將隨著驅替液呈現出流動狀態。

2 三次采油方法分類

三次采油是在二次采油的基礎上進行的，具體的采油工作進行中，主要是通過驅油劑的優化來克服油田開采中的難題，提升驅油效果。我國很多油田企業都進入了三次采油階段，在多年的發展中，三次采油技術日漸成熟，多樣化的三次采油技術使得整體的采油效率大幅提升，為油田企業的進步提供了一定的技術保障。

2.1 熱力驅采油技術

熱力驅采油技術是三次采油領域的關鍵技術，從這一技術的原理來看，通過熱能的引入也就降低了原油的黏度，原油這一特性的改變使得波及效率和流動性都顯著提升，驅油工作更便于開展。但熱力驅采油技術下存在著一定的熱源作用方式區別，比如，可以選用向油層中直接注入載熱蒸汽和井下點燃油層的火燒油層法，前一種方式因為操作的便捷性，在很多油田作業中得到了一定的應用。

2.2 混相驅采油技術

混合驅采油技術下，利用的是不同介質之間的相互溶解作用，在這些介質相互溶解以后，不同相之間的張力顯著降低，界限溶解消失，也就對采油工作中的毛細管效應起到了一定的控制作用，在這一驅采油技術下，采收率顯著提升。這一驅采油技術下，因為存在著多種的驅油物質，以這些物質的特性作為標準，包含了各種輕質烴類混相驅油，CO2混相采油和氮氣驅采油等多種方式。

2.3 微生物驅采油技術

微生物驅油技術在三次采油中的應用也相對較多，這一技術再進一步細分以后，主要包含了以下類型。

（1）將細菌代謝物直接注入到原有地層條件下，在采油作業進行時，這些生物代謝聚合物可以作為天然表面活性劑使用，在將該物質與溶劑、乳化劑混合以后，驅油效果顯著提升，這一驅油的技術原理與化學驅油原理十分相似。

（2）在地層中直接進行對應微生物的培養，在培養時將地層中原有的烴類營養物質或者人工注入物作為原料，經由一系列的培養也就形成了相應的代謝產物，可直接作為驅油微生物使用，相比較而言，這種直接培養方式下的操作更為簡單，廣受油田企業的青睞。

2.4 化學驅采油技術

以作用方式作為技術劃分標準，化學驅采油技術中主要以聚合物驅油、表面活性劑驅油、堿水驅油、三元復合驅油為主。根據幾種化學驅油技術在油田作業中的應用效果，三元復合驅油的效果相對理想，且在利用這一技術應用時的成本投入偏低，因為技術應用時會向地層中添加很多的強堿性物質，對地層周邊的環境造成了巨大的破壞。此外，如果強堿性物質使用過多，甚至會造成一定的地層腐蝕，可能會影響到最終的驅油效果。聚合物驅油處理時，向注入水中添加一定的聚合物，聚合物的添加改變了注入水的性能，聚合物使用后注入水的黏度有所增大，油水流度比也得到了一定的改善。注入于地層中的聚合物溶液的難度較高，油層波及效率顯著提升，為采油和驅油創造了一定的條件。表面活性劑的使用可以使得油水界面張力大幅降低，在此條件下，二次采油時巖石孔隙中的水油在一定的條件下快速驅出，采油作業進行時的驅油效率、采收率都顯著提高。

3 三次采油中的表面活性劑現狀和發展

3.1 陰離子表面活性劑

陰離子表面活性劑可以用于三次采油作業，硫酸鹽、羧酸鹽、硫酸（酯）鹽和磷酸（酯）鹽都是應用范圍較廣且使用頻次較高的陰離子表面活性劑，相比較而言，磺酸鹽的應用最多，以石油磺酸鹽為代表。在三次采油作用中，因為石油磺酸鹽的濁點較高，在砂巖表面呈現出吸附較小的特征，使得在整個的采油作用中，利用磺酸鹽完成采油作業時的成本偏低，有著良好的界面活性和耐溫性。但因為磺酸鹽的抗鹽能力不夠，臨界膠束濃度偏高，在地層中的吸附、滯留等綜合作用，使得驅油過程中存在著一定的損耗，這是未來發展中需重視的問題。

3.2 陽離子表面活性劑

三次采油用陽離子表面活性劑中同樣包含了多種類型，其中，最為典型的就是雙烷基季銨鹽，這種類型的表面活性劑性質特殊，當處于酸性介質環境下時，雙烷基季銨鹽的乳化分散潤濕特性明顯，在表面電性反轉機理、潤濕反轉機理作用下，驅油工作得以順利開展。但陽離子表面活性劑在驅油工作中的應用同樣存在著一定的不足，就是在pH超過7的情況下，自由胺會自動析出，導致表面活性極大降低。

3.3 非離子表面活性劑

脂肪醇系列聚氧乙烯醚、烷基酚系列聚氧乙烯醚、烷基酚系列聚氧乙烯醚甲醛縮合物、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物等均是三次采油中的非離子表面活性劑，這種非離子表面活性劑的種類非常多，各種不同類型的非離子表面活性劑都有其各自的適用條件和優缺點，在三次采油工作中應根據地層條件，選擇最符合的非離子表面活性劑。與其他表面活性劑相比，非離子表面活性劑的抗鹽能力突出，CMC小，但在地層中應用時的穩定性不夠，耐高溫性較差。

3.4 非離子-陰離子復合型表面活性劑

甜菜堿型表面活性劑是三次采油中的非離子-陰離子復合型表面活性劑，這種表面活性劑在采油作業中同樣存在著一定的優勢，具體表現為對于金屬離子的螯合作用明顯，這一特點使得其在高礦化度、高溫油層中的驅油效果極為理想。但這類表面活性劑的種類相對有限，在應用時的成本投入高。

3.5 特種表面活性劑

特種表面活性劑具體以孿生表面活性劑、氟表面活性劑和生物表面活性劑為主，以孿生表面活性劑為例，這類表面活性劑與常規的活性劑相比，表面活性好，CMC小且增黏性突出、生物安全性、潤濕性等都非常好；氟表面活性劑的表面活性好，化學穩定性、熱穩定性都相對理想，防水防油作用明顯；生物表面活性劑具體以糖脂類、磷脂類、脂蛋白或者縮氨酸脂、聚合物類為主，這類表面活性劑的水溶性、抗菌性、環保性等都非常突出。

4 結束語

現階段很多油田都進入了三次采油階段，而表面活性劑是三次采油作業中影響驅油效果和采油率的關鍵因素，為提升整體的驅油水平，油田企業都應該根據自身的特點，選擇恰當的表面活性劑，發揮其在采油作業中的作用。