三元复合驱强化采油技术
三元复合驱强化采油技术
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陈忠 罗蛰潭 沈明道 蒲华英
(成都理工学院,成都610059) (西南石油学院) 摘要 三元复合驱强化采油是化学驱技术的最新发展,文中论述了三元复合驱替剂体系中各组分的作用机理及优缺点,并结合油田生产实际,指出了在复合驱室内研究与矿场试验中急需解决的问题。
主题词 提高采收率;化学驱;注碱水;注表面活性剂;注聚合物
中图分类号 T E 357.43
引 言
通过一、二次采油还有40%~60%IOOP 的原油滞留于地下储层中,提高原油采收率(EOR)是石油工业发展的当务之急[1]
。滞留于地下孔喉中的原油从微观上讲以原油边界层的形式束缚在储层矿物岩石的表面和孔喉壁上,以及滞留于微孔微喉和大孔小喉中[2];从宏观上讲主要以残余油带和剩余油带的形式存在。要提高原油采收率一方面必须破坏原油边界层,把被束缚的原油解脱出来成为游离态;另一方面驱替流体必须波及到残余油带或剩余油带。驱替剂的微观驱油效率、宏观驱扫效率及孔隙动用率是决定原油采收率的三大因素,要同时满足这三大因素,只有使用最新的化学驱油技术)))三元复合驱强化采
油。图1 化学驱强化采油技术的演化过程
1 三元复合驱强化采油技术的产生
三元复合驱强化采油技术产生于本世纪80年代,来源于单一、二元化学驱,以多种驱第19卷 第4期 西南石油学院学报 V ol.19 No.41997年 11月 Journal of Sout hw est Petro leum Institute N ov 1997
X 1997)05)28收稿
94-98国家攀登(B)计划/复合驱中重大基础性研究0部分内容陈忠,男,1970年生,博士研究生,主要从事油气田开发地质研究
替剂的协同效应为基础。目前在室内实验和矿场试验研究中常用的驱替剂有:碱剂(A),表面活性剂(S),聚合物(P);三者协同使用就是碱剂-表面活性剂-聚合物驱(ASP)(图
1)[1]。
2 三元复合驱强化采油技术的驱油机理
三元复合驱替剂体系中各种驱替剂在储层中的行为和作用决定了其驱油机理:
2.1 碱剂在三元复合驱中的作用
(1)降低相间界面张力
决定单位油层体积中潜在产量的能力可用毛管数(N c a )来描述,毛管数越大则采收率越高,一般毛管数需在10-3至10-2左右,而毛管数N ca 有如下的定义[3]:
N ca =v p /(L @R )
(1)
式中: v p/L )))已知长度(L)上的压力降(105Pa/m);
R )))油水界面张力(mN/m )
对于正常水而言,毛管数仅为10-6至10-5,可见要把毛管数增大到10-3至10-2单靠增加压力降是不行的,而必须降低界面张力R 。碱和表面活性剂都可显著降低油/水界面张力,因此利于采油。界面张力降低后主要以两种方式来提高原油采收率:一种是乳化和挟带,油和水间的界面被破坏,形成水包油,随流动的水带出地层;第二种是捕集,油滴聚并成大油滴,进而形成可流动的连续油带,提高油的流度,降低水的流度,从而提高驱替剂驱油能力与波及效率,达到提高原油采收率的目的。
进一步研究表明对每种原油,只在一个很窄的、特定碱浓度范围内才能显著降低油/水界面张力;二价金属离子、温度、碱液中的NaCl 含量、稳定时间等因素对特定原油的油/水界面张力有影响。二价金属离子将提高最低油/水界面张力值,而NaCl 的含量可降低此值。温度升高可使碱液与原油相互作用的速度激剧增大,反应生成的天然表面活性剂在体相中的溶解度增加,在表面相中的分布减少,使油/水界面张力值增大,但使油/水界面张力达到动态平衡所需的时间大大缩短。0.!.列宾捷尔院士指出,界面张力的变化是随时间变化的物理-化学动力学过程,这就要求在考察油/水界面张力时必须考虑到它是一个动态变化过程。
(2)溶解坚硬的界面薄膜及原油的乳化
大量的研究数据表明水和一些油滴界面处存在坚硬的薄膜结构。沥青质、胶质、卟啉、和石蜡都是产生坚硬界面薄膜的原油成分。该界面膜使油滴相互孤离,缩小孔喉,限制原油在孔喉中的连续流动[2]。而碱水溶液可溶解这些薄膜,促使原油乳化聚并,提高油的流动性和产出量。这个机理可以说与油/水界面张力的降低并不完全独立。乳化现象在含碱剂驱油过程中广泛存在,油/水界面张力越低(小于0.01mN/m )则薄膜越容易破裂,乳化越容易形成。
当乳化液形成后,则可发生油滴的捕集、挟带、聚并,提高水相的粘度,滞留于大孔隙的喉部,降低驱替液的流动能力来提高波及范围和波及效率。
(3)/原油-岩石-地层水0系统中岩石润湿性的变化储集岩的润湿性决定了其内部残余油的分布特点。在亲水的储集层中,水以束缚水薄45第4期 陈忠等: 三元复合驱强化采油技术
膜的形式分布于矿物、岩石颗粒表面,而油以连续的形式滞留于大孔隙的中央;在亲油的储集层中,原油沿岩石、矿物颗粒表面呈薄膜状分布,形成前面提及的边界层,此部分原油基本上处于束缚不可动状态,使可动油饱和度大大降低。当碱水进入后,不但可与边界层中的表面活性组分发生反应,破坏边界层,而且可改变矿物、岩石的表面特性,使之由亲油向亲水转化,一个非常特征的现象是碱水对石英表面的润湿比普通水要好得多(瓦格耐尔,季奇等)。对此, . .奥列尼克曾作过原油-水相-玻璃表面界面上润湿角的测量(表1),证实了碱液可使水相润湿接触角变小,对水的润湿性增强。
表1溶液中碱液的浓度及溶液的矿化度
对润湿接触角(b)变化的影响
( . .奥列尼克等.1985)
成分
接触角
浓度溶液中NaOH的浓度,%
00.060.100.50
NaOH46.4 6.410.014.2 NaOH
1%NaCl
-14.211.418.8 NaOH
1%M gCl2 1%CaCl2113.077.253.0
(4)提高驱替剂的波及效
率
凡是有乳化挟带、捕集、聚
并产生则可以提高驱替液的波
及效率。此外,作者认为碱剂
注入储层中会和地层水中的二
价离子(Ca2+,M g2+)发生反
应生成沉淀,会和广泛存在的
硅质矿物,岩石;铝硅酸盐矿
物等长期作用形成含硅、铝元
素的胶体或絮凝状物质,随着
驱替液流动,并在小孔喉处停下,堵塞喉道。这种现象的发生一方面虽然降低了储层渗透率,伤害了储层,但另一方面它又改变了驱替剂的流经孔喉网络,提高了驱替液的波及效率,起到了积极的效应。
2.2表面活性剂在三元复合驱中的作用
表面活性剂的双亲基团结构(亲水基、亲油基)决定了它的性质与作用。表面活性剂溶液注入地下,它的双亲基团会在液/固接触面,液/液界面及体相的溶液中发生定向分布。极性的亲水基团在体相中和水分子结合,在固/液界面上和极性的矿物岩石表面结合;非极性的亲油基团逃离极性的水分子和矿物、岩石颗粒表面,而与非极性的原油分子基团相结合。当极性基团与矿物、岩石的表面结合时就会破坏原油边界层,把边界层中束缚的原油解脱出来,成为可流动的原油,极性的水分子或亲水基团就会占据颗粒表面,从而使矿物、岩石表面由油湿变为水湿,当然也会出现前面碱剂造成的界面张力降低,乳化,聚并等现象,使原油采收率得以提高。在室内研究和油田矿场试验中常用的有阴离子表面活性剂(石油磺酸盐等)和非离子表面活性剂(OP-10等)。
2.3聚合物在三元复合驱中的作用
聚合物是大量的简单分子(单体)缩聚而成的分子量很大(百万)的天然或人工合成的高分子化合物。配成水溶液时,聚合物分子在水中伸展开,把水分子捕获到自己的链间结合,从而把水溶液的粘度增大2~5个数量级,剧烈降低驱替液的流度,减小驱替液和被驱替的油间流度差异,显著提高驱替液的波及效率。
聚合物的驱油机理较简单,效果良好,但它在洗油能力方面较差,并且会在多孔介质中发生吸附、滞留及捕集,当压差太大时会发生机械降解,还会发生化学降解和生物降解等, 46西南石油学院学报1997年
使聚合物失去增粘的作用。目前使用的聚合物一般为聚丙烯酰胺(PAM )和部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)。
由碱剂,表面活性剂和聚合物的作用来看,它们都各有优缺点。除聚合物外,其余两类化学驱替剂很少单独使用,一般都是相互配合,取长补短,以充分利用它们间的协同效应,即:碱剂价格低廉,会和原油酸组分反应生成天然表面活性剂,减少人工表面活剂的损失,协助表面活性剂使油/水界面张力达到超低值,但它要和储层流体、固体发生作用,自身受到消耗与伤害储层;表面活性剂虽然会降低油/水界面张力,改变岩石润湿性,破坏原油边界层,提高驱油能力,但它价格昂贵,而且容易发生吸附、滞留等现象而受到消耗,并且它与碱剂一样缺乏适当的流度控制,波及效率较差。聚合物可显著降低驱替液的流度,提高驱扫效率,但它又缺乏破坏边界层的能力,并且要发生滞留,捕集与降解等。扬长避短,相互配合使用,可达到最佳驱油效果。因此,各种驱替剂的优缺点就注定三元复合驱强化采油技术的产生(图1)。
3 三元复合驱强化采油技术中存在的问题
目前,三元复合驱强化采油技术还处于室内实验研究和小型的矿场试验阶段,离工业生产还有较远的距离。近二十年来,对驱替剂自身的特性、驱替剂-储层流体的作用机理研究较多,理论比较成熟,而对于驱替剂与储层固相的矿物岩石间的作用及其后果研究很少,特别是对碱剂在地下对储层岩性、物性引起的长期改变研究更少,要成功地进行化学驱,实现三元复合驱强化采油技术的工业化生产必须考虑在驱替过程中储层特征的动态变化,以储层特征的动态变化为依据进行化学驱工程方案优化设计;此外,还必须解决如下的三大问题:
1剩余油带或残余油带的预测:储层中剩余油或残余油的分布由储层中原油的最初分布形态和后来的钻井、开发施工措施共同决定。
o采收率的提高:优化改善驱替剂的配方,使三种驱替剂在驱油效率、驱扫效率、孔隙动用率方面,和在经济技术效益方面达到最佳的协同效应。
?对采出来的原油进行破乳、脱水和脱去其中混合的化学驱替剂。
4 结束语
三元复合驱强化采油是颇具发展远景的强化采油技术之一,但是其驱油机理较为复杂,特别是化学驱替剂与储层固相的作用研究很少,机理还不清楚,弄清复合驱过程中储层特征的动态变化是化学驱成功的关键。在矿场试验中急需解决剩余油带或残余油带的预测,原油采收率的提高,以及对采出流体的分离工艺研究等三方面的问题。
参考文献
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EL SEV IERE A PPL IED SCIENCE,1991
2 马尔哈辛等著,李殿文译.油层物理化学机理.北京:石油工业出版社,1987
3 格尔布洛夫, 布钦柯夫.碱水驱.北京:石油工业出版社,1995
(编辑 张鸾清)
47第4期 陈忠等: 三元复合驱强化采油技术
continuous and weak energ y is t he optimal mode w hich expands our know ledge for Da An Zhai Reser voir in Central Sichuan.
Key words: R eservo ir;Seismic geology ;Seismic wave;Analysis of seismic map;Phase;Oil/gas r eservo ir.M icroscopic Component Analysis of Source Rocks and the Hydrocarbon Generation M odel in Jurassic,Santanghu Basin,Xinjiang,JS WPI,1997,19(4):31~35
Li Xianqing (A naly tical and T esting Center,Jianghan Petr oleum I nst itute,Jingsha,Hubei 434102),Ma Anlai,Xiong Bo,Bao Jianpin,Zhong Linlin
M icroscopic components and hydro carbon generation model of Jur assic source rocks in Santanghu Basin,Xinjiang are studied by using the w hole rock analytical method o f or ganic petrolog y.T he results show the sour ce rocks in Sant anghu Basin contain r ich vitr init e and poor sapropelinite.However,exinite and sapr opelinite are relatively concentr ated in source rocks of the low er par t of X ishanyao for mation.T he co ntent and composition of exinite and sapropelinite determine the hydrocarbon -g enerating feature and potential of sour ce rocks.T he model of oil g eneration from coal in Jurassic in Santang hu Basin is obv iously different from that in T uha Basin.It is suggested t hat the r eflectance of vitr inite (Ro)in the beginning of oil formation is about 0.5%and oil generated from coal is mainly contributed by spor inite and cutinite.
Key words: O il generated from coal;M acer al;Hydrocarbon generation model;Source rocks;Jurassic per iod M esozoic -Cenozoic Subsidence history of Santanghu Basin,Xinjiang,JSWPI,1997,
19(4):36~43Liu Xuefeng (Depar tment of Geology,Jianghan Petroleum Institute,Jingsha,Hubei 434102),Zhang Huodan A quantitative study on M esozoi -cenozoic subsidence hi story of Santanghu Basin has been made by using backstripping analysis method.T he main conclusions obtained from the study ar e as follows:since M esozoic,the evolution of Santanghu Basin has undergone two subsidence stages (Jur assic -Early Cretaceous,T ertiary -Quaternar y)and one uplift stag e (late Cretaceous).Cor respondingly ,tw o types of basins hav e been formed (a simple depression basin dur ing Jurassic -Early Cretaceous and foreland basin during Ceno zoic).T he subsidence center also migrated from no rth to south part of the studied area dur ing Early Jurassic,the subsidence center was located in nor th section of t he basin and the orientat ion of depression and uplift w as about EW directio n,while since late Jur assic,the subsidence center migr ated to south section of the basin,and the orientation of depression and uplift w as in NW direct ion.All of these alteration was contro lled by regional tectonics.
Key words: Santanghu Basin;Backstr ipping ;Subsidence;Depression;Foreland
Development of Tr-i component Chemical Flooding Enhanced Oil Recovery,JSWPI,1997,19(4):44~47
C hen Zhong (Chengdu Institute of T echno logy,Chengdu 610059)Luo Zhetan,Shen Mingdao,Pu Huaying T r-i component chemical floo ding enhanced o il recovery is t he lat est development of chemical flooding technolog y.T his paper discussed the mechanism and composition of T r-i component and its merits and dismerits of chemicals dur ing oil flooding.In connection with field product ion needs,some urgent problems in exper imental study and field tests were giv en.
Key words: Enhanced oil r ecovery;Chemical flooding;A lkaling w ater injecto ion;Surfactant w aterflooding ;Polymer waterflooding 3
Journal of Southwest Petroleum Institute
三元复合驱技术的驱油机理及改进方向
摘要：介绍了三元复合驱技术的驱油机理，综述了三元复合驱油体系存在的不足，以及在改进方面的研究现状。 关键词：三元复合驱油；采收率；表面活性剂；表面张力 常见的化学驱油剂主要有聚合物、表面活性剂和碱。asp三元( 碱、表面活性剂和聚合物)复合驱是在综合了单一化学驱优点的基础上建立起来的一种新型的化学驱油体系[1]，具有驱油效率高的显著特点，近年来得到了迅速发展。大庆油田矿场试验[2]表明，聚合物驱比水驱提高原油采收率10％以上，而三元复合驱可比水驱提高原油采收率20％以上。可见对三元复合驱油体系的深入研究具有重要意义。 1、三元复合驱的驱油机理[3] asp三元复合驱油体系既具有较高的粘度又能与原油形成超低界面张力, 在扩大波及范围、提高驱替效率的同时, 也提高洗油效率, 能改善水驱的“指进”、“突进”和油的“圈捕”,从而增加原油产量和提高采收率。该体系驱油效果之所以明显优于单一化学剂驱。是因为多种化学剂具有各自的作用与优势，且相互之间能发挥协同效应。 (1)聚合物的作用是增稠和流度控制。目前最廉价，应用最成熟的产品是聚丙烯酰胺（hpam）。hpam已被普遍用来提高注人水粘度和油层波及系数。hpam的选择着重要与油藏渗透率、孔喉尺寸、注液速度等相匹配, 分子量越大增粘能力越强，浓度越大水解液粘度越大, 驱油能力越大。 (2)表面活性剂的作用是降低油水界面张力和提高洗油效率, 因温度、矿化度、原油组分等油藏条件的不同, 所使用的表面活性剂结构与性能也不相同。石油羧酸盐、石油磺酸盐是现在普遍采用的驱油表面活性剂, 但石油磺酸盐耐温、耐盐性能比石油羧酸盐好。 (3)碱的作用是与原油中的酸性组分反应就地生成表面活性剂, 与外加表面括性剂协同效应更大幅度地降低油水界面张力并作为牺牲剂改变岩石表面的电性, 以降低地层对表面活性剂的吸附量。应用的主产品为naoh和na2co3或二者混用。 2、三元复合驱目前存在的不足 室内和矿场研究表明[2], 三元复合驱采收率可在水驱基础上再提高20％以上，具有较好的增油降水效果。但在应用过程中也暴露出一些问题[4]：三元驱油体系组成中，应用最广泛的强碱(naoh)虽能与原油中活性组分反应生成天然表面活性剂，与外加表面活性剂产生协同作用，大幅降低油-水界面张力；以及降低表面活性剂的吸附量，使复合驱成本下降。但强碱使用带来现场施工工艺复杂、采油系统结垢、生产井产液能力下降、检泵周期缩短、采出液破乳脱水困难、聚合物溶液粘弹性降低、以及因地层粘土分散和运移导致地层渗透率下降等系列问题，并最终制约三元复合驱工业化推广应用。因此目前弱碱及无碱复合驱油技术研究已成为发展趋势。 2.1 弱碱三元复合驱油体系 无机弱碱(如na2co3，nahco3)参与的三元复合驱油体系，在注采能力、采油速度、乳化能力等方面均高于强碱三元复合驱，比水驱提高采收率2o%以上。此外，与普通强碱三元复合驱相比，弱碱三元复合驱可大大减少对地下岩石溶蚀及对油层伤害。袁新强等[5]研究表明，可溶性硅磷酸盐替代naoh时，该复合驱油体系具有明显缓蚀阻垢作用，同时可得到超低油水界面张力(10-3mn/m)、优于普通(强碱)三元复合体系和聚合物溶液的调剖效果。 中强度(ph值=9)中性及弱碱性缓冲碱(na2co3／nahco3)既能保证石油皂生成，充分利用石油酸，降低外加表面活性剂浓度，又可与地层sio2相互作用，防止硅垢的生成，经过现场实践证明[6]，应用中强度缓冲碱代替强碱，在“三采”中是有利的。 此外，研究表明[7]，应用有机碱(弱聚合物酸性钠盐)代替和改进传统三元复合驱用的无
ASP三元复合驱技术现状
ASP三元复合驱技术现状 近年来，由于国际上原油价格的持续下降，西方很多大的石油公司都暂时停止了对提高采收率技术的大规模研究，然而，三原复合驱的机理何寻找更便宜，更有效的三原复合驱体系的研究工作并未完全停止，特别是中国陆上油田，三原复合驱的实验研究，矿场先导试验何工业性试验发展十分迅速。 由于新的大高产油田的发现的机会的减少和老油田产量的急剧递减，发展提高采收率技术，特别是能够大幅度提高驱油效率的三原复合驱油技术，研究其机理，选择高效、廉价的配方体系，优化矿场设计，形成配套技术已经成为石油工业持续发展的一项长远战略行任务。特别是对于中国来说，快速发展三原复合驱技术尤其重要。 ASP三原复合驱是指碱/表面活性剂/聚合物组成的复合驱油体系，是上个世纪八十年代发展起来的一种新型的驱油技术，且被证明是一种提高采原油收率的有效方法。“八五”期间，大庆及胜利油田进行了三原复合驱矿场试验，取得了较好的效果。新疆油田也在“八五”、“九五”期间针对克拉玛依油田砾岩严重非均质油藏特性及储层流体特点进行了大量的室内研究，取得了显著效果，得到了在严重非均质砾岩油藏进行三原复合驱技术的宝贵经验。 ASP三原复合驱的主要驱油机理是碱与原油中的酸性组分作用就地生成皂类，与加入的表面活性剂协同作用，产生超低界面张力。表面活性剂/聚合物体系中加入碱能够降低表面活性剂吸附，在与胶束/聚合物驱相同的驱替效率下，可以使表面活性剂浓度降低10倍以上，因而也降低了化学剂费用。有研究表明：①考虑了吸附和滞留后的低浓度表面活性剂ASP溶液在其具有瞬时和平衡超低IFT时是一种很有潜力的体系；②ASP驱油的主要机理是残余油变形，拉伸成带条状，移动、乳化和夹带；③油湿体系微观模型的ASP驱的主要机理是孔隙壁上的油膜剥离、移动，在孔隙内和孔隙间搭桥，并且形成油包水乳状液，聚并形成液流。 美国NIPER和中国新疆石油管理局合作，首次采用化学驱模拟器UTCHEM对新疆克拉玛依油田的三原复合驱先导试验进行了三维油藏数值模拟研究。分别预测了连续水驱、聚合物驱、碱驱、表面活性剂/聚合物复合驱和ASP三原复合驱的开采效果。试验表明计算结果与试验数据一致，计算结果见表1。 表1 克拉玛依油田各种化学驱方法累积采收率 方法表面活性剂用量T Na2CO3用量T 聚合物用量t 累积采收率％ 水驱0 0 0 2.3 聚合物驱0 0 50 5.2 表面活性剂/聚合物驱459 0 50 17.1 ASP三原复合驱459 372 50 23.6 由表中可以看出，连续水驱的采收率最低为2.3％,ASP最高为23.6％。ASP采收率比水驱采收率提高了20％。 中国山东省孤东油田ASP驱先导试验也获得了巨大的成功。孤东油田1985年投入开发。小井距先导试验区位于油田中部，主要目的层是第三系馆陶组Ng52+3,该层由辫状河沉积的非固结砂岩组成。先导试验区内有效厚度11m，平均渗透率3.8md，地层温度68℃，原始地层压力12.7Mpa，地层条件下原油粘度为41.3mPa?m，原油算值达3.11毫克(KOH)/克。先到试验区面积为30977平方米，地质储量7795吨，采用50米井距的反五点井网开发，包括4口注入井，9口生产井和2口观察井。
弱碱三元复合驱油效果影响因素实验研究探讨
弱碱三元复合驱油效果影响因素实验研究探讨 发表时间：2019-07-23T16:41:13.867Z 来源：《科技研究》2019年5期作者：王云超[导读] 目前我国油田水驱开发已经进入到了高含水期和特高含水期，其中提高采收率的重要手段就是使用化学驱。 （大庆油田有限责任公司勘探开发研究院 163002）摘要：根据油田的实际需要，利用实验仪器设备对弱碱三元复合体黏度、界面张力性质、聚合物分子聚集状态以及影响因素进行研究探讨，通过结果可知：弱碱三元复合体黏度受到时间、温度、稀释作用、剪切作用等因素的影响，随着温度的升高而降低，随着时间的增加而降低，随着剪切作用加大而降低，随着稀释作用的加大而降低；弱碱三元复合体黏度弹性受到表面活性剂的影响大于流变性，弱碱三 元复合体黏度弹性受到聚合物的影响大于表面活性剂；弱碱三元符合体系随着表面活性剂的增加界面张力下降，随着时间的增加而下降。 关键词：弱碱三元复合体；实验研究 目前我国油田水驱开发已经进入到了高含水期和特高含水期，其中提高采收率的重要手段就是使用化学驱。三元复合驱是国外提出的一种三次采油技术，原理就是利用廉价碱来代替部分或者全部的表面活性剂，从而达到降低表面活性及使用量和表面活性剂与聚合物的消耗量。同时原油中的有机酸能够和碱产生反应，生成石油酸皂，有效的增加活性物质含量，保障了驱油效率。目前国内外对于三元复合驱技术的使用十分广泛，收率也得到了大幅的提升，已经在我国的大庆油田、胜利油田、辽河油田、新疆油田、渤海油田等进行试验，效果比较明显。想要深入了解弱碱三元复合驱提高采收率的原理，提高三元复合驱技术经济效果，我们以物理化学和油藏工程为基础，以现代化仪器设备为手段，对弱碱三元复合驱的黏度、界面张力、分子聚集态及其影响因素进行研究和分析，为三元复合驱油技术的发展奠定坚实的基础。 1 黏度及其影响因素 1.1 碱的影响 在聚合物和表面活性剂加量相同的基础上，三元复合体系黏度会随着碱量的增加而减小。体系黏度下降，黏度损失大概一半左右。产生这种现象的主要原因就是聚合物和碱中的阳离子发生发生，阳离子通过电荷屏蔽作用造成聚合物黏度下降。同时聚合物链上的酰胺基和碱反应产生水解，分子链上的负电荷增加，分子间和分子内的静电斥力加大，聚合物分子链从卷曲状态转变为舒展状态，这个过程也造成了聚合物溶液黏度的增加。三元复合体系黏度的影响主要受到碱和电荷屏蔽的双重影响，所以控制碱的加量，就能有效的控制三元复合体系的黏度值。 1.2 表面活性剂的影响 如果聚合物的量增加，NaOH的量增加，那么活性剂加量对三元复合体粘度影响随着表面活性剂的增加，造成体系粘度的逐渐减小然后增大。表面活性剂的质量增加，体系粘度增加，粘度也随着增加。大部分的表面活性剂在浓度较小的时候呈现单个分子形式，与重烷基苯石油磺酸盐发生电离反应，反应中钠离子含量升高，粘度下降。如果表面活性剂浓度增加后，体系中就会产生胶束，胶束和HPAM分子的酰胺基非极性部位产生反应，生成氢键，就是聚合物表面活性剂络合物，造成分子流体力学加大，粘度随之加强。 2 界面张力及其影响因素 2.1 药剂浓度的影响 聚合物量增加，碱和表面活性剂增加，对三元复合体界面张力在一定范围内随着碱和表面活性剂浓度的升高，出现体系界面张力的下降，可能存在超低界面张力的情况。表面活性剂分子在界面与水、油间的相互作用力达到平衡时，大量聚集在油水界面，体系就会出现超低界面张力。想要通过碱降低三元复合体系界面张力，主要有以下几种措施：首先，原油中的有机酸和碱产生反应，协同作用下反应生成的表面活性物质和加入的表面活性剂之间产生超低界面张力；然后，在油水相平衡分布时，表面活性剂分子的强度主要通过碱进行调整； 最后，高分子胶束和碱反应后变小，造成单分子自由链增多，促进了油水面的继续迁移。 2.2 吸附作用的影响 三元复合体系界面张力受到固液质量比和吸附次数的影响，醉着固液质量比的增加，吸附次数的增多，体系界面张力变大，界面活性下降。油砂随着吸附次数的增多和固液质量比的增加，和表面活性剂分子充分接触的几率增加，这就造成体系中表面活性剂的浓度下降，界面张力上升。 2.3 聚合物分子聚集态及其影响因素 聚合物在污水溶液中时，聚合物分子聚集态电镜照片显示，聚合物分子线团呈现出相互缠绕的现象，处于伸展状态。产生这种现象的主要原因是因为聚合物分子链间存在静电斥力，造成分子链比较舒展。溶液内因为聚合物分子长链间基础、相互缠绕在一起，形成了密度很大具有不同尺寸孔洞的多层立体网状结构，又分为细的分支和粗的主干。网状结构有着支撑作用的同时，还能包裹和吸附大量水分子产生形变阻力，通过水解，聚丙烯酰胺溶液呈现出很好的增粘性能。聚合物溶液中的钠离子在随着碱的加入后，浓度逐渐升高，造成原有离子之间的平衡被破坏，钠离子向着聚合物分子链表面Stern层移动，并最终吸附在Stern层表面，这就造成一些聚合物分子链变粗，结构层次变少，网络出现问题，最终聚合物分子结构呈现出网状为辅，片状为主的现象。在聚合物溶液中加入磺酸盐，由于磺酸盐是阴离子表面活性剂，钠离子和阴离子型疏水基团在聚合物水溶液中通过电离反应生成。首先，较为舒展聚合物分子线团因为磺酸盐电离出的钠离子影响，产生压缩的现象，造成聚合物分子形态向着片状的结构发展，同时造成空间骨架变得稀疏；然后，表面活性剂疏水基和聚合物分子链之间有着一定的排斥力，但是排斥力较弱，因此聚合物显得比较舒展，在排斥力的作用下，分子间的运动逐渐加剧，分子流体力学直径变大，同时溶液中球状胶束也随着活性剂浓度增大而增多，聚合物分子链因为聚合物与活性剂间的疏水作用和胶束间相互作用，吸附在表面活性剂胶束上，形成珍珠项链模式。最后，聚合物分子线团在三方面的共同作用下，变得越来越大，聚合物分子形态呈现出大面积的珍珠结构，网状结构较少。在聚合物溶液中同时加入碱和表面活性剂，聚合物分子在碱和表面活性剂的共同作用下呈现出网状-片状结构，因此聚合物分子结构形态中，碱的影响要大于表面活性剂的影响。 3 结论
三元复合驱强化采油技术
三元复合驱强化采油技术 X 陈忠 罗蛰潭 沈明道 蒲华英 (成都理工学院,成都610059) (西南石油学院) 摘要 三元复合驱强化采油是化学驱技术的最新发展,文中论述了三元复合驱替剂体系中各组分的作用机理及优缺点,并结合油田生产实际,指出了在复合驱室内研究与矿场试验中急需解决的问题。 主题词 提高采收率;化学驱;注碱水;注表面活性剂;注聚合物 中图分类号 T E 357.43 引 言 通过一、二次采油还有40%~60%IOOP 的原油滞留于地下储层中,提高原油采收率(EOR)是石油工业发展的当务之急[1] 。滞留于地下孔喉中的原油从微观上讲以原油边界层的形式束缚在储层矿物岩石的表面和孔喉壁上,以及滞留于微孔微喉和大孔小喉中[2];从宏观上讲主要以残余油带和剩余油带的形式存在。要提高原油采收率一方面必须破坏原油边界层,把被束缚的原油解脱出来成为游离态;另一方面驱替流体必须波及到残余油带或剩余油带。驱替剂的微观驱油效率、宏观驱扫效率及孔隙动用率是决定原油采收率的三大因素,要同时满足这三大因素,只有使用最新的化学驱油技术)))三元复合驱强化采 油。图1 化学驱强化采油技术的演化过程 1 三元复合驱强化采油技术的产生 三元复合驱强化采油技术产生于本世纪80年代,来源于单一、二元化学驱,以多种驱第19卷 第4期 西南石油学院学报 V ol.19 No.41997年 11月 Journal of Sout hw est Petro leum Institute N ov 1997 X 1997)05)28收稿 94-98国家攀登(B)计划/复合驱中重大基础性研究0部分内容陈忠,男,1970年生,博士研究生,主要从事油气田开发地质研究
生物表面活性剂作为牺牲剂在三元复合驱中的应用研究
文章编号：!"""#"$%$（&""&）"&#"!"’#"% 生物表面活性剂作为牺牲剂在三元复合驱中 的应用研究 李道山!，廖广志&，杨林& （!(大庆石油学院；&(中国石油大庆油田责任有限公司勘探开发研究院） 摘要：界面活性研究表明，在一定)*+,浓度下，鼠李糖脂发酵液和表面活性剂按不同比例复配后，可以改善界面活性，界面张力低于以表面活性剂为主剂形成的三元复合体系与原油的界面张力。说明生物表面活性剂与表面活性剂复配后存在着明显的协同效应。生物表面活性剂作为牺牲剂，用其对油砂预吸附后可以降低表面活性剂吸附损失-".左右。在用生物表面活性剂的三元复合驱矿场试验中，表面活性剂用量减少一半情况下，采出井流出物中表面活性剂相对浓度高于未使用生物表面活性剂的三元复合驱矿场试验中流出物表面活性剂的相对浓度。化学驱原油采收率平均提高!’(’%.以上。图/参$（李道山摘） 关键词：生物表面活性剂；三元复合驱；牺牲剂；吸附等温线 中图分类号：01-/$(%’文献标识码：2 "引言 复合驱要求复合体系与原油间的界面张力降低到!"3&4!"3-5)65数量级，才能启动原油、使其流动，达到进一步降低油藏中残余油饱和度，提高原油采收率的目的。同时要求降低复合体系中化学剂各组分在油藏中的滞留，尤其是降低表面活性剂的吸附损失。在表面活性剂驱过程中，一般使用牺牲剂或螯合剂与表面活性剂的复配，来提高复合体系和原油间的界面活性，减少表面活性剂损失［!，&］。如用碳酸钠、三聚磷酸钠、硅酸盐和木质素磺酸盐等，这些化学剂可用在预冲洗的前置段塞中，也可加入到表面活性剂主段塞里［-，%］，但尚未见在三元复合驱中用生物表面活性剂作为牺牲剂的相关报道。 本文研究了生物表面活性剂鼠李糖脂发酵液（7,）与表面活性剂（+78）按一定比例复配后的协同效应。评价了生物表面活性剂作为牺牲剂对降低表面活性剂吸附损失的影响，分析了应用生物表面活性剂复合驱矿场试验中，各组分滞留和“表面活性剂滞后流出”现象。 !实验部分 !(!化学试剂及材料 表面活性剂（+78），活性物含量//.，平均分子量%-/，美国9:;<=化学公司。部分水解聚丙烯酰胺，平均分子量为!%"">!"%，水解度&/.，大庆油田助剂厂。)*+,为分析纯。生物表面活性剂：鼠李糖脂发酵液（7,），鼠李糖脂含量&".4&/.，多糖脂，中性脂，菌体和无机盐等。 注入水离子组成（单位为5?6@）：A B B)*B为!CD(!；E*&B为!%("；F?&B为%(&；E+-&3为’-(&；,E+-3为!D-("；EG3为!"%($；8+%&3为/"(%；总矿化度’!C(’。脱气原油密度为"(C’?6<5-。 取三元复合驱试验区取心井岩心，经苯6乙醇（-H !）溶剂抽提、烘干，粉碎后，用I射线衍射分析油砂岩石矿物组成（.）有：石英（-C(/&）、正长石（&&(&C）、斜长石（&D(!%）、方解石（!(!-）、白云石（!(&’）；黏土含量（.）为：伊利石&(-!，高岭土&(/$，蒙脱石"("/，绿泥石"(%/，蒙伊混层"("’，蒙绿混层&(&"。油砂经过筛后，取中间部分作为吸附剂，用2J;=K=LM#!比表面仪（美国）测量油砂比表面积为-(C/’5&6?。 !("仪器 01I28/""型旋转滴界面张力仪。恒温箱、摇床等。 !(#表面活性剂浓度分析方法 采用两相滴定分析表面活性剂含量，混合指示剂（N:5:O:J5ML=5:OP#O:KJGQR:SP MGJP），阳离子表面活性剂是,T*5:SP!’&&［/］。用苔黑酚法分析鼠李糖脂的浓度［’］。 &实验结果与讨论 "(!鼠李糖脂发酵液与不同化学剂复配后界面活性用注入水稀释发酵液母液后，测量不同浓度鼠李糖发酵液溶液与原油间界面张力。当其浓度大于%. ’"! 石油勘探与开发 &""&年%月U107+@1VF1IU@+720W+)2)N N1X1@+UF1)0X=G(&D)=(&万方数据
ASP三元复合驱机理
油田化学 三元复合驱中各种化学剂的作用及ASP提高采收率机理 班级：石工1405 姓名：褚程程 学号： 1402011107 指导教师：戴彩丽 中国石油大学（华东） 2016 年 10 月
三元复合驱中各种化学剂的作用及 ASP提高采收率机理 摘要：三元复合体系驱油技术，简称三元复合驱，是指在注入水中加入低浓度的表面活性剂、碱和聚合物进行驱油的一种提高石油采收率方法，是20世纪80年代初国外出现的化学采油新动向。本文分析了三元复合驱各种化学剂的作用及它们之间的协同效应，同时分析了ASP提高采收率的机理。本文还介绍了三元复合驱的发展历史、现状以及未来需要克服的问题。 关键词：三元复合驱聚合物表面活性剂碱作用 EOR机理现状 引言 在油田开采的历史上，依靠油层自身能量采油的方法曾经历了相当长的一段时期。在当时，因为油田未开发或开发时间较短、地层压力高，原来溶解于原油中的天然气膨胀而将原油举升到地面，这种方法称为能量衰竭采油法，也称一次采油，采收率一般只能达到10%~15%OOIP（原油地质储量）。后来，人们开始采用人工注水法采油，即二次采油，这种方法是指在地层原有能量衰竭后，在油层边缘或油层内部，由地面向井内注水，从生产井中采油。注水的作用是补充油层的驱油能量，可以达到25%~40%的采收率。随着科学技术的发展和进步，人们开始对二次残余油（也称水驱残余油）进行开采，主要是通过向油层注入化学剂或气体进行第三次开采，称为三次采油（tertiary oil recovery）或强化采油（enhanced oil recovery，EOR）。EOR技术中的化学驱，目的主要是为了降低油水界面张力，于是三元复合驱这种超低界面张力驱油体系出现了。三元复合驱，就是将碱、表面活性剂、聚合物混合的驱油体系，其方法的实质是用廉价的碱部分代替价格昂贵的表面活性剂和聚合物，以提高有效化学驱的化学剂效率。它可以说是一种既能提高驱油效率又能提高波及系数并可能在技术和经济两方面都过关的高效三次采油新技术。对于我国来说，我们对ASP的研究虽然起步较晚，但发展很快，大庆、胜利、克拉玛依、辽河、南阳等油田先后开展了室内评价研究和矿场实验并取得了巨大的成功。总之，ASP还有巨大的发展空间。