表面活性剂驱油机理
提高原油采收率原理EOR第六章表面活性剂驱
微乳的类型: 微乳类型：水外相微乳、油外相微乳、中相微乳（过渡态）
图6－1 微乳类型的转换
微乳类型决定于：活性剂的类型、使用温度、油的性质 （如烃的碳数）、水中的电解质（种类和浓度）、体系 中的助表面活性剂（种类和浓度）
微乳的准（pseudo）三组分相图
（a）水溶性表面活性剂 （b）油溶性表面活性剂 图6－2 微乳的准三组分相图
四、泡沫驱
泡沫配制 水：淡水，也可用盐水 气：氮气、二氧化碳气、天然气、炼厂气或烟道气 起泡剂：主要是阴离子型表面活性剂或非离子型表面活
性剂 在起泡剂中还可加入适量的聚合物（提高水的粘度，从 而提高泡沫的稳定性）和盐（调整表面活性剂的亲水亲 油平衡）。
四、泡沫驱
对起泡剂的亲水基而言，在亲油基选定后，亲水基的亲水性强一些 为好，这主要是亲水基的亲水性越强，形成气泡膜的排液速度越小， 泡沫越稳定；亲水基的亲水强弱参考如下顺序：
图6－3 图6－2中A、B两点的相态
O——
W
一活 组性 分剂
和 ；助 油活 为性 一剂 组为 分一
组 分 准； 三水 组和 分盐 为 另
S
油水比1：1
活性剂浓度不变
盐 可 以 调 整 值
HLB
随着盐含量的增加，表面活性剂由亲水性变至亲油性，微乳体系的类 型由水外相微乳（L）变成油外相微乳（U）。
图 4-5 30℃不同含盐量时相体积的变化（1）5g/LNaCl，形成水外相微乳；（2）15g/LNaCl，中相微乳； （3）25g/LNaCl，形成油外相微乳；（4）100g/LNaCl
地面发泡：将气体通过浸在起泡剂溶液中的发泡器进行发泡，然 后将泡沫注入地层中。 地下发泡：将水、气和起泡剂注入地下，利用孔隙的分散和机械 作用，在油藏中生成泡沫。
聚合物、表面活性剂与二元驱特点与机理
聚合物、表面活性剂及二元复合驱一、聚合物、表面活性剂及二元复合驱特点分析1、聚／表二元复合驱特点◆优点(1)属于无碱体系，可以减少多价金属离子沉淀、岩石矿物溶蚀、井筒结垢、采出原油破乳困难等现象。
(2)其粘度和弹性比三元体系高很多，因此其驱油效率和波及体积有可能更大，采收率更高。
(3)可使用低分子量的聚合物，不需要加碱，减少了碱溶解岩石中的粘土而产生的地层伤害问题，具有更宽的油藏适用范围。
(4)现场配置设备和工艺比三元体系简单，更适合海上油田应用。
(5)化学药剂成本比三元体系低，相应的投资成本降低。
(6)相同条件下，聚／表二元复合体系注入压力比聚合物驱低，有利于矿场实施。
◆缺点(1)对表面活性剂的要求严格，必须在无碱无盐的条件下使体系达到低(超低)界面张力，以增加体系的洗油效率，因而能够促进一系列新的、效果更好的驱油用表面活性剂的研制、开发和生产。
(2)认为油水平衡界面张力只有达到10-3 mN／m数量级的超低值，才能大幅度地提高采收率，这就大大缩小了选择表面活性剂的范围。
在此基础上，还要考虑表面活性剂在高矿化度的地层水中具有理想的溶解性。
(3)由于温度和盐度使得聚合物分子在地层水中的构相呈收缩和卷曲状态，使得复合体系的表观粘度较低。
为了能使油层的波及效率达到理想的效果，不得不大幅度地提高聚合物的用量，最终导致聚合物的用量成倍增加，从而大幅度降低了复合驱的经济效果。
理论上讲，由于聚合物的加入，聚/表二元复合驱能够较好的控制流度，而表面活性剂的低界面张力性质，能够促使残余油的启动，因此能够既扩大波及体积又能提高微观驱油效率。
如果驱油体系选择适当，能够比聚合物多采出由于界面张力降低而采出的油，其驱油效果不小于三元复合驱，同时还能够减少乳化对产能和乳化液处理带来的负面影响，消除了三元复合驱中含碱带来的结垢等一系列问题。
2、聚合物驱的特点◆优点聚合物驱的优点为既能提高驱油效率，又能提高波及体积，并能较大幅度地降低表面活性剂的用量，从而使其具有技术经济可行性。
表面活性剂驱的驱油机理与应用
以及 表 面 活 性 剂 对 残 余 油 受 力 状 况 影 响 的 分 析 ， 表 面 活 性 剂 的 驱 油 机 理 进 行 了评 述 。 对
根 据 对 国 内驱 油 用 表 面 活 性 剂 研 究 现 状 的 分 析 ， 合 目前 开 展 的 研 究 工 作 ， 为 开 发 研 制 结 认
面 张 力 的关 系
收稿 日期 ：Ｏ２０ ． 。 ２Ｏ－５３ ０ 作 者 简 介 ： 东 红 ， 级 工 程 师 。９８年 获 中 国 科 学 院 感 郭 高 １９ 光 化 学 所 物 理 化 学 博 士 学 位 ，Ｏ Ｏ年 中 国 石 油 勘 探 开 发 ２Ｏ 研 究 院博 士 后 出 站 ， 要 从 事 三 次 采 油 用 表 面 活 性 剂 和 主 新 型 原 油 破 乳 剂 的研 究 。 ＊中国石 油 天然 气 股份 有 限公 司科 技信 息部 资助项 目 பைடு நூலகம்
析， 阐明 了表 面 活 性 剂 驱 的 驱 油 特 征 。并 对表 面
究 乳状 液 和 微 乳 液 类 型时 ， 出 了 分 子 间 内聚 能 提 比值 Ｒ 的概 念 【 ， 分 子 间作 用 力 的角 度 描 述 界 ４从 Ｊ 面上表 面 活 性 剂 分 子 的状 态 ， 面 活性 剂 分 子 在 表 油 水 界 面 上 两 亲 单 分 子 膜 中 的 相 互 作 用 能 见 图 １其 中 Ａ ｏ 表 面 活性 剂分 子 与 油 分 子 之 间 的 内 ， ｃ为 聚能 ； ｕ 为 表 面 活 性 剂 亲 油 基 与 油 分 子 间 的 内 Ａｃ 。 聚能 ； Ｈｏ Ａ ｃ 为表 面 活性 剂 亲水 基 与 油 分 子 间 的 相 互 作 用 ， Ｈｏ 忽 略 ； ｃ 为 表 面 活性 剂 分 子 与 水 Ａ ｃ可 Ａｗ 分 子 间 的 内聚 能 ， ｕｗ 表 面 活性 剂 亲 油 基 与 水 Ａｃ为 分 子间 的 相 互 作 用 ， ｕｗ 忽 略 ； Ｈｗ 表 面 活 Ａｃ可 Ａ ｃ为 性 剂 亲水 基 与 水分 子 间 的相 互 作 用 。Ｒ值 见 计 算
表面活性剂驱油机理
1. 表面活性剂驱油机理在驱替方程中如何表征在注入水中添加表面活性物质可改善常规注水的采收率，其主要机理如下：（1）向水中加入表面活性剂可以明显地降低油水接触面上的表面张力，油滴更容易变形，结果降低了将其排出孔隙喉道必需的功，同时也增加了原油在地层中的流速。
（2）使选择性润湿接触角变小，使岩石颗粒表面水润湿性加强，即使岩石更加亲水。
（3）表面活性剂水溶液能够清洗掉以薄膜形式覆盖在岩石表面的原油，使得这些油膜破裂并被冲洗出来。
表面活性剂可以吸附在油水界面上，取代原油在岩石上形成牢固吸附层的那部分活性原油组份，使原油不易束缚在岩石上。
（4）表面活性剂使地层孔隙毛管中的弯液面发生变形，加强毛管力作用，增强了水利用毛管渗吸进入饱和有原油的孔隙介质的深度以及渗吸的速度。
（5）在表面活性剂作用下原油在水中弥散作用加强，不但使油滴逐渐变小，而且增强了这种原油分散体的稳定性，从而使油滴重新合并以及在岩石表面上粘附机率大大减少，导致相渗曲线右移现象，即向水润湿方面移动，表明残余油饱和度下降。
（6）表面活性剂能吸附到结构性原油的某些组份上，并减弱它们之间相互作用，使原油粘度下降。
综上所述，表面活性剂主要作用在油水界面处及岩石表面处，即在油水界面处降低界面张力，改变岩石表面的润湿性。
二者的共同作用提高采收率。
以一单元体表征表面活性剂水溶液的流动过程。
考虑一单元体，如图所示，宽为b ，高为H ，表面活性剂水溶液流速为v w ，含水饱和度为S w ，表面活性剂浓度为C 。
则d t 时间内流入单元体中的表面活性剂量为：w v bHCdtd t 时间内流出单元体的表面活性剂量为：()d d d w w v C v bHC t bHx t x ∂+∂ d t 时间内单元体水中表面活性剂增量为：()d d w S C bH x t xφ∂∂ d t 时间内单元体中表面活性剂吸附量为：d d A bH x t x∂∂ 其中，A 为单元体中表面活性剂量。
表面活性剂在三次驱油中的应用PPT课件
油酸钠等
18
三.三次采油用表面活性剂的研究趋向
1表面活性剂的复配
1.1 适合弱碱和无碱表面活性剂复配体系的研发 目前三次采油中用量最大的两类表面活性剂——石油磺酸盐和烷基苯磺酸
盐，均需要加入碱甚至强碱(NaOH)才能与原油形成10-3mN/m 数量级的超低 界面张力。然而，碱的使用会导致地层伤害、设备腐蚀、采出液处理困难以 及聚合物用量大等问题。
5
3.润湿反转
通过改变岩石的润湿性，使油水的相对渗 透率向有利于油流动的方向改变。
6
4.乳化
驱油用的表面活性剂的 HLB 值一般在7-18， 它在油水界面上的吸附可稳定水包油乳状 液。乳化的油在向前移动中不易重新粘湿 润湿性地层表面，提高了洗油效率。
7
6.聚并形成油带
若从地层表面洗下的油越来越多，则它们在向前移动时， 可发生相互碰撞。当碰撞的能量能克服它们之间的静电斥 力产生的相斥的能量时，就可聚并。油的聚并可形成油带， 油带在向前移动时又不断将遇到的分散的油聚并进来，使 油带不断扩大，最后从油井采出。
20
3 三元复合驱油体系的研究动态
对三元复合驱油体系，机理研究表明：表面活性 剂、碱和聚合物联合驱替效果最佳；碱与聚合物 可改善表面活性剂的界面张力，而表面活性剂和 碱的存在又可增强聚合物的黏度。三种成分在低 浓度下大都相互匹配，可同时增强整体效果。
21
专业：纺织化学与染整工程
主讲人-刘锴 组员-陈若阳 夏先广 刘林云
9
双子表面活性剂
低临界胶束浓度 高表面活性 强增粘性 高水溶性
10
磺酸盐双子表面活性剂Fra bibliotekA memorable trip
11
羧酸盐双子表面活性剂
驱油用表面活性剂的发展
驱油用表面活性剂的发展一、概述随着石油资源的日益枯竭和开采难度的不断增大，提高原油采收率成为石油工业面临的重要挑战。
在这一背景下，驱油用表面活性剂的研究与应用逐渐受到广泛关注。
表面活性剂作为一种具有特殊分子结构的化学物质，能够在油水界面形成稳定的乳状液，从而改善原油的流动性，提高采收率。
驱油用表面活性剂的发展历程可追溯到20世纪初期，随着科学技术的不断进步，其种类和应用范围也在不断扩大。
驱油用表面活性剂已经形成了包括磺酸盐类、羧酸盐类、非离子型等多种类型在内的完整体系。
这些表面活性剂在油田开采中发挥着越来越重要的作用，不仅提高了原油采收率，还降低了开采成本，为石油工业的可持续发展提供了有力支持。
驱油用表面活性剂的研究与应用仍面临诸多挑战。
高温高盐油藏、稠油油藏、低渗透油藏等特殊油藏的开采条件对表面活性剂的性能提出了更高要求；另一方面，环保法规的日益严格也要求表面活性剂在生产和使用过程中必须满足环保要求。
未来驱油用表面活性剂的研究将更加注重高性能、环保型产品的研发与应用，以满足石油工业对高效、环保开采技术的迫切需求。
驱油用表面活性剂作为提高原油采收率的重要手段之一，在石油工业中发挥着不可替代的作用。
随着科学技术的不断进步和环保要求的日益严格，驱油用表面活性剂的研究与应用将迎来更加广阔的发展前景。
1. 驱油用表面活性剂在石油开采中的重要作用在石油开采领域，驱油用表面活性剂发挥着举足轻重的作用。
表面活性剂作为一种特殊的化学剂，其分子结构既包含亲水基团又包含疏水基团，这一特性使得它能够在油水界面产生显著降低表面张力的效果。
通过注入表面活性剂，油层中的原油与水的界面张力被大幅度降低，从而增强了原油的流动性，使原本难以流动的石油变得易于开采。
表面活性剂还能够提升地层内部的润滑性，减少石油在流动过程中因摩擦力而滞留在孔洞中的现象。
这种润滑性的提升不仅有助于石油的顺畅流动，还能够减少开采过程中的机械阻力，提高开采效率。
表面活性剂剥离岩石表面原油的微观作用机理
表面活性剂剥离岩石表面原油的微观作用机理
表面活性剂是一种在水和油之间起到介质作用的物质，它能够
降低油的表面张力，并将其分散在水中形成乳状液体。
在岩石表面
原油的微观作用机理方面，表面活性剂通过以下机制起作用：
1. 渗透作用：表面活性剂通过渗透作用进入岩石孔隙中，将原
油从岩石孔隙中分离出来。
2. 亲油性作用：表面活性剂拥有亲油性，可以与原油中的烃类
相互作用，并形成亲油性复合物。
这些复合物可以使原油分散在水中，便于分离和处理。
3. 电化学作用：表面活性剂也可以通过电化学作用与岩石表面
发生相互作用，并改变岩石表面的电性质。
这种改变将导致岩石表
面产生电双层，使原油从岩石表面脱离。
总之，表面活性剂通过渗透、亲油性和电化学作用等多种机制，可以有效地剥离岩石表面的原油。
表面活性剂驱油技术试验技术研究汇报
01
02
03
表面张力
表面活性剂能够有效降低 油水界面张力，提高驱油 效率。
泡沫稳定性
在驱油过程中，表面活性 剂产生的泡沫具有较好的 稳定性，能够提高采收率。
耐温抗盐性
表面活性剂在不同温度和 盐度条件下仍能保持良好 的性能，适应范围广。
驱油效果评价
提高采收率
通过表面活性剂的应用，能够显著提高原油采收 率。
降低含水率
表面活性剂能够降低采出液的含水率，提高原油 品质。
减少油珠粘附
表面活性剂能够降低油珠与岩石表面的粘附力， 提高采出效率。
经济效益评价
降低成本
表面活性剂驱油技术能够有效降低采油成本，提高经 济效益。
增加产量
通过表面活性剂的应用，能够增加原油产量，提高生 产效益。
减少环境污染
表面活性剂驱油技术能够减少采油过程中对环境的污 染，降低环境治理成本。
研究多段塞驱油技术的可行性及其在复杂 油藏中的应用效果。
与其他技术的结合
环境影响评价
研究表面活性剂驱油技术与聚合物驱油、 二氧化碳驱油等其他提高采收率技术的结 合方式及其协同作用。
进一步开展表面活性剂驱油技术的环境影 响评价研究，确保技术的可持续发展。
谢谢观看
环境友好
表面活性剂驱油技术使用 的表面活性剂具有良好的 生物降解性，对环境影响 较小。
技术推广建议
加强技术培训
针对油田企业的技术人员， 开展表面活性剂驱油技术的 培训课程，提高技术应用能 力。
制定推广计划
制定详细的技术推广计划， 明确推广目标、时间表和实 施方案，确保技术的有效推 广。
合作研究与开发
注入阶段
将溶液注入到模拟油藏的模型 中，观察并记录驱油效果。
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1. 表面活性剂驱油机理在驱替方程中如何表征
在注入水中添加表面活性物质可改善常规注水的采收率，其主要机理如下：
（1）向水中加入表面活性剂可以明显地降低油水接触面上的表面张力，油滴更容易变形，结果降低了将其排出孔隙喉道必需的功，同时也增加了原油在地层中的流速。
（2）使选择性润湿接触角变小，使岩石颗粒表面水润湿性加强，即使岩石更加亲水。
（3）表面活性剂水溶液能够清洗掉以薄膜形式覆盖在岩石表面的原油，使得这些油膜破裂并被冲洗出来。
表面活性剂可以吸附在油水界面上，取代原油在岩石上形成牢固吸附层的那部分活性原油组份，使原油不易束缚在岩石上。
（4）表面活性剂使地层孔隙毛管中的弯液面发生变形，加强毛管力作用，增强了水利用毛管渗吸进入饱和有原油的孔隙介质的深度以及渗吸的速度。
（5）在表面活性剂作用下原油在水中弥散作用加强，不但使油滴逐渐变小，而且增强了这种原油分散体的稳定性，从而使油滴重新合并以及在岩石表面上粘附机率大大减少，导致相渗曲线右移现象，即向水润湿方面移动，表明残余油饱和度下降。
（6）表面活性剂能吸附到结构性原油的某些组份上，并减弱它们之间相互作用，使原油粘度下降。
综上所述，表面活性剂主要作用在油水界面处及岩石表面处，即在油水界面处降低界面张力，改变岩石表面的润湿性。
二者的共同作用提高采收率。
以一单元体表征表面活性剂水溶液的流动过程。
考虑一单元体，如图所示，宽为b ，高为H ，表面活性剂水溶液流速为v w ，含水饱和度为S w ，表面活性剂浓度为C 。
则
d t
d t d t d t 其中，A 为单元体中表面活性剂量。
根据物质平衡条件：流入量−流出量=水中表面活性剂增量+吸附量。
其中，水中表面活性剂增量为单元体中水中的表面活性剂的量，作用在油水界面处；吸附量为吸附在岩石表面及结构性原
d w v bHC t
d x t
油的某些组分上。
二者共同构成了表面活性剂在单元体中的滞留量。
根据此物质平衡条件，可得方程：
化简得：
方程左边为表面活性剂在单元体中的滞留，包括油水界面和岩石表面。
这也是表面活性剂驱油机理在数学模型中的体现。
温馨提示：最好仔细阅读后才下载使用，万分感谢！。