提高采收率工程设计-5化学驱采油技术

NaCl 浓度，mol／L
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5.1－表面活性剂驱油技术
表面活性剂驱油体系
1、低浓度表面活性剂驱油体系
开始形成胶束的活性剂浓度称为临界 胶束浓度，用CMC表示。 将表面活性剂浓度低于CMC的溶液称 活性剂溶液－－活性水；将表面活性 剂浓度等于或高于CMC，其中含有胶 束的活性剂溶液称为胶束溶液。
A. 活性水驱油体系
活性水体系中性剂浓度低于临界胶束浓度，由于活性剂浓度很低，加上在 油层中的滞留损失，如果用活性水作为驱油剂，必须采用大段塞注入。 活性水驱油机理：降低油～水界面张力；改变岩石的润湿性；乳化作用。
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5.1－表面活性剂驱油技术
表面活性剂驱油体系
B. 胶束溶液驱油体系
在水中加入表面活性剂后，表面活性剂在溶液中保持单个分子状 态，并有部分分子聚集在水的表面。 当表面活性剂浓度提高，水的表面聚集的表面活性剂分子越来越 多，最终达到饱和，形成紧密排列的单分子膜。 在溶液内部，表面活性剂分子互相碰撞的机会增多，大部分活性剂 的烃链相互吸引而缔合成以烃链束为内核、亲水基外露的分子聚集 体，这种聚集成团状的活性剂称为胶束。 胶束溶液驱油机理：在胶束溶液中，由于加入醇和盐等助剂，调整 了油相和水相的极性，使表面活性剂的亲油性和亲水性得到充分平 衡，从而最大限度地吸附在油水界面上，产生超低界面张力，强化 了胶束溶液驱油的低界面张力机理。
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5.1－表面活性剂驱油技术
二、表面活性剂驱油体系 二、表面活性剂驱油体系
表面活性剂驱提高采收率的原因与碱驱大体相同，不同的是前 者是通过外加表面活性剂起作用，后者则是通过碱与原油酸性 成分就地产生表面活性剂起作用。 驱油用的表面活性剂体系分为－－稀、浓表面活性剂体系： 活性水和胶束溶液属于稀表面活性剂体系：活性水的表面活 性剂浓度小于临界胶束浓度；而胶束溶液的表面活性剂浓度 大于临界胶束浓度，但其质量分数不超过2%。 微乳属于浓表面活性剂体系（活性剂质量分数超过2%）， 由水、油、表面活性剂、助表面活性剂（如醇）和盐等5种 组分组成。类型包括：水外相微乳、油外相微乳，过渡类型 －中相微乳。
表面活性剂类型、性质 表面活性剂驱油体系组成 表面活性剂主要驱油机理 表面活性剂驱油存在问题
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5.1－表面活性剂驱油技术
一、表面活性剂及性质 一、表面活性剂及性质
1、表面活性与表面活性剂 如果某物质能使溶剂的表面张力降低，就可以说该物质对溶剂具有 表面活性。具有表面活性的物质被称之为表面活性剂。 2. 表面活性剂分子结构特点 表面活性剂都是由性质不同的两部分组成；一部分是由疏水亲油的 碳氢链组成的非极性基团，另一部分是极性基团。 极性取代基可以是离子，也可以是非离子基团。这两部分分别处于 表面活性剂分子的两端，为不对称的分子结构。 表面活性剂分子的极性基溶于水，即具有亲水性，称为亲水基。 表面活性剂分子上的长链羟基（非极性基）不溶于水，易溶于油， 具有亲油性，被称为亲油基，也叫疏水基。
化 学 驱 方 法
碱驱 活性剂驱 胶束╱聚合物驱 碱╱聚合物驱 ASP复合驱 泡沫驱
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第五章 化学驱采油技术
EOR方法 采油机理 增粘机理 降低渗透率机理 低界面张力机理，润湿 反转机理 自发乳化与聚并机理 乳化－携带、乳化－捕 集机理 增溶刚性膜机理 低界面张力机理；润湿 反转机理 乳化机理；增溶机理 提高表面电荷密度机理 聚并形成油带机理 化学剂之间的协同效应 气阻效应；改善流度比 富油带形成机理 技术优势 存在的问题 地层伤害问题 聚合物的稳定性问题 驱油与调剖相结合的问题 聚驱后提高采收率问题 碱耗问题 结垢问题 乳化问题 流度控制问题 聚合物驱 技术配套成熟
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5.1－表面活性剂驱油技术
表面活性剂驱油体系
表面活性剂复合体系：在低盐浓度下，多数表面活性剂在水相中；在高盐 浓度下，多数表面活性剂则在油相中。在特定含盐度条件下，表面活性剂 在油水相中的分配系数接近1.0，使油～水界面张力达到超低。 表面活性剂复配体系：不同类型表面活性剂的复配体系可以产生协同效 应，更有效地降低液～液界面张力，并加大低界面张力区范围。
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5.1－表面活性剂驱油技术
各 种 胶 束 结 构 示 意 图
胶束是表面活性剂的球形聚集体，随着表面活性剂浓度的进一步增 加，形成了单个分子浓度保持为常数的更多的胶束。 溶液中表面活性剂的浓度和物理化学条件的不同，胶束的缔合结构也 不同，随着表面活性剂浓度增加，表面活性剂溶液内开始呈球形，后 变成圆柱型，再形成圆柱体的六方堆积及层状结构。
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第五章 化学驱采油技术
本章重点内容 本章重点内容
第一节 表面活性剂驱油技术
驱油用表面活性剂类型、性质；表面活性剂驱采油 机理；活性剂驱油藏工程方法与实践。
第二节 碱水驱油技术
驱油用碱剂及其性质；碱与储层的相互作用；碱水 驱采油机理；碱水驱油藏工程方法与实践。
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5.1－表面活性剂驱油技术
表面活性剂及其性质
3. 表面活性剂在溶液中的性质 由于水是强极性液体，当含有一个亲水基和一个疏水基的表面活性剂 溶于水中时，其亲水基有进入水中的倾向，疏水基具有从水中逃逸的 倾向。这种性质导致表面活性剂分子在其水溶液中很容易聚集于两相 （气～水或油～水）界面，形成定向排列的单分子膜。表面活性剂在 界面上发生的相对聚集现象称为“吸附”。 当表面活性剂在溶液中的浓度达到某一值后，表面活性分子在表面的 吸附量不再增加，此值称为饱和吸附量。
提高采收率工程设计 提高采收率工程设计
陈民锋
办公室：基础楼230 电 话：89733096
中国石油大学(北京)
课程计划
课时 2 8 章 节 第一章－ 绪 论 第二章－提高石油采收率油田 开发基础 第三章－提高石油采收率方法 与应用程序 第四章－聚合物驱提高采收率 技术 第五章－化学驱采油技术 第六章－热力采油技术 第七章－其他提高采收率技术 第八章－提高采收率技术油田 开发实践 重 点 内 容 提高采收率方法概述；目前研究现状和发展趋势。 油藏微观、宏观水驱油机理；水驱特征及变化规律； 水驱剩余油类型、分布规律；水驱油藏开发调整方法； 油藏水驱开发阶段提高采收率技术方法及其应用。 提高采收率基本原理，主要物理、化学现象及其作用； 提高采收率应用条件、程序；油藏工程方案设计方法。 聚合物驱油原理及渗流特性；聚合物驱油藏工程评价； 聚合物驱油藏开发方案设计；油藏聚合物驱开发管理； 聚驱开发动态及效果评价；聚驱后提高采收率技术。 表面活性剂驱油机理；碱水驱、复合驱驱油机理； 化学驱提高采收率的油藏工程理论和主要技术方法。 油藏储层、流体的热力学性质；热采中的热损失； 蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层技术的油藏工程方法。 注气采油(吞吐、混/非混相驱)机理；微生物采油机理； 物理法采油技术、复杂结构井提高采收率技术方法。 提高采收率应用涉及的主要技术问题；应用前景及发展 方向；提高采收率油田开发实例分析。
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5.1－表面活性剂驱油技术
驱油用表面活性剂
1、磺酸盐类表面活性剂 常用的磺酸盐型阴离子表面活性剂有种：石油磺酸盐、人工合成磺 酸盐和乙氧基磺酸盐，其中以石油磺酸盐最为普遍。 2、羧酸盐类表面活性剂 羧酸盐分为植物油羧酸盐和石油羧酸盐两类。目前在混合羧酸盐驱 油方面取得一定进展；植物油羧酸盐的利用已进入试验阶段。 3、非离子型表面活性剂 常用品种：脂肪醇系聚氧乙烯聚氧丙烯醚、烷基酚系聚氧乙烯醚、 油酸聚氧乙烯酯等。抗盐能力强、临界胶束浓度低、耐多价阳离 子；地层中稳定性差，吸附量高，不耐高温，价格高。 4、两性表面活性剂 如甜菜碱型两性表面活性剂。该种活性剂对金属离子有螯合作用， 可用于高矿化度、较高温度的油层驱油，但价格较高。
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5.1－表面活性剂驱油技术
驱油用表面活性剂
表面活性剂的适用条件 表面活性高，使油水界面张力降低至1.0×10 －3mN／m以下；当在 水中的浓度较低时，应具有较强的驱油能力。 在地层介质中的扩散速度较高；与地层流体配伍性好，不与地层流 体发生化学反应。 在岩石表面的吸附量低，以减少表面活性剂的消耗量； 廉价易得，以降低表面活性剂驱油的成本。 在选用表面活性剂时，必须进行室内实验 非离子表面活性剂与任何矿化度和化学组成的地层水都能相溶，具 有很高的表面活性，在岩石表面吸附量少。但非离子表面活性剂的 成本比较高，而且在水中不易溶解。 阳离子表面活性剂在岩石上吸附量高，与地层水相溶性差，毒性 大。目前，油田上用于驱油的活性剂主要是阴离子表面活性剂。
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5.1－表面活性剂驱油技术
表面活性剂的类型
阴离子型表面活性剂 发展最早、应用最广。这种表面活性阴离子由亲油基和亲水基两部分 构成，具有表面活性剂两亲的结构特点。类型：羧酸盐型R－ COOM；磺酸盐型；硫酸脂盐型；磷酸酯盐型。 阳离子型表面活性剂 通常是那些具有表面活性的含氮化合物，即有机胺衍生出来的盐类， 在水溶液中能离解出表面活性阳离子。该类表面活性剂很容易被粘土 阴离子表面吸附，提高原油采收率中很少使用。 两性型表面活性剂 离解出的表面活性离子是一个既带阳离子，又带阴离子的两性离子， 此两性离子随着pH值变化而变化。在碱性条件下呈现阴离子性质，酸 性条件下呈现阳离子性质，在等电荷时显示非离子性质。 毒性低，抗生物降解，可以洗涤、乳化、缓蚀、杀菌、抗静电等。
第三节 复合体系驱油技术
复合体系性质；复合体系驱采油机理；复合驱油藏 工程方法与实践。
第四节 泡沫驱油技术
泡沫复合体系性质；泡沫复合体系驱采油机理。
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第五章 化学驱采油技术
第一节 表面活性剂驱油技术 第二节 碱水驱油技术 第三节 复合体系驱油技术 第四节 泡沫驱油技术
4Hale Waihona Puke 第五章 化学驱采油技术化学驱定义：运用化学或物理～化学的理论和方法开采石油。 化学驱机理：提高驱替相粘度，改善流度比，扩大波及体积或降 低界面张力，来提高原油采收率和开采效益。 主要化学剂：聚合物、碱、表面活性剂……