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 bHCdt

d 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 bH

x 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 x

φ∂∂ 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。

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：

()()d [d d d ]d d d d w w w w v C S C A v bHC t v bHC t bH

x t bH x t bH x t x x x

φ∂∂∂-+=+∂∂∂ 化简得： d w v bHC t

d x t

w w C A C S v t t x

φ∂∂∂+=-∂∂∂ 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。