三元复合驱强化采油技术
三元复合驱采出水物理掺混生物强化处理技术及工艺研究中期报告
三元复合驱采出水物理掺混生物强化处理技术及工
艺研究中期报告
本报告介绍了三元复合驱采出水物理混合和生物强化处理技术及工
艺的中期研究成果。
首先，针对采出水中高浓度油污染的问题，我们设计了一种三元复
合驱采出水物理混合工艺，将自然沉淀、溶菌酶和气浮池技术相结合，
使采出水中的油污染物得以有效地去除。
在实验中，我们发现这种物理
混合工艺能够使采出水中的悬浮物、溶解物和油污染物分别降低了
91.5%、92.6%和99.2%，达到了良好的处理效果。
其次，针对采出水中微生物数量过少的问题，我们研究了生物强化
处理技术。
在实验中，我们采用了活性污泥处理装置和生物强化培养液，加强了采出水中的微生物生长，将去污效果提高到了更高的水平。
结果
显示，采出水处理后的COD、BOD5和氨氮浓度分别为20.12mg/L、
5.32mg/L和7.46mg/L，分别降低了84.3%、90.3%和91.1%。
最后，我们将物理混合和生物强化处理技术结合起来，研究了三元
复合驱采出水物理混合和生物强化处理技术。
结果发现，该工艺的处理
效果很大程度上被生物强化技术所促进，COD、BOD5和氨氮浓度分别为18.73mg/L、4.25mg/L和5.91mg/L，分别降低了85.2%、92.5%和
92.4%。
此外，该工艺还具有成本低、操作简便、易推广等特点，具有很好的应用前景。
总的来说，本研究成功地开发了三元复合驱采出水物理混合和生物
强化处理技术，对解决采出水处理难题和保护水环境起到了积极的作用。
浅析几种不同的采油技术
田开发 人 员又 利用物 理或 者化 学 ，以及生 物的 方法 进行 采油 ，从 而提
出了三次采 油新方法 。
２ ０ ３ ０ 年 ，三 次采油产 量 占石 油总产量 的比例将 由 目前的不足 ３％
提 高到 ｌ ５ ～ ２ ０ ％。在未 来的 几十年 内 ，丰富 的稠 油资 源确 定 了以蒸 汽 驱 为主 的热采 将成 为三 次采 油的主 要方 法 。注 聚 合物驱 的使 用会 逐渐
中 国 化 工 贸 易
石＿ 油
Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｃｈｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｔｒ ａ ｄ ｅ
一
卷 月
浅 析 几种 不 同的 采油技 术
高永胜
（ 长 江大学 石油 工程学 院）
摘
要 ：石油是 一种 重要的能源和化 工原料 ，同时也是 国家的重要 战略物 资，对 国民经济的发展具有举足轻重的影响，素有 ｔ ｔ 工业血液 ” 之称 。
减少 ，随着 油价 的不断 攀升 ，绿色 环保 的注 二氧化 碳驱 的发 展将 迎来
新 的高 峰 。对 于我 国来 说 ，在 三 次采 油方面 未来 的发 展方 向应该 有 以
下几点 。
元驱基 础上发 展起 来 的 ，将这 三种物 质 以适 当比例 混合作 为驱 油 剂综
合发挥 了化 学剂 作用 ，充 分提 高了化 学 剂效率 。既综 合 了碱驱 具有 高 的驱 油效率 、低成本 和聚 合物 驱具 有的 高波及 效率 的优 点 ，又克服 了
石 油作为一种非再生的化石能源 ，是 目前所使 用的最主要的一种能源，并且消耗 量在 总能 源中所 占的比例逐年增加。石 油采收率不仅是 石油工业界 ，而 且 是 整 个 社 会普 遍 关心 的 问题 。
关
拓展——三元复合驱采出水处理新技术应用及展望
三元复合驱采出水处理新技术应用及展望
一、三元复合驱采出水处理试验
处理效果 试验期间来水含聚浓度平均为1 000 mg/L，
表面活性剂浓度平均为60 mg/L，黏度平均为5.2 mPa·s，pH 值 平 均 为 11.3 ， 试 验 设 备 处 理 量 5 m3/h（图 6）。
处理后含油浓度平均为 3.34 mg/L、悬浮物 浓度平均为3.74 mg/L （图7）。
三元复合驱采出水处理新技术应用及展望
一、三元复合驱采出水处理试验
处理成本分析 （1） 电费。具体设备耗电量情况如表4所示。
每天电耗 52.48 kW，按每千瓦时电 0.638 1 元计，则电费 52.48×0.638 1=33.49元/d，折合吨水费用为0.28元。 （2） 药剂费。具体药剂费如表5所示。
三元复合驱采出水处理新技术应用及展望
一、三元复合驱采出水处理试验
处理成本分析 （1） 电费。水处理耗电约为 1.03 kWh/m3，按每千瓦时电 0.638 1元计，折合吨水费用为0.66元。 （2） 药剂费。具体药剂费如表2所示。
运行费用合计为 4.59 元/m3，按吨水产渣量80%计算，将 含水率通过离心机进一步脱水后，吨水产渣量应为 20 kg，根据无 害化油泥处理费用650 元/t计算，油泥处理费用应为 13元。陶瓷 过滤器更换费用为1 000元/根，折算陶瓷过滤器再生费用及清洗费 用后，吨水过滤器成本约为 0.11元/m3。因此合计处理三元污水 费用约需要17.7元/m3。
为基础，有机碳源的梯度降解为核心的“厌氧+缺氧+好氧”串联的BESI （B代表生物，E 代表电子的传递，S 代表以硫离子为起点的代谢，I 代表 工艺的整合） 微生物工艺技术（图5），主体工艺流程为“自然沉降罐→ BESI微生物一体化反应器→旋流气浮装置→一级石英砂单层过滤罐→二级 石英砂磁铁矿双层过滤罐→三级海绿石磁铁矿双层过滤罐”，其中自然沉 降罐停留时间8 h，微生物反应器停留时间 24 h，旋流气浮装置停留时间 20 min，一滤滤速为 8 m/h，二滤滤速为6 m/h，三滤滤速 4 m/h，反洗 周期 48 h，处理量120 m3/h。
三元复合驱技术研究
三元复合驱技术研究摘要:三元复合驱是20世纪80年代中期提出的三次采油新方法。
它是由碱/表面活性剂/聚合物复配而成的三元复合驱油体系，既有较高的粘度，又能与原油形成超低界面张力，从而提高原油采收率。
关键词：三元复合驱；成垢；技术三元复合驱是20世纪80年代中期提出的三次采油新方法。
它是由碱/表面活性剂/聚合物复配而成的三元复合驱油体系，既有较高的粘度，又能与原油形成超低界面张力，从而提高原油采收率。
但是，在驱油体系注入地层的过程中，当碱性的化学剂注入地层后，受地层温度、压力、离子组成和注入体系的pH值等因素的影响，与地层岩石和地层水发生包括溶解、混合和离子交换在内的多种反应。
一方面，碱性三元液中的钠离子与粘土中的钙、镁离子发生置换，形成钙、镁的氢氧化物沉淀；另一方面，在地层岩石组分中有长石、伊利石、高岭石、蒙脱土等，碱也能与这些组分作用生成Si、Al等离子，进入地层水中，打破地下液体原有的离子平衡，随着地层条件的改变又形成新的矿物质沉淀，产生大量的硅铝酸盐垢。
这些由于碱的存在而引起的垢沉积，不仅造成卡泵现象，影响抽油机的正常生产及试验的顺利进行，而且还会堵塞油层孔隙，降低驱油剂的波及系数，并使油层受到伤害，影响最终采收率。
我国大庆油田已完成的5个三元复合驱先导性矿场试验,使用NaOH的为4个试验区,在这4个试验区中,除杏五区外,均不同程度地出现结垢现象,结垢发生在采出环节,包括油井近井地带、井筒举升设备和地面集输设备,以中心采出井最为严重,也最为典型。
因此，确定三元复合驱的成垢条件及界限，研究三元复合驱过程中垢的形成机理，找出对策，保证三元复合驱技术的成功有重要意义。
一、结垢状况分析为了确定三元复合驱垢样的晶型及组成，了解试验区的结垢情况，对试验区垢样进行分析。
（一）垢样分析取三元复合驱矿场试验区垢样，如采用大庆油田采油四厂杏二西三元复合驱扩大性矿场试验区垢样为例。
具体过程为：采用-射线衍射进行物相分析，确定矿物的晶型，用-光电子能谱确定元素组成，用化学分析法确定典型氧化物的含量。
三元复合驱采出水处理工艺条件的优化
三元复合驱采出水处理工艺条件的优化随着我国油田开采量的不断增加，三元复合驱采出水的处理工艺越来越受到人们的关注。
三元复合驱采出水处理工艺的优化，可以有效减少环境污染，提高采出水的再利用率，同时也可以减少能源消耗，提高采油效率。
三元复合驱采出水处理工艺包括预处理、一次处理、二次处理和三次处理四个环节，下面分别从这几个环节入手，探讨优化三元复合驱采出水处理工艺的条件。
1.预处理环节预处理是三元复合驱采出水处理的重要环节。
预处理可以对采出水中的悬浮物、沉淀物等杂质进行初步去除，提高处理效果。
预处理的方法一般有筛选、沉淀法和过滤法等。
在选择预处理方法时，应针对不同水质的采出水进行选择，以达到最佳的预处理效果。
优化预处理的条件，可以采用以下措施：（1）增加预处理的细节处理，如对采出水中的有机物、持久性有机污染物等进行处理，达到对采出水总体和个别指标的去除要求。
（2）选择先进的预处理设备，如膜过滤器、生物反应器等，可以有效提高预处理的效果。
（3）增加短路反应体积的低流速区，可以改善物理混凝反应的效果。
2.一次处理环节一次处理环节是对采出水的化学成分进行调整，包括调整pH 值、增加氧化剂等。
一次处理环节的优化关键是选择适当的处理剂和方法。
优化一次处理的条件，可以采用以下措施：（1）选用适当的处理剂：废水中的离子成分多样，可以选择多种处理剂进行调整，如氢氧化钠、硫酸等。
（2）采用控制反应时间的方法：对于有些离子需要一定时间才能与处理剂发生反应，所以要控制反应时间，以充分发挥处理剂的作用。
（3）选用高效的混合设备：一次处理需要混合处理剂和废水，因此要选用高效的混合设备。
其中轴流式混合器和静态混合器应用比较广泛。
3.二次处理环节二次处理环节是对采出水进行深度处理的环节，主要是通过沉淀、过滤、吸附等方式去除废水中的有害物质。
优化二次处理的条件，可以采用以下措施：（1）选择适当的处理方法：二次处理方法多种多样，应根据采出水中的污染物种类和含量，选择最适合的处理方法。
三元复合驱中各种化学系的作用及ASP提高采收率机理
ASP方法优缺点及未来发展前景
• 未来发展方向
• 三元复合驱体系仍处于工业性试验向工业性推广的过渡阶段，将来的发展方 向是成为老油田增产的三次采油主导技术。三元复合驱的发展主要集中在新 型表面活性剂的研制以及强碱向低碱甚至是无碱转化方面。目前主要的表面 活性剂有：烷基苯磺酸盐和石油磺酸盐；石油羧酸盐、非离子表面活性剂和 生物表面活性剂主要用作著助剂和牺牲剂[4]。如今有许多新型表面活性剂正 处于研发阶段，它们都具有碱度要求低、原油适应性宽和界面性能优越等优 点，但原料少，工业化生产难度较大。国内外表面活性剂的总体发展趋势是 由强碱向弱碱向低碱方向发展，最终的发展趋势是向无碱方向发展以减弱三 元复合驱的缺点；合成工艺由复杂化向简单化方向发展；理论研究，由对表 面活性剂复配性能的研究向研究表面活性剂结构和性能关系方向发展。
ASP相关基本概念及应用现状
ASP中驱油各组分中的协同作用
ASP中驱油各组分中的协同作用
ASP中驱油各组分中的协同作用
ASP方法优缺点及未来发展前景
• 优点：
• • (1)ASP三元复合驱试剂中的碱比较低廉，它与天然有机酸形成表面活性剂， 并且外加了少量的合成表面活性剂以增强其界面活性，其成本比较低。 (2)该驱油体系最主要就是利用了碱与原油中某些组分的反应来生产表面活性 剂，同时又解决了保持低界面张力与使用高碱浓度间的矛盾，为复合驱矿场 应用提供了技术基础。 (3)三元复合驱油剂具有很强的驱油能力，能够驱出水驱难以驱出的重质残余 原油，大幅度提高了油井的生产能力。 (4)三元复合驱能够改善油层的吸水界面，并在驱油过程中形成高饱和度的原 油富集带，大大提高了油井的生产能力。 (5)降低表面活性剂的吸附量。
• •
ASP相关基本概念及应用现状
三元复合驱技术的研究进展
第50卷第2期当代化工Vol.50, No.2 2021 车 2 月______________Contemporary Chemical Industry ______February, 2021三元复合驱技术的研究进展李颖雪，兰天庆(东北石油大学石油丨:程学院，大庆163318)摘 要：随着开采的不断进行，在地下仍有近50%的原油储量未被开采，剩余原油含水率越来越大，开采越来越复杂为了应对复杂的地形环境.提高经济效益，提高开采效率，三元复合驱技术（碱.聚合物'表丨爾舌性剂）应运而生，又因注人碱的不同分为强碱元复合驱和弱碱三元复合驱，两种驱油方式各自具有不同 的优缺点，其弊害也有行之有效的处理办法在三元复合驱的实际应用中，将优势井型和优势驱油技术相结合 的手段极大地发挥了其优势，大大提高了开采效率近20%以h_关键词：强碱二元复合驱；弱碱三元复合驱；5元复合驱技术应用中图分类号：TE357.46 文献标识码：A 文章编号：167卜0460 ( 2021 >02-0487-05Research Progress of ASP Flooding TechnologyLI Ying-xue,LAN Tian-qing(Institute of Petroleum Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China) Abstract: As oilfield development continues, nearly 50% of the crude oil reserves remain unexploited undergroundreservoir, the remaining crude oil has high water content, and the production is becoming more and more complex. Inorder to cope with the complex teirain environment, improve economic benefits and improve development efficiency,the ASP flooding technology (alkali, polymer, surfactant) came into being, and it is divided into strong alkali ASPflooding and weak alkali ASP flooding. In the ASP flooding, the two oil displacement methods have their ownadvantages and disadvantages. In the practical application of ternary compound flooding, the combination of superiorwell type and superior flooding technology has greatly exerted its advantages, which can greatly improve the recoveryefficiency by more than 20%.Key words: Strong alkali ASP flooding ; Weak alkali ASP flooding; Application of ASP technology我丨謂国土面积位列世界第三，油气资源十分丰 富，仍由于地层压力不够，使得油田开采难度大，出油率不高：20世纪50年代起我H开展了提高采 收率的实验研究，通过注水采油大大提高了开采效 率，甚至运用精巧的井网布置在特定油田」:可以让 采收率提高至65%以上，由此进入了世界的领先行 列，取得了阶段性的胜利1:随着时间的推移，注 水开采效率逐年降低，以如今的技术评定水驱的采 收率为31.2%,经评定后在地下还有50%以t的储 量未被开采。
三元复合驱油井结垢机理及防治措施
三元复合驱油井结垢机理及防治措施孙万成三元复合驱（简称“ASP”）技术是80年代中后期在国际上兴起的新型高效驱油技术。
二类油层开发三元复合驱技术是油田高含水后期进一步提高采收率的重要手段。
但随着三元复合驱矿场试验不断地深入，暴露出的油井结垢问题已成为该技术工业化应用的最大障碍，因此，研究三元复合驱油井结垢机理及防治措施是当前非常迫切的任务之一。
三元复合驱驱油机理三元复合驱是利用碱、表面活性剂和聚合物的溶液作为驱替液来提高油田采收率的—种新型采油技术，它可以提高驱替液的黏度，增大波及效率，降低油水界面张力，在一定程度上提高驱油效率，使石油的采收率增大。
三元复合驱中的碱与原油中的有机酸反应生成的烷烃链羧酸皂和环烷酸皂吸附在油水界面上，使油水界面张力降低，引起毛细管力阻滞作用降低，从而使被圈捕的原油参与流动。
碱与加入的表面活性剂产生协同作用，增大界面活性。
碱作为一种“盐”迫使更多的表面活性剂分子进入油一水界面，从而增加界面层中表面活性剂浓度，拓宽表面活性剂的活性范围。
碱与油水界面处存在的胶质、沥青质、石蜡、卟啉中的有机极性物反应，使得油水界面上的刚性膜破裂和有机物溶解，提高原油产量。
碱与岩石表面的矿物产生离子交换，使岩石表面矿物组成发生变化，改善岩石颗粒表面电性，减少表面活性剂和聚合物在岩石表面上的吸附、滞留损失。
碱的加入，促进聚合物的水解，使ASP体系的浓度增大。
三元复合驱体系中表面活性剂的作用是作为驱油主剂降低油一水界面张力，使残余油变为可流动油。
它改变了岩石表面的润湿性，使滞留在岩石孔道内的油滴和水之间的作用力增加。
岩石表面对原油吸附作用相对减小，增大水的洗油能力，同时对原油有增溶作用，还可使原油乳化，增加其流动性，达到混相驱油的效果。
表面活性剂存在时，更有利于皂化反应进行，两者的协同效应促使界面张力进一步降低，在离子强度和二价阳离子浓度高时起补偿作用。
拓宽体系的界面活性范围和油水发生自发乳化的盐含量（或pH值）范围。
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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 TE357.43
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 Vol.19 No.41997年 11月 JournalofSouthwestPetroleumInstitute Nov 1997
X1997)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(Nca)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Nca有如下的定义[3]: Nca=vp/(L@R)(1)
式中: vp/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,%00.060.100.50NaOH46.46.410.014.2NaOH1%NaCl-14.211.418.8
NaOH1%MgCl21%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+,Mg2+)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1 BAVIEREM.BasicConceptsinEnhancedOilRecoveryProcesses.PublishedbyELSEVIEREAPPLIEDSCIENCE,19912 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,19873 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