几种化学法三次采油技术应用及分析

摘 要：本文介绍了碱驱、聚合物驱、表面活性剂驱等常规的化学法三次采油技术发展现场，并对各种技术手段的优缺点进行总结，最后对表面活性剂驱的发展前景进行展望。

关键词：三次采油 表面活性剂 耐温抗盐 双子表面活性剂

引言

三次采油技术是中国近十年来发展起来的一项高新技术，它的推广应用对提高原油采收率、稳定老油田原油产量起到了重要的作用。

一、三次采油的简介

在世纪年代以前，油田开发主要是依靠油层原始能量进行自喷开采，一般采收率仅为5%～10%，我们称之为一次采油（POR）。这是油田开发早期较低的技术水平，一次采油使左右的探明石油储量被留在地下。随着渗理论的发展，达西定律被应用于流体在多孔介质中的渗流，表明油井产量与压力梯度成正比关系。这使人们认识到一次采油造成原油采收率低的主要原因是油层能量的衰竭，从而提出了以人工注水气的方法，来增补油层能量，保持油层压力开发油田的二次采油方法（SOR）。这是当今世界油田的主要开发方式，使油田采收率提高到，是一次油田开发技术上的飞跃，但二次采油后仍有一剩余残留在地下采不出来。国内外石油工作者进行了大量研究工作，逐步认识到制约二次原油采收率提高的因素，进而提出了新的三次采油方法（EOR）。

三次采油指油藏经过一次采油依靠油层原始能量、二次采油通过注水补充能量后，采取物理一化学方法，改变流体的性质、相态和改变气一液、液一液、液一固相间界面作用，扩大注人水的波及范围以提高驱油效率，从而再一次大幅度提高采收率。

二、三次采油的分类

三次采油提高原油采收率的方法主要分为化学法、混相法、热力法和微生物法等。根据作用原理的不同，化学法又可以进一步分为碱（Alkaline）驱、聚合物（Polymer）驱、表面活性剂（Surfactants）驱以及在此基础上发展出来的碱一聚合物复合驱（AP驱）、碱一表面活性剂一聚合物复合驱（ASP驱）或表面活性剂一碱一聚合物复合驱（SAP驱）。根据混相剂的不同，混相法分为溶剂混相驱、烃混相驱、CO2、混相驱、N2混相驱以及其他惰性气体混相驱。在这些混相剂未达到混相压力之前为非混相气驱，近年来又开发出了气一水交替驱（WAG驱）。热力法包括蒸汽驱、火烧油层等。

三、碱（Alkaline）驱

碱驱油技术是三次采油技术中研究应用最早的。

碱驱油机理是碱水注入后，碱与原油中的极性物质有机酸类物质反应生成表面活性剂，而原油中存在的重质油如沥青质、胶质等所含的梭酸、梭基酚、叶琳等与之协同作用，使得油水界面张力和界面粘度降低，并产生润湿性反转形成水包油、油包水和多重乳状液从而改变了毛细管力、附着力和驱动力，使原来不流动的残余油通过夹带、聚并重新处于可流动状态，从而提高采收率。碱不仅改变了油水界面张力，而且也改变了岩石与油、岩石与水之间的界面张力。碱驱后期，含油量很低，油相不连续，油珠被滞留成为碱驱残余油。碱驱油技术是三次采油技术中研究应用最早的，但是由于碱耗和其可操作碱浓度范围过窄，一直没有形成规模应用。

目前在三次采油中应用的碱主要是NaOH、Na2CO3和NaHCO3、Na3PO4和Na2HPO4等。在实际的驱油体系中多使用两种或两种以上的碱复配使用，而且考虑到地层和复合体系影响，现在有向弱碱配方方向发展的趋势。

四、聚合物（Polymer）驱

聚合物驱油技术是一种经济有效的提高原油采收率的方法，其主要驱油剂是聚合物，它通过提高水的波及系数来提高采油采收率。最近报道，聚合物还能通过聚合物溶液的粘弹性提高岩心的微观驱油效率。在油藏地质条件一定时，聚合物驱油的效果主要取决于驱油用水溶性聚合物的性能。目前聚合物驱用的聚合物主要是部分水解的聚丙烯酸胺（HPAM）及其改性聚合物，还有生物聚合物黄胞胶（XC）以及经乙基纤维（HEC）和一些正在开发的交联共聚物。聚合物驱油技术已经成为解决油田后期开发减缓、产量递减的主导技术，对稳定、优化与提高HPAM产品的性能具有重大的理论意义和实际价值。在小于75℃条件下，根据实际油藏地质特性，优化HPAM的结构参数，选用高相对分子量的同时，应重视水解度对HPAM性能的影响。研制、开发和应用新型聚合物和低度交联HPAM技术，能够大幅度提高HPAM的耐温抗盐性能，扩大HPAM的应用范围。

五、表面活性剂（Surfactants）驱

表面活性剂在三次采油中的作用机理主要是加人表面活性剂以降低油/水界面张力，改变岩石湿润性，以利于吸附在岩石颗粒表面的残余油膜的剥离，提高洗油效率，并使油珠或油滴能被注入水带走。

1971 年，一族阳离子型双子表面活性剂首次合成；1990 年，阴离子型双子表面活性剂合成，从此引发了对双子表面活性剂的研究热潮。新型结构的双子表面活性剂不断被报道。

传统的表面活性剂是由一个疏水基和一个亲水的极性头基构成的，改变和提高其表面活性是非常有限的，通常靠加长疏水链或将几种表面活性剂复合使用；而双子表面活性剂是由2 个亲水基、2 个疏水基和1 个联接基构成的，通过对亲水基、亲油基以及联接基的改变可合成多种类型的双子表面活性剂，通过改变联接基及疏水基的长度即可轻易改变其性能。由于双子表面活性剂具有诸多优异的性能，故在石油工业有着巨大的应用前景。

传统的表面活性剂分子由于其结构的局限性，其在降低油水界面张力、复配以及增溶等方面的能力很有限。而双子表面活性剂由于其特殊的结构，在很低的浓

度下就有很高的表面活性，在加入量很少的情况下就能使油水界面张力降至超低（1 ×10 - 3 mN/ m），且有很好的增溶及复配能力，在化学驱采油中有巨大的应用前景。

六、总结

综上所述，目前国外对三次采油表面活性剂的合成、应用的研究都高度重视。据预测，由于表面活性剂驱油的独特优越性，表面活性剂驱油和表活剂有关的驱油技术在2015～2020年前后的日产量将会超过聚合物的日常量。因此，结合不同的油藏地质情况，加强对三次采油表面活性剂的合成技术、生产工艺、现场应用的研究，对于推动我国三次采油技术的研发和现场应用具有重要意义。