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1、表面活性剂在三次采油中的应用1.前言：1.1三次采油应用现状1.1.1三次采油技术现状三次采油（EOR）技术是一项能够利用物理、化学和生物等新技术提高原油采收率的重要油田开发技术。所谓三次采油，是对比一次采油、二次采油而言的。通俗地讲，在石油开采初期，只是利用地层的天然能量开采石油，称为一次采油，其采收率仅为10%左右。通过向地层补充能量来开采石油的方法，如注水、注气等，称为二次采油。目前世界上已有大量油田采用二次采油方法，但采收率一般也只能达到25%到40%左右。三次采油，则是利用物理、化学和生物等手段，继续
2、开采地下剩余的石油，以此提高原油采收率的方法。通常的注水驱油法虽然可以提高采油率,但由于地下沙岩的表面粘附了原油,不能为水所湿润,故残油不易被水驱出,现在大约30%的原油被1次和2次采油采出,另外大约20%的原油必须通过3次采油采出。3次采油中按照适当的配方,加入表面活性剂和部分高分子化合物再注入水进行驱油。表面活性剂水溶液注入油井后,与原油形成双连续相微乳液(中相微乳液),微乳液与过量的水和过量的油平衡共存,两相间的界面张力达到超低,通常原油和水之间的界面张力为50mN/m,形成微乳相后,其界面张力可以降低到
3、10-4到10-5mN/m的数值,明显地降低原油的粘度,增加其流动性,使残留于岩石中的原油流入油井,从而增加原油的采出率,达到深化采油的目的。目前，世界上已形成三次采油的四大技术系列，即化学驱[1]、气驱、热力驱和微生物驱。[2].其中化学驱包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱及其复配的二元、三元复合驱、泡沫驱等；气驱包括混相/非混相驱、氮气驱、烃类气驱和烟道气驱等；热力驱包括蒸汽吞吐、热水驱、蒸汽驱和火烧油层等；微生物驱包括微生物调剖或微生物驱油等。四大三次采油技术中，有的已形成工业化应用，有的正在开展先导性矿场
4、试验，还有的还处于理论研究之中。[3]我国在三次采油提高采收率技术方面急需解决的问题：一是加强提高采收率新技术的基础理论研究。主要课题包括改善注水采油技术提高采收率机理研究、化学驱油技术科学基础研究、油气藏流体变组分及变相态开发原理研究、稠油开采新技术科学基础研究、微生物驱油技术科学原理研究。二是开发新型提高采收率驱替剂。目前剩余储量大都集中在高含水、低渗透、稠油、高温高盐油藏、非均质极强的碳酸盐岩缝洞油藏等开采难度较大的地方,现有驱替剂已无法满足进一步提高采收率需求。三是开发高效提高采收率的集成技术。针对复杂
5、的油藏，每一项提高采收率技术都有其应用的局限性，结合不同技术的优势，研究高效集成技术，是提高采收率又一个新的发展方向[4]。1.2表面活性剂在稠油开采中的主要作用[5]1.2.1乳化剂由于稠油的黏度和密度比普通原油大得多,因此对大多数的稠油通常采用井底乳液降黏。由于连续相水的黏度很低,在流动的过程中稠油间的相互内摩擦转变为水与水之间的内摩擦,稠油与管壁间的摩擦也变为水与管壁间的摩擦,从而大大降低了井筒内流体流动的阻力,因此动力消耗减少,从而可提高出油速度,最终可提高油井产量。1.2.2起泡剂由于稠油的黏度较大,
6、通常也采用注入高温、高压蒸汽的方法以提高地层温度和降低高黏原油的黏度,从而改善其流动性。但由于地层的非均质性以及稠油黏度与蒸汽黏度差值太大,因此需要在注蒸汽的同时加入一些表面活性剂产生泡沫,由此调整蒸汽的注入剖面或改善油层岩石的润湿性,从而取得更好的驱油效果。2原理三次采油[6]，通常也被称为强化采油（EnhancedOilRecovery），其特点是针对二次采油未能出的残余油和剩余油，采用向地层注入其它工作剂（如聚合物溶液、碱溶液、表面活性剂溶液或体系、二氧化碳、水蒸气）或其它能量的方法。三次采油紧跟在二次采
7、油之后，如化学驱油及某些混相驱油等。这些方法都是在注水达到经济极限后所采用的提高采收率的方法[7]。本文主要研究的是表面活性剂驱的方法。其原理通常有以下几种：2.1张力机理[7-8]由于引起油在油藏孔隙中被圈捕的主要作用力是黏滞力和毛细管力。在表面活性剂驱室内实验及先导试验中，准确掌握表面活性剂降低油水界面张力的合理尺度，即表面活性剂用于驱油时，特定条件下存在降低油水界面张力的最佳数值范围。用低浓度表面活性剂水溶液驱油时，活性剂吸附在油水界面上，降低油水界面张力，增加了毛管数，从而减少了油珠通过狭小孔道移动时界
8、面变形所需功，降低原油的流动阻力，将岩石中的残余油驱出来，使用适当的表面活性剂体系，大量的滞留油珠都能移动，这些油滴富集并形成油墙，如图所示。滞留油珠油墙2.2表面电荷密度机理[9]当驱油表面活性剂为阴离子(或非离子一阴离子型)表面活性剂时，它们吸附在油滴和岩石表面上，可提高表面的电荷密度，增加油滴与岩石表面间的静电斥力，使油滴易被驱替介质带走，提高了驱油效率。2.3反转机理[8]油湿
