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1、西北大学地质系硕士研究生课程作业提高采收率原理专业：固体地球物理学生：李萍年级：硕研2005学号：200521338二〇〇六年十一月6表面活性剂驱油技术在三次采油中的应用进展目前，常规方法生产的原油产量不断下降,提高采油率就成为石油开采研究的重大课题，三次采油就是提高采收率的一个重要方法，将在资源利用方面发挥重要作用[1]。三次采油方法可分为四大类:一是热力驱,包括蒸汽驱、火烧油层等;二是混相驱,包括CO2混相、烃混相及其他惰性气体混相驱;三是化学驱,包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱水驱和注浓硫酸驱等;四是微生物采
2、油,包括生物聚合物、微生物表面活性剂驱。其中表面活性剂是提高采收率幅度较大、适用较广、具有发展潜力的一种化学驱油剂。采用表面活性剂驱油为进一步开发利用现有原油储量展示了广阔的前景[2]。表面活性剂单体一般是由一个非极性的亲油基和一个极性的亲水基构成[3]。根据极性基团的性质可以把表面活性剂分为阴离子型、阳离子型、两性型、非离子型和混合型[4]。表面活性剂溶液具有降低表面张力、乳化、形成胶束、形成微乳液和增溶等作用[5]，一、三次采油对表面活性剂的要求使用表面活性剂水溶液可以降低油与水的界面张力,增加洗油能力。一般
3、认为,能使原油采收率大幅度提高的表面活性剂应具有以下条件[6]:①在油水界面上的表面活性高,使油—水界面张力降至0.01~0.001mN/m以下,具有适宜的溶解度、浊点、PH值,降低岩层对原油的吸附性。②在岩石表面上的被吸附量要小。③在地层介质中应有较大的扩散速度。④当在水中浓度较低时,应有较强的驱油能力。⑤应具有能阻止其他化学剂副反应发生的能力,即所谓的“阻化性质”。⑥注水用表面活性剂应考虑到它与地层矿物组分、地层水注入水成分、地层温度以及油藏的枯竭程度等相互关系。⑦应具有抗地层高温、高盐浓度的能力。⑧具有较高
4、的经济价值,投入产出比具备优势。二、表面活性剂溶液驱油的机理及油层条件注水采油后，还约有三分之二的原油滞留在油层中，由于毛细管力的作用，这部分油陷留在较细的毛管孔道中，要把这部分油驱替出来，单靠增加压差是很难办到的。油水界面张力约为3.0×10-2N.m-1，计算表明驱动所需的压差一般为9.81MPa*m,而注水时压差仅为(196.13～392.27)kPa.m，远小于驱动压差。所以利用表面活性剂降低油水界面张力，使残余油变为可流动油，这是一个既可行又有前途的方法[7]。然而，单独使用表面活性剂驱油存在着活性剂波
5、及系数低、驱油效率差、吸附损失较为严重、活性剂用量大、成本高等缺点。在表面活性剂-碱一聚合物三元复合驱油技术中，其特点是利用表面活性剂和碱之间的协同作用，使复合驱体系与原油形成超低界面张力，三元复合驱具有极高的驱油效率。表面活性剂溶液驱油的油层条件包括:(1)岩石必须是砂岩。(2)原油密度小于9.042kg.m-2。粘度小于3.0×10-2Pa.s。(3)地层温度不能太高，一般低于120℃(4)地层水的矿化度应尽可能地低。(5)地层渗透率高于2.0×10-3μm2，而且不含裂缝。三、表面活性剂溶液驱油作用机理类型
6、6根据所采用的体系不同，表面活性剂驱可分为:活性水驱、碱水驱、微乳状液驱、泡沫驱、增稠水驱、正向异常液驱等[1]。3.1活性水驱活性水驱是在油层中注入表面活性剂水溶液的采油方法,其表面活性剂水溶液的作用如下:①降低界面张力,使残余油变为可流动油;②改变地层表面的润湿性;③增加原油在水中的分散作用;④改变原油的流变性,降低原油熟度和极限剪切应力。活性水驱所用的表面活性剂HLB为8～13,为亲油性,优先采用的是耐碱性好的表面活性剂。一般来讲,使用复配的表面活性剂更为有效、有时还使用一些聚合物和其他助剂来提高效果。如:
7、联邦德国专利359355合成海水中加w=2%的羟甲基化环氧乙烷加成物、w=2%的异辛基丁基苯磺酸盐和w=4%的异丁酸,注入地层可使原油采收率达85%。3.2泡沫驱利用表面活性剂发泡性配成驱油剂进行采油的方法称为泡沫驱。泡沫驱油法是在注人活性水中通人气体(如空气、烟道气或天然气)形成泡沫，利用贾敏效应(气阻效应)，使水不能任意沿微观大孔道、宏观高渗透层或高渗透区窜流，从而改善波及系数提高采收率的方法，这种方法也称注混气水提高采收率法。泡沫驱是由水气混注可提高采收率而得到启发。它是通过降低水相的有效渗透率(Kw)和提
8、高水相的视粘度（μw）而达到降低水流度的目的。但水气混注遇到的困难是由于气体分散在水中是一个不稳定体系，气体很难均匀地分布在水中并保持一定的稳定时间。为了改进混气水的稳定性，常采用泡沫剂来降低体系表面能，这即有利于泡沫的形成，也有助于泡沫体系处于低能位而较为稳定。泡沫驱油机理是依靠迭加的气阻效应，提高微观波及效率，即排驱效率。进人地层的泡沫液首先窜入大孔道，由于液膜层的异
