化學(xué)驅(qū)提高稠油采收率研究

張新宇，劉灝亮

（東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶 163318）

化學(xué)驅(qū)提高稠油采收率研究

張新宇，劉灝亮

（東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶 163318）

為提高油田稠油采收率，結(jié)合國內(nèi)近年來提高采收率技術(shù)的研究進(jìn)展著重提出已被大規(guī)模應(yīng)用的化學(xué)驅(qū)技術(shù)的相關(guān)研究，包括聚合物驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、堿驅(qū)、膠束驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)的作用機(jī)理、研究成果以及應(yīng)用等研究，最后提出了稠油化學(xué)驅(qū)技術(shù)應(yīng)用中存在的問題以及對(duì)其未來前景的展望。

化學(xué)驅(qū)；稠油；采收率；作用機(jī)理

化學(xué)驅(qū)作為EOR的一項(xiàng)重要技術(shù)即是向儲(chǔ)層注入化學(xué)物質(zhì)，作為頂替液，來降低油水間的表面張力，降低流度比，增加毛管數(shù)和提高波及系數(shù)。盡管化學(xué)驅(qū)相對(duì)于注氣，需要更高的儲(chǔ)層滲透率，但是由于其不產(chǎn)生溫室氣體，故對(duì)環(huán)境有利。研究表明，此技術(shù)具有高達(dá)40%的采收率（即采油量比原始地質(zhì)儲(chǔ)量），但在用于較大儲(chǔ)層時(shí)，該技術(shù)會(huì)受到化學(xué)劑高成本的影響。據(jù)中石化相關(guān)統(tǒng)計(jì)，稠油總儲(chǔ)量中采用注水驅(qū)技術(shù)的稠油約占30%[1-2]，但由于稠油具有粘度較高、油藏油層較薄的特點(diǎn)，且水油流度比較大，若采用注水開發(fā)易出現(xiàn)注水利用率和采收率較低、能量損失大等弊端，故采用化學(xué)驅(qū)作為開采稠油的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)，對(duì)于提高稠油采收率具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 聚合物驅(qū)

聚合物驅(qū)即是將水溶性聚合物溶液，如多糖和聚丙烯酰胺，注入到含油層，改善油水流度比，增加水的粘度，降低水相滲透率，并改善驅(qū)替波及系數(shù)，以提高采收率。同時(shí)，該方法有時(shí)又被稱為聚合物增強(qiáng)型水驅(qū)，用稀釋鹽水以混相驅(qū)替的方式進(jìn)行[3]。相對(duì)于水驅(qū)，此技術(shù)具有高出6%～12%的采油潛力，在使用后也能達(dá)到原始地質(zhì)儲(chǔ)量40%～50%的采收率。

根據(jù)此采收率水平，發(fā)現(xiàn)聚合物驅(qū)適合于具有較高移動(dòng)原油飽和度和適中儲(chǔ)層非均質(zhì)性的儲(chǔ)層，不適合粘度大于200 mPa·s的原油[4]。然而，此技術(shù)受限于聚合物在儲(chǔ)層中的降解、聚合物向儲(chǔ)層多孔基質(zhì)的漏失，且對(duì)于稠油，需要更高濃度的聚合物溶液來降低流度比，這會(huì)使得注入更加困難，成本也更高。近年來已經(jīng)有學(xué)者開始對(duì)聚合物驅(qū)在粘度極高的稠油油藏的適應(yīng)性應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)研究[5]，同時(shí)郭文敏等人通過注入示蹤劑發(fā)現(xiàn)加入聚合物后可降低水線的推進(jìn)速度，從而增大采收效率[6]。

2 表活劑驅(qū)

表活劑是表面活性物質(zhì)的混合物，通常是兩親化合物（即石油磺酸鹽）。這些表面活性物質(zhì)的混合物能夠降低油水間的界面張力，因?yàn)槠渚哂袃捎H特征，能推動(dòng)油在水中的分散，使油滴更易變形，從而輕易流過孔道，在對(duì)含油層的注入過程中，降低閾值壓力和殘余油飽和度，因此提高了石油采收率。某些情況下，可以將組合表活劑如酒精和水溶性聚合物注入，改善表活劑和砂巖間的相互作用。然而，多孔介質(zhì)地質(zhì)和儲(chǔ)層孔隙潤濕性較大程度地影響了表活劑基驅(qū)替的EOR性能[7]。此外，段塞的尺寸和表活劑濃度也會(huì)相應(yīng)的受到成本的影響。對(duì)于表活劑驅(qū)，面臨的其他問題有：表活劑在儲(chǔ)層多孔介質(zhì)中過多的漏失會(huì)造成額外的費(fèi)用，且要對(duì)乳狀液進(jìn)行處理，同時(shí)在儲(chǔ)層中表活劑會(huì)吸附在巖石和砂巖上并與之反應(yīng)。

3 堿驅(qū)

堿驅(qū)包括注入堿性水溶液如氫氧化鈉、正硅酸鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、氫氧化銨等等，以段塞形式注入含油層。采收率的提高取決于堿性藥劑與原油中有機(jī)酸組分（可皂化組分）間的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的表活劑（即皂化成分）能降低儲(chǔ)層中油、水和巖石間的界面張力[8]。

盡管此方法同其他化學(xué)方法相比，具有簡(jiǎn)單、化學(xué)劑成本低、易操作的優(yōu)點(diǎn)，但是在礦場(chǎng)的應(yīng)用很少，因?yàn)槎鄶?shù)都不成功。這是因?yàn)閴A溶液同巖石和儲(chǔ)層流體間有復(fù)雜的反應(yīng)，此技術(shù)并不適合于碳酸鹽儲(chǔ)層，且處理采出液時(shí)也有一定的成本。其他存在的問題同稠油采收的方法有關(guān)，包括注堿液的通道，形成的油包水乳化液可能堵塞高滲區(qū)域，且波及系數(shù)較差。

4 膠束驅(qū)

膠束驅(qū)過程中，段塞溶液包含表活劑、聯(lián)合表活劑、酒精、鹽水和油，按一定配方形成表活劑穩(wěn)定微乳液段塞，液滴大小在10-4～10-6mm，由膠束組成，可與儲(chǔ)層中的油和水混溶。將膠束溶液注入到含油層，降低油、水相和巖石間的界面張力，改善儲(chǔ)層孔隙中封閉油的流動(dòng)性，并將其釋放。隨后立即注入聚合物緩沖劑來控制流度，然后注入淡水緩沖劑來防止污染[9]。

盡管如此，同其他化學(xué)方法相比，儲(chǔ)層的地質(zhì)特點(diǎn)和條件如高鹽度、高溫和粘土含量會(huì)限制該技術(shù)的應(yīng)用。而且，膠束溶液的設(shè)計(jì)與合成昂貴且復(fù)雜，因?yàn)槠渚哂卸嘣嗟男再|(zhì)。然而，研究表明在水驅(qū)之后，膠束驅(qū)能提高石油地質(zhì)儲(chǔ)量采收率35%～50%。

5 ASP驅(qū)

ASP驅(qū)發(fā)展于1980年，其采收原理基于將堿、表活劑、聚合物驅(qū)機(jī)理結(jié)合在一個(gè)獨(dú)立的單元?；诖耍瑢⒑袎A、表活劑和聚合物的水溶液注入儲(chǔ)層中的含油層位，來驅(qū)替儲(chǔ)層中的原油，提高采收率。數(shù)據(jù)表明此技術(shù)提高采收率的能力高達(dá)20%[10]。尤其在中國，ASP驅(qū)技術(shù)在大慶油田和勝利油田的礦場(chǎng)試驗(yàn)，均實(shí)現(xiàn)了采收率的穩(wěn)步提高。

在ASP驅(qū)的礦場(chǎng)應(yīng)用中，也出現(xiàn)了一些弊端：注入管線嚴(yán)重結(jié)垢；采出液含大量殘余化學(xué)物質(zhì)，會(huì)形成復(fù)雜而穩(wěn)定的乳化液，處理難度大。而且，目前還沒有完善有效的處理技術(shù)來處理ASP驅(qū)中采出的廢水，因此會(huì)造成潛在的環(huán)境問題，這些可能限制該技術(shù)在礦場(chǎng)進(jìn)一步的應(yīng)用。

6 結(jié)束語

針對(duì)稠油開采中注水開發(fā)造成的能量損失大、采收率較低等問題，選用化學(xué)驅(qū)技術(shù)將大大改善，且該技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)需要根據(jù)油藏地質(zhì)特點(diǎn)或條件選用不同的化學(xué)驅(qū)技術(shù)，開發(fā)化學(xué)驅(qū)新技術(shù)對(duì)于提高采收率也具有深遠(yuǎn)意義。

[1] 計(jì)秉玉.國內(nèi)外油田提高采收率技術(shù)進(jìn)展與展望[J].石油與天然氣地質(zhì)，2012.

[2] 湯明光，裴海華，張貴才，等.普通稠油化學(xué)驅(qū)油技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].斷塊油氣田，2012.

[3] 蘭玉波.化學(xué)驅(qū)波及系數(shù)和驅(qū)油效率的研究[D].大慶石油學(xué)院，2006.

[4] 周成裕，蕭瑛，張斌.國內(nèi)化學(xué)驅(qū)油技術(shù)的研究進(jìn)展[J].日用化學(xué)工業(yè)，2011.

[5] Wassmuth F R，Green K，Hodgins L，et al.Polymer floodtechnology for heavy oil recovery[C].SPE Paper 2007-182，2007.

[6] 郭文敏，呂愛華，吳蔚，等.大慶油田聚合物驅(qū)特征評(píng)價(jià)方法及其應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2010.

[7] 丁保東，張貴才，葛際江，等.普通稠油化學(xué)驅(qū)的研究進(jìn)展[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011.

[8] 李錦超，王磊，丁保東，等.稠油熱/化學(xué)驅(qū)油技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010.

[9] 裴海華，張貴才，葛際江，等.化學(xué)驅(qū)提高普通稠油采收率的研究進(jìn)展[J].油田化學(xué)，2010.

[10] 崔正，朱永東.稠油油田化學(xué)驅(qū)提高采收率技術(shù)的研究進(jìn)展[J].內(nèi)蒙古石油化工，2013.

Study on Enhanced Heavy Oil Recovery by Chemical Flooding

Zhang Xin-yu，Liu Hao-liang

In order to improve heavy oil recovery，combined with the domestic research progress in recent years to improve the recovery rate by put forward related research has been large-scale application of technology of chemical flooding，including polymer flooding，surfactant flooding，alkaline flooding，micellar flooding，three element composite technology research mechanism，research results and applic

chemical flooding；heavy oil；recovery；function mechanism

TE357.46

B

1003–6490（2016）10–0046–02

2016–09–15

張新宇（1992—），女，黑龍江哈爾濱人，碩士在讀，主要從事油氣集輸與礦場(chǎng)加工方面研究工作。