表面活性劑在提高油田采收率中的應(yīng)用

金世叔 王立超

【摘要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的日新月異和人民生活水平的不斷提高，對(duì)于能源的需求正在快速的增長，特別是對(duì)于石油資源的需求正在以幾何數(shù)的形式增加，但國內(nèi)各大油田的產(chǎn)量正在持續(xù)下降，這就使得需要進(jìn)一步開采非常規(guī)油氣資源，表面活性劑作為動(dòng)用難采儲(chǔ)量的有效方法，得到了廣泛的應(yīng)用。本文從不同表面活性劑的特點(diǎn)出發(fā)，切實(shí)跟進(jìn)研究情況，對(duì)表面活性劑的未來發(fā)展方向提出了一些建議。

【關(guān)鍵詞】表面活性劑;采收率;研究進(jìn)展

近年來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)生了翻天覆地的變化，人民生活水平日新月異，隨著而來的就是對(duì)于能源的需求不斷提高，特別是對(duì)石油的需求量上持續(xù)保持高增長態(tài)勢，國內(nèi)石油難以完全滿足供給需求，對(duì)外依存度不斷提升，國內(nèi)老油氣田經(jīng)過多年的開采，采收率成不斷下降的趨勢，而國內(nèi)剩余可采儲(chǔ)量主要分布在高溫、高壓、低滲等難采儲(chǔ)量上，動(dòng)用程度低，開采難度大?；瘜W(xué)驅(qū)表活劑驅(qū)油技術(shù)作為目前較為成熟的驅(qū)油技術(shù)和最有潛力的研究方向，有很多的技術(shù)優(yōu)勢，當(dāng)然也存在一定程度的劣勢。本文綜述了表活劑的技術(shù)特點(diǎn)和目前的研究應(yīng)用狀況，并對(duì)表活劑的未來發(fā)展方向進(jìn)行展望。

一、 表面活性劑在石油開采領(lǐng)域中的應(yīng)用

表面活性劑作為油氣開采過程中的一種添加元素，起到的主要作用就是降低界面張力、改變潤濕性、產(chǎn)生氣泡和乳化的作用，通過親水基團(tuán)和親油基團(tuán)的分布排列和改變，達(dá)到潤濕驅(qū)油的目的，從而提升油田的采收率。

1、 降低界面張力

表面活性劑作為一種重要的驅(qū)油添加劑，其最主要的特點(diǎn)就是滲入能力，能夠降低巖石表面接觸角，提升活性劑進(jìn)入儲(chǔ)層毛細(xì)管的能力，進(jìn)而改變毛細(xì)管的界面張力情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)低滲透儲(chǔ)層的改善，提升低滲透儲(chǔ)層的開采效率。二十世紀(jì)四十年代，國外學(xué)者就開始了對(duì)于表面活性劑與采收率之間的作用研究，到上世紀(jì)七十年代，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)的可行性，得出表面張力小于0.001mN/m時(shí)，可以大幅提高采出程度，實(shí)現(xiàn)采收率的提升，也就是說界面張力的平衡狀態(tài)對(duì)于采收率的提升具有重要意義。

2、 改變潤濕性

儲(chǔ)層的親油、親水性質(zhì)是采收率提高的另一個(gè)大因素。一般來講，親水性的儲(chǔ)層相對(duì)于親油性的儲(chǔ)層更容易流動(dòng)，驅(qū)油效果也更加的好些。選擇合適類型的表面活性劑，將儲(chǔ)層內(nèi)油氣水的分布進(jìn)行人為的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)親水親油性質(zhì)的改變，降低孔隙流動(dòng)的壓力，實(shí)現(xiàn)潤滑作用，提高流動(dòng)速度，改變潤濕性，實(shí)現(xiàn)增油的目的。

3、 產(chǎn)生泡沫

在鉆井行業(yè)可以使用泡沫型鉆井液，實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆井，提升鉆機(jī)的效率和對(duì)于地層的鉆進(jìn)過程中的污染漏失問題，從而將鉆井過程中泥餅對(duì)于井壁的侵蝕縮小，減少對(duì)于后期開采的影響，實(shí)現(xiàn)易漏地層泡沫液的排出和油層保護(hù)的實(shí)現(xiàn)，為后期的開采提供最優(yōu)化的生產(chǎn)條件。

4、 乳化作用

在鉆井過程中，最常使用的鉆井液就是利用表面活性劑調(diào)配而成的油包水鉆井液。在疏松過程中，表面活性劑可以對(duì)稠油進(jìn)行乳化降低粘度，降低鉆井運(yùn)輸成本。在一定條件下，表面活性劑能夠提高流動(dòng)速度，降低流速阻力，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層鉆進(jìn)過程的加快，減少與地層接觸時(shí)間，為后期開采提供有力的條件。

二、 三次采油過程中表面活性劑的研究應(yīng)用

上世紀(jì)二十年代開始，國外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)加入表面活性劑能夠有效的提升原油的采收狀況。到上世紀(jì)六十年代，表面活性劑的合成與應(yīng)用開始從實(shí)驗(yàn)室步入工業(yè)應(yīng)用，相應(yīng)的評(píng)價(jià)手段和實(shí)驗(yàn)方法得到了進(jìn)一步的完善。到本世紀(jì)，表面活性劑的理論研究日趨成熟，生產(chǎn)和應(yīng)用成本進(jìn)一步降低，為大規(guī)模推廣和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

1、 陰離子表面活性劑

常規(guī)的表面活性劑由于成本低、效果良好，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于油田開采的過程中，但由于陰離子表面活性劑對(duì)于溫度和鹽度較為敏感，所以在堿性和高鹽條件下驅(qū)油效果不佳。

為了進(jìn)一步提升陰離子的適用范圍，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新的設(shè)計(jì)，在一定程度上使得陰離子表面活性獲得了較好的抗鹽能力。

2、 陽離子表面活性劑

陽離子表面活性劑是一種普遍應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的活性劑，研究和應(yīng)用的范圍非常的寬泛，陽離子表面活性劑具有較好的抗溫和耐鹽能力，對(duì)于儲(chǔ)層的吸附也較低，具有良好的開采效果，但成本相對(duì)于陰離子表面活性劑來講，成本較高，限制了在三次采油過程中的應(yīng)用范圍。

3、 生物表面活性劑

生物表面活性劑，顧名思義就是利用了生物酶可降解可再生的理念，實(shí)現(xiàn)了常規(guī)陰離子表面活性劑的低成本和陽離子表面活性劑的抗溫、抗堿特性，且具有安全環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。但由于其起步較晚，目前工業(yè)化規(guī)模不夠，相應(yīng)的成本較高不具有價(jià)格優(yōu)勢，還需要進(jìn)一步研究和推廣，有待于觀察其在三次采油中的驅(qū)替效果。

4、 復(fù)合驅(qū)油活性劑

復(fù)合驅(qū)有活性劑是在常規(guī)活性劑的基礎(chǔ)上，采用了低成本方式替代原有的高價(jià)格藥劑，減少了開采過程中藥劑的使用量，增強(qiáng)了原油的流動(dòng)活性，減少了原油在開采過程中磨阻對(duì)于能量的損耗，提升了石油開采的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益的再提升。同時(shí)，由于降低了石油與水之間的張力作用，提升了驅(qū)替效率，使石油的開采效率大大提升。

三、 結(jié)束語

表面活性劑驅(qū)油作為對(duì)難采儲(chǔ)量開采的技術(shù)手段之一，能夠提升油氣開采效率。隨著難采儲(chǔ)量的進(jìn)一步開發(fā)需求的明確，表面活性劑的低成本高效率將進(jìn)一步發(fā)揮作用，對(duì)于抗高溫、高壓及抗鹽的能力則會(huì)有更高的要求。進(jìn)一步開發(fā)適應(yīng)于不同油藏特點(diǎn)的表面活性劑技術(shù)能夠在最大程度上提高采收率狀況，對(duì)于國家能源安全戰(zhàn)略的支撐具有重要意義。

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