表面活性劑驅(qū)油技術在提高油藏采收率中的應用研究

王雪

摘要：在三次采油方法中，表面活性劑驅(qū)是一種極具發(fā)展及推廣潛力的提高采收率方法，并在國內(nèi)在油田取得了良好的應用效果?；诖?，本文就國內(nèi)表面活性劑驅(qū)中的表面活性劑的種類、要求及驅(qū)油方式進行了綜述，并總結(jié)了國內(nèi)表面活性劑驅(qū)在三次采油中的應用，同時對表面活性劑驅(qū)油技術在提高高含水期油藏采收率中的有效應用提出了幾點建議。

關鍵詞：表面活性劑驅(qū)油;提高采收率;高含水期油藏

1表面活性劑提高采收率的機理

表面活性劑提高采收率的機理主要包括：（1）低界面張力機理，（2）潤濕反轉(zhuǎn)機理，（3）乳化機理;（4）提高電荷密度機理，（5）聚并形成油帶機理等。 目前已能生產(chǎn)出適用于各種油層條件下進行化學驅(qū)的表面活性劑，并已合成出可抗高溫、高鹽的優(yōu)質(zhì)表面活性劑及更為穩(wěn)定的聚合物，表面活性劑驅(qū)在三次采油中得到廣泛應用，尤其是對稠油和含蠟原油的開采，成效很大。

2驅(qū)油用表面活性劑要求、種類及驅(qū)油方式

2.1表面活性劑要求

簡單的說表面活性劑在三次采油中作用主要是加入表面活性劑以降低油水界面張力，改變巖石濕潤性，以利于吸附在巖石顆粒表面的殘余油膜的剝離，提高洗油效率，并使油珠或油滴能被注入水帶走。使用表面活性劑水溶液可以降低油與水的界面張力，增加洗油能力。一般認為，能使原油采收率大幅度提高的表面活性劑應具有以下條件：

（1）可使原油與水的界面張力降至最低程度，約O.0l-0.001mN/m以下，具有適宜的溶解度、pH值、濁點和相持性。

（2）可降低巖層對原油的吸附作用。

（3）于儲油巖層的溫度下。在油層鹽水中長時間保持其理化穩(wěn)定性，耐鹽性好，對電解質(zhì)不敏感。

（4）能與大部分的儲油層接觸，提高驅(qū)油率。

（5）具有較高的經(jīng)濟價值。

2.2驅(qū)油用表面活性劑種類

（1）非離子表面活性劑

由于非離子性基團的親水性要比離子眭基團差得多，因此非離子性表面活性劑要保持較強的乳化作用，其分子結(jié)構(gòu)中—般含有多個非離子性親水基，形成含許多醚鍵、酯鍵、酰胺鍵或羥基或者它們相互兩兩組合或多種組合的結(jié)構(gòu)。常用品種有脂肪醇系列聚氧乙烯醚、烷基酚系聚氧乙烯醚、烷基酚系聚氧乙烯醚甲醛縮合物、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、烷基酰胺型、聚氧乙烯聚氧丙烯醚亞砜、烷基（聚）配糖物、油酸聚氧乙烯酯等。此類表面活性劑的優(yōu)點是抗鹽能力強，臨界膠束濃度CMC的低，但濁點低，不能用于超過其濁點的地層。目前通過改性，使其既具有以上優(yōu)點，同時濁點很高，抗鹽能力更強，適用于高鹽高溫地層。

（2）陰離子表面活性劑

陰離子表面活性劑其分子結(jié)構(gòu)中離子性親水基為陰離子，這類陰離子親水基組成的鹽有磺酸鹽、羧酸鹽、硫酸（酯）鹽、磷酸（酯）鹽。在表面活性劑的分子中陰離子基的數(shù)量可為一個，也可為兩個或兩個以上也可含有非離子性親水基的嵌段結(jié)構(gòu)，且種類也可不局限一種，其長度或嵌段結(jié)構(gòu)的分子量也可互不相同，這些都取決于表面活性劑的功能、使用環(huán)境、驅(qū)油工藝參數(shù)等因素。常用的有石油磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽、α-烯烴磺酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽，烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚梭酸鹽、聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚硫酸鹽、烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯多硫酸鹽等。優(yōu)點是濁點很高，在砂巖表面上吸附量少，但抗鹽能力差，臨界膠束濃度較高。

（3）其他表面活性劑

陽離子表面活性劑，因其易被地層吸附或產(chǎn)生沉淀，故降低油水界面張力的能力差，一般不適用配制二次或三次采油的膠束。在某些特定的條件下可使用季銨兩性表面活性劑、季銨磺酸鹽等，常用的其他藥劑有：水溶性高分子聚合物（如聚丙酰胺）、低碳脂肪醇等。

驅(qū)油效果除與表面活性劑本身的特性有關外，還與原油、巖層、鹽水狀況及所用的采油工藝等有關。在三次采油中，表面活性劑驅(qū)往往不是使用一種表面活性劑，而是由復合表面活性劑、聚合物和助劑等組成的配合體系，只有互相配合才能提高石油的采收率，如使用水溶性的石油磺酸鹽驅(qū)油，可以與少量增溶助劑二烷基苯聚氧乙烯烷基磺酸鹽混合，提高驅(qū)油效率。表面活性劑驅(qū)根據(jù)所采用的體系不同，可分為活性水驅(qū)、堿水驅(qū)、膠束溶液驅(qū)、微乳液驅(qū)、泡沫驅(qū)，增稠水驅(qū)，正向異常液驅(qū)等方式。

3國內(nèi)表面活性劑驅(qū)簡況

我國已用于生產(chǎn)的表面活性劑驅(qū)有：大慶油田所用的較好的三次采油用表面活性劑是進口的石油磺酸鹽ORS-41，取得了很好的效果，克拉瑪依油田用的是磺酸鹽表面活性劑KPS-2，其生產(chǎn)成本低，已取得了顯著的增油效果;勝利油田驅(qū)油用的三種多組分磺酸鹽的混合物，也取得了良好的效果。 郭東紅等提出為提高驅(qū)油劑降低油水界面張力的能力，提高原油的采收率，在石油磺酸鹽表面活性劑的基礎上。研制了改性納米二氧化硅一石油磺酸鹽復合驅(qū)油劑。研究表明，在一定的濃度條件下。石油磺酸鹽能降低油水界面張力至lxl0—2mN/m，改性納米二氧化硅一石油磺酸鹽復合驅(qū)油劑能降低油水界面張力至3.2x10-3mN/m，納米石油磺酸鹽復合驅(qū)油體系表現(xiàn)出較好的界面活性。 喬衛(wèi)紅等對低成本的改性木質(zhì)素磺酸鹽代替石油磺酸鹽作主表面活性劑進行了研究，獲得了比較好的結(jié)果，它和石油磺酸鹽復配有很好的增效作用，復配體系可達到超低界面張力的要求。 郭東紅等以糠醛抽出油為原料，通過磺化制備了一種表面活性劑KOSC。界面張力測試結(jié)果表明，在強堿NaOH存在的條件下，當含量為0.2%，堿含量在0.6%-1.4%范圍時，KOSC體系與大慶油田采油四廠原油可形成超低界面張力（10-3mN/m）。在無堿條件下，表面活性劑KOSC單獨用于大港油田棗園1256斷塊原油時，油一水界面張力可達到10-2 mN/m。KOSC能夠滿足不同油田化學驅(qū)對表面潘眭劑的要求。

4三次采油用表面活性劑的研究趨向

三次采油是充分利用石油資源的重要途徑，雖然三次采油方法很多和這方面的研究取得巨大的突破，但是除聚合物驅(qū)外其它驅(qū)油法目前仍處于基礎理論研究和先導性試驗階段，特別是現(xiàn)在濁價不高的情況下還不宜實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化。隨著三次采油技術的不斷進步，不斷發(fā)展對表面活性劑的要求越來越高，不僅要求它具有低的油水界面張力和低吸附值，而且要求它與油藏流體配伍和廉價。由于合適的表面活性劑復配體系，不僅能產(chǎn)生很好的協(xié)同效應而降低體系的界面張力，而且還能夠降低主表面活性劑的用量，甚至驅(qū)油液表面活性劑的總濃度也有可能降低，同時表面活性劑的其他性能如耐鹽能力、耐溫性鏡或吸附損耗減少等得到強化，因此通過多種表面活性劑的合適復配混合，可使各自優(yōu)點充分發(fā)揮，相互取長補短。隨著三次采油技術的不斷進步，一些特種表面活性劑成為重要的研究方向，比如氟表面活性劑，生物表面活性劑，和孿生表面活性劑（Gemini）等。同時各種三次采油的驅(qū)油方法，都有不同的適用條件，需要根據(jù)不同油田的油藏情況、原油組成、地層狀況、鹽的種類和含量、經(jīng)濟效益等因素合理選擇和充分試驗。目前，在三次采油方法中化學復合驅(qū)無論是提高采油率幅度，還是降低成本都有很大發(fā)展?jié)摿?，因此完善化學復合驅(qū)采油技術仍是今后三次采油試驗研究的主攻方向。

參考文獻

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[2]郭東紅，張飛字.三次采油表面活性劑的研究與應用進展（三）.應用科技，2008，16（9）：21～23.

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