陳亮

[摘 要]世界能源需求日益增長 ，只有進一步提高采收率才能使有限的石油資源得到充分利用。根據(jù)石油開發(fā)過程的方式，將石油開發(fā)分成三個階段：一次采油、二次采油和三次采油。在一次采油和二次采油后，為了進一步提高原油采收率，需要進行三次采油。三次采油主要有化學驅(qū)、氣驅(qū)、熱力采油驅(qū)和微生物驅(qū)。表面活性劑驅(qū)油技術(shù)是化學驅(qū)中的一種重要驅(qū)油方式，本文介紹了表面活性劑的分類、驅(qū)油機理、技術(shù)要求、注入?yún)?shù)和在三次采油中的應(yīng)用，同時對表面活性劑在油田開發(fā)中的應(yīng)用提出了幾點建議。

[關(guān)鍵詞]表面活性劑；三次采油；驅(qū)油機理；應(yīng)用

中圖分類號：TE39 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）21-0015-01

一、三次采油方法分類

目前根據(jù)不同油層開采的特點，世界上已經(jīng)形成了三次采油的四大技術(shù)系列，分別是化學驅(qū)油法，氣驅(qū)油法、熱力驅(qū)油法和微生物驅(qū)油法。

1、化學驅(qū)：（1）表面活性劑驅(qū)：以表面活性劑為主劑的化學驅(qū)油技術(shù)。適應(yīng)于均質(zhì)地層，低滲油層；（2）復合驅(qū)油法：各種驅(qū)油法組合的新型采油技術(shù)，有二元復合驅(qū)和三元復合驅(qū)，適應(yīng)于非均質(zhì)地層；（3）堿驅(qū)：堿驅(qū)油是使用堿劑的水溶液作驅(qū)油劑從而改變油水界面張力來達到驅(qū)油的目的，提高原油采收率（4）聚合物驅(qū)：指將水溶性高分子量的聚合物加入到注入水中，增加水相的粘度和降低水相的滲透率，從而改善流度比，提高波及效率，達到提高原采收率的方法。

2、氣驅(qū)（混相驅(qū)或非混相驅(qū)）：氣驅(qū)是指向油層中注入氣體，通過氣體與油層流體產(chǎn)生混相或非混相來提高采收率。驅(qū)油機理是通過降低界面張力；減少驅(qū)油阻力；降低原油粘度；使原油體積膨脹；壓力下降造成溶解氣驅(qū)；改善原油與水的流度比；酸化解堵作用，提高注入能力；萃取和激化原油中的輕質(zhì)烴；混相效應(yīng)。

3、熱力采油驅(qū)：是指向油層中注入熱載體，一般是通過加熱油藏內(nèi)的原油來升高溫度、降低原油的粘度來減小油藏的流動阻力。熱力驅(qū)油法不僅降低流動阻力而且也提供驅(qū)油動力從而達到提高原油采收率EOR方法。

4、微生物法：是指向油層中注入微生物或營養(yǎng)物質(zhì)以此來激活油層中的微生物，通過微生物和原油的生化作用從而來提高采收率。

二、表面活性劑的性能

1、表面活性劑的分類

通常按表面活性劑在水溶液中能否解離及解離后所帶電荷類型分為非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和兩性離子表面活性劑；

（1）非離子表面活性劑

由于在水溶液中不產(chǎn)生離子，所以其穩(wěn)定性高，不易受強電解質(zhì)存在的影響，耐酸堿，耐高溫，耐氧化劑不易生物降解，與其它類型的表面活性劑相容性較好，可以進行復配使用；在水及有機溶劑中都有比較好的溶解性能；在一般固體的表面不容易發(fā)生強烈的吸附。例如冠醚型非離子表面活性劑其主要表現(xiàn)在臨界膠束嘗試較小，濁點明顯下降，潤濕與起泡能力增大等。

（2）陰離子表面活性劑

陰離子型表面活性劑，即凡是溶于水時，能電離生成陰離子的離子型表面活性劑，稱為陰離子型表面活性劑。陰離子表面活性劑具有原料易得、加工簡單、成本較低、性能優(yōu)良的特點，因此在合成表面活性劑生產(chǎn)中占有相當大的比重，據(jù)統(tǒng)計，世界表面活性劑總產(chǎn)量的40%屬于這一類。如羧酸鹽（肥皂，松香等）、磺酸鹽（烷基苯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、烷磺酸鹽、石油磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽等）、烷基硫酸鹽（硫酸酯鹽）、烷基磷酸鹽（磷酸酯鹽）

（3）陽離子表面活性劑

陽離子表面活性劑由于其獨特的性能在原油開采中發(fā)揮了重要作用。油田殺菌劑、油井堵水劑：采收原油，遇到油水同層時，應(yīng)使用選擇性封堵劑堵水，遇到油水不同層時，使用非選擇性封堵劑堵水，陽離子表面活性劑水溶液是一種常用的選擇性封堵劑，當它進入水層時，陽離子表面活性劑吸附在被水沖刷出來的砂巖表面，使出水層位由親水轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油，增加了水的流動阻力。起到堵水作用。常用的陽離子表面活性劑有十六烷基胺乙酸鹽、十六烷基二甲基胺乙酸鹽、十六烷基氯化吡啶、十六烷基二甲基苯基氯化銨、十八烷基胺乙酸鹽、雙（十八烷基）二甲基氯化銨、十八烷基氯化吡啶、十八烷基二乙烯基三胺二乙酸鹽等。用陽離子表面活性劑乳化石蠟做堵水也能達到選擇性堵水目的。在采油工業(yè)中，氧化胺與雙氧水一同作為油田注水添加劑，可以增加采收率。

2、表面活性劑產(chǎn)品的技術(shù)要求

（1）具有良好的溶解性和抗高溫、抗高鹽以及抗水硬度的能力；

（2）降低油水界面張力，使得界面張力在較低濃度下達到超低界面張力，而且濃度范圍較寬驅(qū)油能力強。在注水開發(fā)后期，油水界面張力通常為20～30mN/m，選擇表面活性劑可使界面張力降至10-3～10-2mN/m數(shù)量級；

（3）巖石表面上的被吸附量相對較小，一般要小于1mg/g；

（4）在地層介質(zhì)中應(yīng)有較大的擴散速度；

（5）其性能受粘土礦物組分、含量和溫度影響較?。?/p>

（6）具有比較高的經(jīng)濟實用價值，而且投入產(chǎn)出比具備相當?shù)膬?yōu)勢。目前我們化學驅(qū)中所使用的表面活性劑種類以陰離子型最多，其次為非離子型和兩性離子型，應(yīng)用最少的是陽離子型。

3、注入?yún)?shù)

注入濃度達到0.2～0.5%，注入量0.3～0.5PV

三、三次采油中表面活性劑的選用

一般認為，能使原油采收率大幅提高的表面活性劑至少應(yīng)具備以下條件[3，4]：

①能使原油與水的界面張力降至較低的程度，應(yīng)低于0.01mN/m～0.001mN/m，具有適宜的溶解度、pH值、濁點和相持性。

②在巖石表面上的被吸附量要小。

③在地層介質(zhì)中應(yīng)有較大的擴散速度。

④當在水中濃度較低時，應(yīng)有較強的驅(qū)油能力。

⑤應(yīng)具有能阻止其它化學試劑副反應(yīng)發(fā)生的能力，即所謂的“阻化性質(zhì)”。

⑥注水用表面活性劑應(yīng)考慮到它與地層礦物組分、地層水和注入水成分、地層溫度以及油藏的枯竭程度等相互關(guān)系。

⑦具有抗地層高溫、高鹽濃度的能力。

⑧具有可以接受的成本。

大量研究發(fā)現(xiàn)，單一表面活性劑體系通常存在一些不足，很難滿足以上技術(shù)指標。韓霞等人通過在陰離子表面活性劑分子結(jié)構(gòu)中加入乙氧基（EO）鏈段，以及采用陰陽離子加非離子型表面活性劑的三組分策略，有效解決了混合表面活性劑在水溶液中的溶解度問題，在勝利油田多個實際油水體系中獲得了較大比例范圍和較低濃度區(qū)域的油水超低界面張力，部分體系甚至達到了10-4mN/m。由于陰陽離子表面活性劑間強烈的靜電吸引作用，相關(guān)體系具有很好的抗吸附能力。經(jīng)過石英砂48h吸附后，體系仍然具有很好的超低界面張力。

3 三次采油用表面活性劑的研究方向

3.1 采油性能強化技術(shù)

對普通表面活性劑采油性能的強化措施有多種表面活性劑的復配、輔助性能較好的助表面活性劑和其他化學助劑的添加、犧牲劑的加入等。

3.2 新型多功能表面活性劑的開發(fā)和選用單組分表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)中已不再含單一親水基團或單一親油基團，而是含多種親水基或親油基；且注重提高抗鹽、耐溫性能，降低成本。加強特種表面活性劑（如氟表面活性劑、孿生表面活性劑等）的研究。

四、小結(jié)

1、三次采油需要大量的表面活性劑。從20世紀80年代開始對表面活性劑驅(qū)油機理進行了探討，并在國內(nèi)許多油田進行了應(yīng)用試驗，取得了良好的應(yīng)用效果。

2、在低滲油藏中，降低油水界面張力的表面活性劑驅(qū)，可以提高微觀驅(qū)油效率，但對提高微觀驅(qū)油效率的貢獻比中高滲油藏低。所以，低滲油藏表面活性劑驅(qū)油原理與中高滲油藏不同，對驅(qū)油劑性能的要求不同。

3、結(jié)合不同的油藏地質(zhì)情況，研究驅(qū)油效果好的表面活性劑的合成技術(shù)、生產(chǎn)工藝和現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù)，對于提高我國不同類型油藏的原油采收率具有重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻

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