提高石油采收率原理.ppt

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1、提高采收率技术综述,提高原油采收率方法：化学驱油法（聚合物驱，表面活性剂驱，碱驱以及复合驱）；混相驱油法；热力采油。,提高原油采收率技术发展概况,概念:衡量水波及区微观水洗油效果的参数。,驱油的基本理论（一）,一 微观洗油效率 ED,概念:衡量水在油层中的波及程度的参数。,二 宏观波及系数 EV,三、ER与EV及ED的关系,已知:A,h,Soi,Sor 等,ER=,产油量,储量,=,波及区产出油,储量,=,波及区原油储量波及区残余油,储量,=,AhSoi,AshsSoi,AshsSor,=,Ashs,Ah,(,SoiSor,Soi,）,=EVED,一、影响ED 的因素,1.岩石的微观孔隙结构,

2、2.岩石表面的选择性润湿,3.界 面 张 力,4.原 油 的 粘 度,r Pc 渗流规律越复杂孔隙中残余油越多,1.微观孔隙结构,亲水岩石水驱油后的残余油大多以油珠、油丝和小油块等形态分布在孔隙的交汇口或较大的孔隙内。,2.岩石表面的选择性润湿,亲油岩石水驱油后的残余油大多以油膜形态分布于岩粒壁面，其次滞留于较小孔隙中，也有油丝形态的残余油。,2.岩石表面的选择性润湿,中性岩石水驱油后的残余油主要是普遍分布于岩粒壁面的油膜。造成这种情况的原因还有待进一步研究。,2.岩石表面的选择性润湿,在急变孔隙中，ow越大，使油滴变形通过孔喉的阻力越大；则残余油越多。,os,ow,sw,3.界面张力,原油粘

3、度越大，则微观指进现象愈严重。,4.原油粘度,二、影响E 的因素,.油层的非均质性,2.流 度 比,3.井 网 的 布 置,4.注 采 速 度,k1,k2,k3,k1 k2 k3,1.油层的非均质性,2.流度比,三.井网,五点法井网不同注采速度下的波及面积,v1 v2,4.注采速度,三 提高ER的途径,Ev,油藏的非均质性,平面,纵向,流度比,井网布署,注采速度,ED,微观孔隙结构,岩石的润湿性,界面张力,原油的粘度,合理部署井网,调整吸水剖面,降低流度比,合理选择井网,合理注采速度,物理采油法,碱水法、活性剂驱油法,碱水法、活性剂驱油法,热力法、气体溶剂驱油,驱油的基本理论（二）,w,M,E

4、V,ER,o,M,EV,ER,聚合物提高采收率机理,热力采油提高采收率机理,碱驱、表面活性剂驱的主要机理,驱油的基本理论（三）,根据毛管准数的定义：,驱替液粘度增加,驱替液速度增加（增加驱替压力）,油水界面张力降低,驱替速度增加，虽能增加毛管准数，但确减低了驱替液的宏观波及程度。,水驱时Nc在10-710-5范围之间，实验结果表明：若使水驱效率大于50%，Nc必须平均增大103 数量级，即Nc在10-410-2范围内。,水驱时，大庆油田油水的界面张力为2030mN/m。若使毛管准数提高103数量级，界面张力必须下降到10-210-3mN/m。,大庆油田地下原油粘度为10mPa.s左右，水的粘度

5、约为，聚合物浓度为0.12%时，地面测视粘度达到40mPa.s。若不考虑粘度损失，可使毛管准数提高102数量级。,第一节 聚合物的类型及性质,第二节 聚合物溶液的性质,第三节 聚合物溶液在孔隙介质中流动特征,第四节 聚合物驱油的设计与应用,聚合物溶液驱油,1.聚合物：是由大量的简单分子经聚合而成的高分子量的物质。例：聚丙烯酰胺，聚乙稀。,2.单 体：组成聚合物的简单分子。例：组成聚丙烯酰胺丙烯酰胺分子，聚乙稀的乙稀分子。,3.链 节：聚合物长链上重复的结构单元。,4.聚合度：链节的个数。例如，CH2CH2 n 中的n。,一、基本概念,第一节 聚合物的类型及性质,即聚合物分子的化学结构，包括链节

6、的化学组成、单体的连接方式。它决定着聚合物的物理、化学性质。,分子构型,线型,支链型,网型(可发展为体型),（1）线型或支化度较小的聚合物，物性较柔软，多数能熔化，也能溶解；（2）体型聚合物不熔化也不能溶解。,5、聚合物分子构型,A.线型分子构型,B.支链型分子构型,C.网型分子构型,特点：有别于构型，构象的转变属于物理现象，主要由热运动引起的，而构型的转变则必须通过化学反应改变分子链上的结构。,由于分子中化学键的内旋转所形成的各种立体形态。,影响构象的因素,聚合物的构型,聚合物分子所处的环境,线型聚合物分子的构象千变万化，又称为线型聚合物的柔曲性。,6、分子的构象,1）分子间力大；2）构象多

7、(多指线型聚合物)3）多分散性,7、与低分子的区别,指同种类型的聚合物是由大小不同的同系分子混合而成，它不象低分子有固定的分子量。即：聚合物分子的聚合度是变量。,多分散性：,1.聚丙烯酰胺,它是由丙烯酰胺单体聚合而成：,n,CH2,CH,C,O,NH2,CH2,CH,O,C,NH2,n,聚合,分子量变化范围由100万几千万不等。,聚合物驱常用聚合物,1.聚丙烯酰胺,特点：,1.属于人工合成的聚合物；2.长链由C-C键连接，分子链极易变化，构象多，具有柔曲性；3.水溶液中发生水解，是阴离子型聚合物；常被称为部分水解聚丙烯酰胺，简称HPAM；4.抗盐能力差；5.抗剪切的能力也差；6.抗细菌的能力强

8、。,部分水解聚丙烯酰胺,聚丙烯酰胺长链上的部分酰胺基转化为羧基：,n,CH2,CH,C,O,NH2,CH2,CH,O,C,NH2,x,NaOH,水解度：酰胺基转化为羧基的百分数，,CH2,CH,C,O,ONa,y,聚合物溶液浓度小于,矿场聚合物驱用的聚合物溶液浓度通常为1200mg/L(重量百分数为 0.12%),稀体系溶液,性质如何？溶液粘度增加的程度？,第二节 聚合物溶液的性质,室内实验结果,剪切速率,测量粘度,聚合物溶液,聚合物分子从杂乱的线团状变为椭球状,分子定向排列降粘的程度大于分子变为椭球形增粘的程度,水,油,实验结果表明：1.聚合物的流动性随剪切速率变化而发生变化；2.即使在剪切

9、速率很高的情况下，聚合物溶液的粘度也远高于水。,一、聚合物溶液的流变性,二、聚合物溶液的视粘度,三、聚合物溶液的稳定性,一、聚合物溶液的流变性,室内配制的聚合物溶液，测其粘度与剪切速度的关系如图，符合假塑性流体的流变模式。,室内实验结果,剪切速率,测量粘度,原油,水,聚合物溶液,（二）影响粘度的因素分析,（一）聚合物溶液粘度概念,二、聚合物溶液的视粘度,聚合物溶液粘度与浓度有关：,特性粘度：,浓度趋近于零时，聚合物溶液黏度减去溶剂黏度，除以溶剂黏度与聚合物浓度的乘积。,（一）聚合物溶液粘度,：表示单个聚合物分子对溶液粘度的贡献；,M分子量,与高分子在溶液里的形态有关的参数，线 团松散大，线团卷

10、曲小。长链型 0.5 1；棒型=2。,k 粘度常数，与高分子在溶液中的形状及高 分子的链节长度有关。,特性粘度,1.聚合物的分子构型,2.水解度,3.溶剂的影响,4.含盐量,5.聚合物的浓度,（二）影响粘度的因素,1.聚合物的分子构型,(1)线型分支型交联型,(2)M,2.水 解 度,水解度越大，黏度越大。,3.溶剂的影响,良溶剂：在良溶剂中，聚合物分子可充分舒展，分子的表面积较大，分子间的内摩擦阻力大，因此增粘效果好。,不良溶剂：在不良溶剂中，聚合物分子成卷曲状态，分子的表面积较小，分子间的内摩擦阻力小，增粘效果差。,4.含盐量的影响,NaCl的浓度（%）,35%水解度,15%水解度,未水解

11、,1,1000,10,100,0.0001,0.01,1,1,10,未水解,15%水解度,35%水解度,CaCl2的浓度（%）,0.0001,0.01,1,5.聚合物的浓度,粘度mPa.s,聚合物浓度，mg/L,=5s-1,=100s-1,地面配置聚合物溶液的粘度能否在驱油过程中得以保持，此性质为聚合物溶液的稳定性。稳定性的好坏，直接影响到驱油效果。降解：聚合物溶液分子断链，黏度下降的现象。,三、聚合物溶液的稳定性,（一）剪切降解,（二）化学降解,（三）温度降解,（四）生物降解,三、聚合物溶液的稳定性,机械剪切降解：在高速流动时，具有柔性的长链受到剪切力的作用而被剪断，使分子间结合力下降，粘度

12、降低。,剪切存在条件：1.地面设备（阀、管嘴、泵或油管）；2.井下条件（孔眼、筛网）；3.砂岩本身。,（一）聚合物溶液剪切降解,化学降解：是指氧攻击聚合物分子长链上薄弱环节，发生氧化，从而使分子长链断裂，分子量降低；或发生自由基取代、水解等。,产生的条件：有氧存在的条件，如地面配置聚合物溶液时，如果在空气中暴露时间过长就会发生聚合物老化，即化学降解。,（二）聚合物溶液的化学降解,温度降解：每种聚合物都存在一个裂解温度，若地层温度超过其裂解温度，则发生分子链断裂，分子量降低，即发生温度降解。,存在的条件：地层温度高于裂解温度；而通常情况下聚合物的裂解温度都高于地层温度。因此，温度降解不是主要的影

13、响聚合物稳定性的因素。,（三）聚合物溶液的温度降解,生物降解：注入水中含有大量的细菌，如硫酸盐还原菌、铁菌等，它们对聚合物产生还原作用，生成沉淀或分子链被剪断。,（四）聚合物溶液的生物降解,1.不可入孔隙体积,2.阻 力 系 数,3.残余阻力系数,四、聚合物溶液在多孔介质中的流动参数,IPV最大可达总孔隙的30%，若小孔隙被油饱和，一定程度降低了聚合物溶液的驱油效果。,1.不可进入孔隙体积,在多孔介质渗流过程中，有些孔隙能让水通过，却限制了聚合物分子的进入，称这部分孔隙体积为不可进入孔隙体积，简称IPV。,IPV,聚合物分子量,岩石的渗透率,孔隙度及孔隙大小的分布,2.阻 力 系 数,定义：水

14、通过岩心时的流度与聚合物溶液通过岩心时的流度比值。,意义：反映了聚合物溶液降低驱动介质流度的能力。,3.残余阻力系数,定义：聚合物溶液通过岩心前、后盐水流度的比值。,意义：描述聚合物溶液降低多孔介质渗透率的能力。,一、表面活性剂溶液驱油概述,二、表面活性剂的概念及类型,三、表面活性剂溶液驱油体系,四、表面活性剂溶液驱油机理,五、油田应用及发展趋势,表面活性剂溶液驱油,表面活性剂溶液驱油的研究历程：,胶束溶液驱油,微乳液驱油,稀体系多组分复配驱油,泡沫体系驱油,活性剂稀体系驱油,一、表面活性剂溶液驱油概述,1、表面活性剂的概念,2、表面活性剂的类型,3、表面活性剂的亲油亲水平衡值,4、表面活性剂

15、的分配系数,二、表面活性剂的概念及类型,概念：分子具有两亲结构，可自发地浓集于相界面，显著降低界面张力的物质。,表面活性剂分子结构,极性端,非极性端,1.表面活性剂的概念,离子型,非离子型,表面活性剂,阴离子型,阳离子型,两性型,2.表面活性剂的类型,阴离子型表面活性剂,活性剂在水中可以电离，电离后起活性作用的部分是阴离子。,常用的有：,羧酸盐：分子结构R-CO2-Na，亲水基为-CO2Na，憎水基R-,磺酸盐：分子结构R-SO3-Na，亲水基为-SO3Na，憎水基R-,成本低，但遇硬水，易结垢、絮凝。,成本较高，但抗硬离子的能力较强，在地层中滞留量低，常用于活性剂驱。,阳离子型表面活性剂,活

16、性剂在水中可以电离，电离后起活性作用的部分是阳离子。,常用的有：,胺盐：分子结构R1R2R3NHCl，憎水基R1R2R3NH+,季胺盐：分子结构R1R2R3R4NCl，憎水基R1R2R3R4N+,吡啶盐：分子结构R-NC5H5Cl，憎水基R-NC5H5+,由于在地层中滞留量大，在采油中应用不甚广泛，主要应用于防蜡、缓蚀、杀菌、乳化、抑制粘土膨胀等。,非离子型表面活性剂,活性剂在水中不电离，故不怕硬水，也不受PH值的影响。其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团（一般为醚基和羟基）构成。,常用的有：,醚键型,酰胺键型,酯键型,胺键型,这类活性剂在采油中应用广泛，主要用于起泡、乳化、防蜡、缓蚀、油水

17、井增产增注、提高原油采收率。,两性型表面活性剂,活性剂在水中可以电离，电离后起活性作用的部分即有阴离子，又有阳离子。有时起活性的部分具有非离子性。,类型：,非离子-阴离子型,阴离子-阳离子型,非离子-阴离子型,它主要应用于缓蚀、乳化、杀菌、抑制粘土膨胀和提高采收率。,概念：描述活性剂亲水亲油能力大小的物理量。简称HLB。,HLB等于7，表明亲水亲油能力相等；大于7，活性剂亲水性强；小于7，活性剂亲油性强。,HLB值可通过乳化实验法、溶解度法、气相色谱法、核磁共振法等确定。,3.表面活性剂的亲水亲油水平衡值,概念：是指活性剂在油相与水相中平衡浓度的比值。,4.表面活性剂的分配系数,三、表面活性剂

18、溶液驱油体系,表面活性剂稀体系,胶束溶液,微乳液,泡沫驱油体系,（1）,（2）,（3）,（4）,开始形成胶束的表面活性剂浓度为临界胶束浓度CMC；含有胶束的活性剂溶液为胶束溶液。,概念：表面活性剂浓度低于1%wt。,性质：可降低界面张力。,当水表面聚集的活性剂分子达到饱和时，在溶液内部，形成以烃链为内核、亲水基外露的分子聚集体，称为胶束。,1.表面活性剂稀体系,2.胶束溶液,CMC,表面活性剂单体浓度,表面活性剂浓度,2.胶束溶液,概念：由油、水、表面活性剂、助表面活性剂（醇）、盐五种组分组成的，油水高度分散的体系（表面活性剂浓体系）。,性质：具有超低的界面张力。,相态：不同的配方，微乳液具有

19、下相、中相、上相三种相态。,3.微乳液,微乳液的三种相态,上相,中相,下相,活性剂水溶液,活性剂水溶液,油,油,概念：一种或几种液体以小液珠的形式，分散在另一种不能互溶的液体中所形成的分散体系。,性质：具有超低的界面张力。处于非平衡状态的多分散体系，在长时间静置下会分层。与微乳液及胶束溶液有很大区别。,组成：油、水、乳化剂组成。,4.乳状液,乳状液、微乳液及胶束溶液的区别,概念：由不溶性气体分散在液体中所形成的粗分散体系。气体是分散相，液体是连续相。组成：水、气、起泡剂（表面活性剂）。还有聚合物（增加体相黏度）和盐（调整表面活性剂的亲水亲油平衡值）。,4.泡沫驱油体系,四、表面活性剂溶液驱油机

20、理,表面活性剂稀体系驱油机理,胶束溶液驱油机理,微乳液驱油机理,泡沫驱油体系驱油机理,（1）,（2）,（3）,（4）,（1）表面活性剂稀体系的驱油机理,1.低界面张力机理。2.润湿反转机理。3.乳化机理。4.提高表面电荷密度机理。5.聚并形成油带机理。,问题：存在表面活性剂损失及不利流度比。,2、胶束溶液驱油机理,1）胶束的增溶作用,2）超低界面张力机理,3、微乳液驱油机理,微乳液的超低界面张力可使驱替前缘与原油混相，消除渗流阻力。,4、泡沫体系驱油机理,4、泡沫体系驱油机理,具有活性水或胶束的性质。（1）Jamin效应叠加，提高驱替介质的波及系数。,（2）泡沫依据孔道形状而变形，能有效驱出波

21、及到的孔隙中的油，提高洗油效率。,一、二元复合体系驱油,二、三元复合体系驱油,三、泡沫复合体系驱油,复合体系驱油法,1.碱-聚合物二元复合体系驱油,2.碱-活性剂二元复合体系驱油,3.活性剂-聚合物二元复合体系驱油,一、二元复合体系驱油,（1）碱与聚合物复配后，溶液的粘度增加，可使水相中的碱性组分与更多的油相接触，形成更多的表面活性物质，有利于降低界面张力。,（2）聚合物的存在可以降低碱耗；碱的存在可降低聚合物的吸附损失。,碱-聚合物二元复合体系驱油机理,（1）碱段塞在前，聚合物在后。碱溶液使残余油流动，用聚合物进行流动控制，提供较好的扫油效率；,（3）碱同聚合物混合在一个段塞中注入。聚合物提

22、供所要求的流度，而碱溶液保护了聚合物，这种方式的采收率比前两种方式高。,（2）聚合物段塞在前，碱段塞在后。首先注入的聚合物堵塞储层的大孔道使驱替液能够进入低渗透层，减少碱溶液指进，以增加最终采油量；,碱-聚合物二元复合体系驱油工艺,聚合物增效碱驱，通常有三种段塞设计方式：,对于低酸值原油，只加入碱往往不能产生低界面张力，同时加入碱和活性剂，会使界面张力降到碱水本身或活性剂本身所达不到的超低效果，这种作用成为碱与表面活性剂的“协同效应”。,碱-活性剂二元复合体系驱油机理,碱与表面活性剂按一定比例混合在一个段塞中注入。利用碱与活性剂两者之间产生的协同效应，大幅度提高驱替效率。这种方式的采收率比单独

23、碱或单独的表面活性剂驱的效果好。,碱-活性剂二元复合体系驱油工艺,利用聚合物改善活性剂溶液不利的流度比。目前此二元复合体系多采用胶束/聚合物溶液驱油。,活性剂-聚合物二元复合体系驱油机理,前置液：由一定体积的盐水组成，目的是改变或降低地层水的矿化度。注入量可在01PV之间；,胶束/聚合物段塞：体积在0.050.2PV之间；,流度缓冲液递减段：含聚合物，从前端到后端流度缓冲液逐渐减少到零，浓度梯度下降，减少了流度缓冲液与驱替液之间流度比的影响。,驱替液段：驱替液的目的是为了降低连续注入聚合物的成本。,流度缓冲液：水溶性聚合物的稀释液，目的是将胶束/聚合物段塞及聚集起来的流体驱向生产井；,活性剂-

24、聚合物二元复合体系驱油工艺,1、三元复合体系驱油机理,2、色谱分离现象,3、三元复合体系的应用与发展,二、三元复合体系驱油机理,1）降低界面张力：A/S/P 三元体系比 A/S 二元体系 能产生更低的界面张力。原因（1）P 能保护S，使其不与水中二价离子反应；（2）S与A间的“协同效应”，从而降低了界面张力。,3）降低化学剂的吸附：碱的存在，使岩石表面的负电荷增多，可减少阴离子型活性剂及聚合物的吸附损失。,2）较好的流度控制：碱和活性剂可有效地保护聚合物不受高价离子的影响，使聚合物溶液具有高的黏度。,1.碱/表面活性剂/聚合物三元复合驱驱油机理,定义：复合体系中各组分与地层岩石间的作用不同，使

25、得三组分间产生的差速运移现象。,产生原因：竞争吸附、离子交换、分散作用、分配系数、渗透能力等。,2.色谱分离现象,国外三元复合驱的矿场试验不多，比较完整的是美国怀俄明州Crook地区 Kiehl 油田三元复合驱项目，使采收率提高近15%。,国内通过“八五”、“九五”大量室内及矿场试验研究，以将三元复合驱技术作为大庆油田接替稳产的技术之一。,目前正在研究通过改变注入方式、优选复合体系配方及注入牺牲剂等方式，以减少色谱分离现象。,3.三元复合体系驱油应用及发展前景,1、泡沫复合体系驱油机理,2、泡沫驱油体系的发展前景,三、泡沫复合体系驱油机理,（1）泡沫中含有表面活性剂，可降低界面张力，改变岩石的

26、润湿性，并以乳化、液膜置换等方式使残余油成为可流动油；,（2）泡沫流动具有较高的压力梯度，可使小孔隙中油驱出；,（3）使驱替液与被驱替液的流度比降低；,（4）遇油消泡，遇水稳泡，起堵水不堵油作用；,（5）泡沫在高渗层中，粘度大，低渗层中粘度小，具有堵大不堵小功能。,1.泡沫复合体系驱油机理,泡沫复合体系驱油技术是九十年代末由大庆油田提出的一项新的EOR技术。经过大量的室内及矿场实验研究，目前已将此方法作为三元复合驱后保持大庆油田原油稳产的技术之一，并获得了专利。目前正在为此项技术的矿场试验，开展全面细致的研究工作。,2.泡沫复合体系驱油应用现状及发展前景,聚合物驱油机理：聚合物溶液驱油不仅能够

27、提高波及体积，而且还能够提高驱油效率。聚合物溶液的驱油机理是通过在注入水中加入一定量的高相对分子质量的聚丙烯酰胺，增加注入水的粘度，改善水油流度比。注入的聚合物溶液具有较高的粘度和通过油层后具有较高的残余阻力系数以及粘弹效应等。粘度越高，残余阻力系数越大，驱替相与被驱替相的流度比就越小，聚合物驱扩大油层宏观和微观波及效率的作用就越大，采收率提高幅度越大。,聚合物提高原油采收率的发展现状,聚合物驱油适用条件：,聚合物驱适用于温度适中、原油粘度中等(5100 mPas)、非均质比较严重的油藏。在美国、印度、委内瑞拉及俄罗斯等国家均成功进行了聚合物驱油。我国的聚合物驱首先在大庆油田取得了成功，从19

28、87年开始聚合物驱油现场试验，发展到2006年聚合物增产原油产量占当年原油产量的1/4，成为油田稳产的重要技术手段。,驱油过程中使用的聚合物：,1聚丙烯酰胺 目前主要采用超高相对分子质量的部分水解聚丙烯酰胺，相对分子质量至少在1000万以上，水解度30%左右。它是通过丙烯酰胺及其衍生物单体自由基聚合而成，目前常用的是干粉状的聚合物。特点：部分水解聚丙烯酰胺水溶液的粘度高，控制水油流度比的作用明显，吸附损失不大，对细菌的侵害不敏感，但机械剪切稳定性差；在盐水中粘度损失较大；长时间放置或较高温度下放置易降解；所带羧基可与二价离子反应，受Ca2+、Mg2+离子含量影响较大。,为了获得更适合油田应用的

29、聚合物，大量学者们在改进HPAM性能方面展开了探索工作。主要有两种途径：添加能够改进HPAM稳定性的添加剂，如甲醛、异丙醇、尿素、硫脲、醇、氨基酸类、二乙烯三胺、氯酚化合物及表面活性剂、水杨酸及衍生物、聚六亚甲基胺等。对HPAM进行改性。在聚合物链节上引入新的单体，提高HPAM的耐温、耐盐、耐剪切性能，单体有2-丙烯酰胺-2、甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(PVP)、二甲基二烯丙基氯化铵、磺化苯乙烯、N，X-二甲基丙烯酰胺、3-丙烯酰胺3-甲基丁酸钠等。,2生物聚合物,生物聚合物在聚合物驱中的应用很少，常用的是黄原胶。美国加利福尼亚州东科林加油田1978年曾实施过黄原胶驱，水油流度

30、比仅1.5。黄原胶分子链的刚性比聚丙烯酰胺强，能有效地抗机械破坏，耐盐，但是对细菌很敏感，细菌除了将聚合物降解外，还会堵塞注入井中油层剖面，因而必须使用杀菌剂和除氧剂。报道过在黄原胶溶液中加入稳定剂异丙醇和硫脲，与磺甲基化聚丙烯酰胺接技共聚改性，改进发酵过程以改善其性能等研究。我国玉门的石油沟油田M层裂缝低渗透高含盐油藏，在单井注入黄原胶的矿场先导试验中，每注入1t聚合物增产原油248t，在矿场试验中驱油效果良好。,3疏水缔合聚合物,部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)是目前常用的聚合物驱油剂，但是HPAM在盐水溶液中粘度损失较大，严重影响了它的使用效果。此外，我国进行聚合物驱的油田普遍面临着配注聚

31、合物清水缺乏的压力，要求聚合物驱用地层采出的污水进行配注。应用时须提高HPAM的用量，这将使得采油利润大大降低。疏水缔合水溶性聚合物是指在聚合物亲水主链上带有少量疏水基团的一类水溶性聚合物。在聚合物水溶液中，由于疏水基团的憎水作用而产生分子内和分子间的缔合，形成具有特殊性质的高分子溶液。在盐溶液中，小分子电解质的加入使疏水缔合作用增强，溶液粘度大幅增加，表现出明显的抗盐性能，使之成为新一代的聚合物驱油剂。,4交联聚合物,针对油层的非均质性，以降低水通道的渗透率为目标的油层深部调剖技术得到重视和发展。由低浓度的聚丙烯酰胺和柠檬酸铝形成交联聚合物溶液(LPS)。该体系具有粘度低、流动性好、具有选择

32、性封堵地层的特点。在注入地层过程中，LPS优先进入渗透率较高的地层，交联聚合物线团在孔道中吸附滞留，逐步增加流动阻力，使后续驱替液流向低渗透区。交联聚合物线团并未将孔道完全堵死，在一定压力下可被冲开，将其推向地层更深处，再次吸附滞留。在此过程中压力会出现波动，并且会逐步产生层内的和层间的液流改向，从而逐步地调整驱替剖面，提高波及系数和原油采收率。,当交联体系中聚合物浓度较高时，HPAM与A1Ci发生分子间交联反应，形成的体系是网状结构的整体凝胶(Bulkgel)，主要用于近井地带的调剖；而当聚合物浓度较低时，HPAM与A1Ci发生分子内交联反应，形成交联聚合物线团在水中的分散体系，即交联聚合物

33、溶液(LPS)，主要用于油田的深部调剖。在整体凝胶与交联聚合物溶液这两种体系之间还存在一种过渡状态的弱凝胶体系，它是HPAM与A1Ci反应形成交联聚合物线团后，交联聚合物线团间再发生反应形成的，也可以用于油田堵水调剖。研究表明，交联聚合物溶液具有更好的深部调剖、提高采收率的作用。,5粘弹性聚合物,众所周知，要想提高岩心的微观驱油效率，依据牛顿流体岩心驱替实验所完善建立的毛管数与采收率关系，毛管数的增加值要在数千倍以上才能实现提高采收率的目的。但聚合物驱与水驱相比，增加幅度通常小于100倍。多数人由此认为聚合物驱不能提高微观驱油效率。,然而在天然岩心和人造岩心上进行的室内聚合物驱油实验结果表明，

34、采收率比水驱提高10%15%OOIP。蚀刻的二维玻璃模型聚合物驱的结果也证实了这一点。聚合物驱的相渗曲线的端点值(含水100%时的含油饱和度)比水驱低6%8%，聚合物驱工业开采区块密闭取心井的残余油饱和度也比水驱低得多。上述实验都证明了聚合物驱的确可以提高岩心的驱替效率。从微观孔道流动实验可以观察到，聚合物溶液的前端对其后边及孔道边界处具有较强的“拉、拽”作用，牛顿流体则无此现象。因此，针对粘弹性流体的“拉、拽”作用能否提高岩心的驱替效率，开展了大量研究工作。,聚合物驱油矿场应用状况：,水溶性聚合物应用于油气开采，其性能应该满足一定的要求。中国工程院罗平亚院士根据油气开采的工艺要求及实践经验提

35、出了油气开采用水溶性聚合物的通用性能要求，主要有以下几点：(1)水溶性；(2)增粘性；(3)悬浮性；(4)剪切稀释性和触变性；(5)稳定性；(6)渗流特性能满足油气开采工程的要求。,HPAM已在我国的大庆、胜利、辽河等油田得到成功使用，但在高温高矿化度的条件下应用时，聚丙烯酰胺显得难以胜任，主要表现在以下几个方面：(1)温度较高时聚丙烯酰胺的水解严重；(2)地层温度超过75后，随着地层温度升高，水解聚丙烯酰胺沉淀形成加快；(3)高温高盐易导致水解聚丙烯酰胺从水溶液中沉淀出来，并且水解度越高这种现象越显著；(4)溶液粘度对温度和盐度非常敏感，在高温高盐环境中溶液的保留粘度很低。,黄胞胶是淀粉经黄

36、孢杆菌发酵而产生的胞外多糖类生物聚合物，无毒，溶于水。为阴离子电解质，与聚丙烯酰胺相比具有许多相同的性质，又具有抗盐、抗机械降解、热稳定性较好等特点。在油田上黄胞胶已成功地应用于钻井、完井、调剖堵水及三次采油中，玉门、中原、华北、胜利、大港等油田都有用黄胞胶进行现场驱油的实例。黄胞胶作为主要抗盐聚合物之一，具有合成聚合物所无可比拟的优异性能。但其热稳定性和生物稳定性相对较差，易发生降解从而堵塞油层，且成本较高，因此在高温高盐油藏中的应用受到限制。,小井距特高含水期注聚合物矿场试验,大庆油田于1972年开展了小井距特高含水期注聚合物的试验，这是大庆油田第一次聚合物驱油矿场试验，试验区位于小井距试

37、验区南井组，试验层为萨7+8层，是一个典型的正韵律油层，井组平均有效厚度5.2m，平均有效渗透率0.631m2，油层内部非均质严重，上部为低渗透率的砂、泥岩薄互层，下部为高渗透率砂层。试验区采用反四点法面积井网，注采井距75m，注聚合物时，油井综合含水已高达98%。试验采用的聚合物是大连同德化工厂生产的部分水解聚丙烯酰胺胶体，固含量为8%，分子量300500万，水解度30%左右。,萨尔图油田中区西部聚合物驱油试验,大庆油田于1989年12月在萨尔图油田中5-6中5-9井区进行聚合物驱油试验。分东西两个试验区，二者相距150m。东边为单层区，试验层为葡I1-4。西边为双层区，试验层是萨II1-3

38、和葡I1-4。两个试验区都由4个反五点井网组成。每个试验区各有15口试验井，其中注入井4口采出井9口，取样井和观测井各一口，注采井距为106m。试验区油层温度43，地层油粘度8.2mPas9.3mPas,原始地层水矿化度7000mg/L；注入水矿化度为800 mg/L 1300 mg/L，Ca2+、Mg2+含量较低，pH为8.0。,试验区自1991年1月见效到1992年11月（中心井含水达98%），有效期达23个月，此时，全区综合含水为94.8%，平均每注1t聚合物增油209t。试验结果表明，大庆油田无论是单层还是双层聚合物驱油都可获得很好的效果，采收率提高11.6%14.0%。,北一区断西聚

39、合物驱油工业性矿场试验,该试验是大庆油田聚合物驱油技术由先导性试验阶段步入到工业化阶段的重要环节。与先导性试验比较，试验区范围扩大，中心井数量增加，油水井井距加大（见表1），试验结果将为大庆油田更大规模的推广应用聚合物驱油提供经验。,试验区位于萨尔图油田 北一区98号断层以西，以北1-6-27井为中心，北一区六排为对角线的正方形面积内，在原有葡组行列井网的基础上，新钻了50口试验井（包括1口密闭取心试验观察井），与原有代用井形成了注采井距为250m的五点法面积井网，共有25口注入井和36口采出井（其中包括全部为注入井包围的16口中心井和20口平衡井）。以平衡井为周边围成的试验区面积3.13km

40、2，目的层葡1-4的平均有效厚度13.2m，地质储量632104t，孔隙体积1086104m3。以注入井为周边，则中心井的面积2.00km2，地质储量390.3104t，孔隙体积694104m3。,表1 小井距、中区西部和断西试验区基本情况的比较,试验区自1991年8月底投入水驱到1996年6月，全区累计产油157.7851104t，中心井累计产油75.9928104t，阶段采出程度分别为24.97%和19.17%，聚合物驱阶段，全区产油121.1578104t，中心区产油59.0095104t，阶段采出程度分别为19.17%和15.12%。原设计注入380（mg/L）PV完成时，已取得吨有效

41、聚合物增油120t，提高采收率8.7%的效果。截止到1996年6月，考虑递减，中心区已累积增油45.3104t，提高采收率11.6%，吨有效聚合物增油132t，预计试验结束时，完全可以实现提高采收率12%、吨聚合物增油120t的指标。,孤东油田聚合物驱油工业性矿场试验,孤东油田经过10多年的强注强采，目前主力开发单元含水率已高达95%左右，为了实现降水增油目的，从1994 年起在该油田经过了历时5年的聚合物驱油工业性矿场试验。针对油田构造简单，油层单一、非均质性强，油层胶结疏松、物性好，原油粘度高，地层水矿化度高等特点，在室内实验和数据模拟的基础上，设计了二级段塞注入方案。方案实施后取得明显效

42、果：油井含水率平均下降了5.6%，日增产原油326t，预计最终可提高采收率6.5%，取得了显著的经济效益。,杏五区中块聚合物驱油先导性矿场试验,该先导性矿场试验是大庆油田长垣南部率先开展的聚合物驱矿场试验。试验区位于杏五区中块5-2-29井区，面积0.31 km2，注采井距200m，采用四注九采的五点法面积井网。试验目的层葡2133，采用单一的聚合物整体段塞注入方式，1995年9月开始注入聚合物整体段塞，2000年11月中旬注聚合物结束，累计聚合物用量1061PVmg/L，到2001年1月，累计注入清水孔隙体积0.0428PV，此时，中心井已提高采收率18.42个百分点，取得了较好的效果。,表

43、面活性剂的发展现状及目前的应用状况：,表面活性剂驱油机理：以表面活性剂体系为主体的驱油法叫表面活性剂驱油法，简称表面活性剂驱。驱油用的表面活性剂体系有稀表面活性剂体系(如活性水、胶束溶液)和浓表面活性剂体系(如微乳液体系)。通过考察表面活性剂分子在油水界面的作用特征、水驱后残余油的受力情况以及表面活性剂对残余油受力状况的影响，认为表面活性剂驱主要通过以下几种机理提高原油采收率。,1降低油水界面张力机理 在影响原油采收率的众多决定性因素中，驱油剂的波及效率和洗油效率是最重要的参数。提高洗油效率一般通过增加毛细管准数实现，而降低油水界面张力则是增加毛细管准数的主要途径。毛细管准数与界面张力的关系如

44、下：Nc=vw/wo 式中，Nc一毛细管准数；v一驱替速度，m/s；w一驱替液粘度，mPas；wo一油和驱替液间的界面张力，mN/m。,Nc越大，残余油饱和度越小，驱油效率越高。增加w和v，降低wo可提高Nc。其中降低界面张力wo是表面活性剂驱的基本依据。在注水开发后期，Nc一般在 10-710-6，Nc增加将显著提高原油采收率。理想状态下Nc增至10-2时，原油采收率可达100%。通过降低油水界面张力，可使Nc有23个数量级的变化。油水界面张力通常为2030mN/m，理想的表面活性剂可使界面张力降至10-410-3mN/m，从而大大降低或消除地层的毛细管力的作用，减少剥离原油所需的粘附功，提

45、高洗油效率。,2乳化机理,表面活性剂体系对原油具有较强的乳化能力，在水油两相流动的条件下，能迅速将岩石表面的原油分散、剥离，形成水包油(0/W)型乳状液，从而改善油水两相的流度比，提高波及系数。同时，由于表面活性剂在油滴表面吸附而使油滴带有电荷，油滴不易重新粘回到地层表面，从而被活性水夹带着流向采油井。,3聚并形成油带机理,从地层表面洗下来的油滴越来越多，它们在向前移动时可相互碰撞，使油珠聚并成油带，油带又和更多的油珠合并，促使残余油向生产井进一步驱替。,4改变岩石表面的润湿性(润湿反转机理),研究结果表明，驱油效率与岩石的润湿性密切相关。油湿表面导致驱油效率差，水湿表面导致驱油效率好。合适的

46、表面活性剂，可以使原油与岩石间的润湿接触角增加，使岩石表面由油湿性向水湿性转变，从而降低油滴在岩石表面的粘附功。,5提高表面电荷密度机理,当驱油表面活性剂为阴离子(或非离子-阴离子型)表面活性剂时，它们吸附在油滴和岩石表面上，可提高表面的电荷密度，增加油滴与岩石表面间的静电斥力，使油滴易被驱替介质带走，提高了洗油效率。,6改变原油的流变性机理,原油中因含有胶质、沥青质、石蜡等物质而具有非牛顿流体的性质，其粘度随剪切应力而变化。这是因为原油中胶质、沥青质和石蜡类高分子化合物易形成空间网状结构，在原油流动时这种结构部分破坏，破坏程度与流动速度有关。当原油静止时，恢复网状结构。重新流动时，粘度就很大

47、。原油的这种非牛顿性质直接影响驱油效率和波及系数，使原油的采收率低。提高这类油田的采收率需改善异常原油的流变性，降低其粘度和极限动剪切应力。而用表面活性剂水溶液驱油时，一部分表面活性剂溶入油中，吸附在沥青质点上，可以增强其溶剂化外壳的牢固性，减弱沥青质点间的相互作用，削弱原油中大分子的网状结构，从而降低原油的极限动剪切应力，提高采收率。,表面活性剂的发展现状,表面活性剂驱油的研究始于50年代，60年代中期，美国和前苏联相继在矿场进行试验，所用表面活性剂主要是各种磺酸盐。虽然受油价、表面活性剂生产成本及其他因素的影响，美国、加拿大等对表面活性剂驱研究一直没有间断，但是表面活性剂驱先导试验的数量在

48、减少。我国的表面活性剂驱一直未形成规模，70年代，大庆油田研究了表面活性剂驱并进行了小井距试验，近几年在不同油田进行了小规模的表面活性剂驱先导试验，取得了一定的成果和效益，但也暴露出一些问题。尽管如此，这些先导试验在不同程度上推动了不同油田的三次采油进程。,河南古城油田矿场试验,2004年3月以来，在古城油田B125区油组优选B1254、G4407、G4506三个注水井组实施表面活性剂驱试验。B125区块于2004年7月开始前缘段塞注入，注入浓度为1500mg/L，2005年8月转主体段塞，注入浓度为1300mg/L。B125区块三口井注入表面活性剂后，日产油由注入前的20.9t上升至峰值期2

49、7.1t，采油速度由0.8%提高到1.21%；阶段累积增油4977t，提高采收率1个百分点。含水由90%下降到88%，下降2个百分点，含水上升率得到控制，2002、2003年含水上升率为17.3%、4.5%，2004年含水上升率为2.0%。区块开发效果得到明显改善。,苏北洲城油田矿场试验,洲城油田于1995年投入注水开发，取得了较好的水驱开发效果。为了进一步提高水驱效率及油藏最终采收率，开展了WXS表面活性剂可行性研究。针对洲城油田的油藏条件，对WXS表面活性剂进行了性能评价和驱油效果实验，在此基础上优化出了单井试验方案，并进行了矿场试验。结果表明，WXS表面活性剂对洲城油田提高采收率具有较好

50、适应性。2002年8月16日开始在洲1井实施表面活性水驱油试验，至2003年11月5日结束，历时14.7个月，累计注入活性水溶液35591m3，其中表面活性剂驱油剂147.97m3(计154.63t)，平均注入浓度为0.42%，注入流量为100m3/d，总注入量152893.32m3，注采比为1.02。试验期间，油田累计生产原油54900.26t，产水87282.03t，油田基本维持注采平衡。,碱水驱发展现状及目前的应用状况：,注碱水是强化采油的另一种方法，在碱水驱中，可以作为碱剂的化学剂主要有：氢氧化钠、原硅酸钠、氢氧化铵、氢氧化钾、磷酸三钠、硅酸钠以及聚乙烯亚胺等。在上述化学剂中，氢氧化钠