[科普中国]-复合驱

复合驱技术发展概况

1917年Squires.F等人发现在注入水中加入廉价的碱可以进一步驱替油层孔隙中水驱后的残余油以来，人们一直在努力探索如何更高效地利用化学剂大幅度地提高石油采收率，其中一个重要的地技术思路便是综合利用各种化学剂不同的驱油特性以及它们复配后产生的“超加和效应”。

20世纪20年代，在德格鲁特(DeGroot.M)申请应用活性剂水溶液采油的专利中所使用的表面活性剂就是一种复配的混合物，其中活性剂浓度为250-1000 mg/L。以后进一步研究中发现各种不同的盐类同表面活性剂复配使用可以使油—水界面张力降为最低值。

1956年，Nelson.R.C、Saleem.S.M和Peru.D.A等人提出，在碱水中加入合成的表面活性剂以解决在驱油过程中的由于“最佳含盐量”和“最佳碱量”被破坏而造成的界面张力升高问题。有人将外加的表面活性剂称作“助表面活性剂”，并把这种驱油方法称为“助表面活性剂增效碱驱”。碱与原油中的酸性组分反应生成的表面活性物和助表面活性剂之间的协同效应，拓宽了最低界面张力的碱浓度范围，同时碱剂也降低了二价离子对表面活性剂的损耗，二者起到互补的作用。

20世纪60年代初，为了降低驱油剂的流度，提高波及效率，人们开始在碱水中加入聚合物，并将这种驱油方法称为聚合物强化碱驱和碱强化聚合物驱（AP）。例：美国的逖阿科公司（ Tiorco，INC）曾经在Isenhour油田进行过AP驱的先导性矿场试验，提高采收率达到26.4%。原因：驱油剂中的聚合物起到了改善流动、提高波及效率的作用；而碱剂不仅能够与原油中的酸性组分作用生成表面活性物，起到降低油—水界面张力的作用，还可以显著地降低聚合物在驱油过程中的损失。

20世纪80年初，碱—活性剂—聚合物三元复合驱油（ASP复合驱）技术发展迅速。最早由Dome等几个石油公司开发的碱—活性剂—聚合物三元复合体系一出现便受到普遍地重视。该体系在低浓度中(〈0.5%)加入适当的碱剂，并配以适当的聚合物以保持体系足够的粘度。采用该体系几乎能得到与AP驱相同的采收率增幅，而化学剂的用量却只是原来的1/10或者1/几十。

20世纪80后期，我国在前期研究的基础上开发出针对高酸值原油的ASP复合驱技术，并先后在克拉玛依、大庆等油田进行了较大规模地先导性矿场试验。1

近年来三元复合驱得到了迅速发展。大庆油田矿场试验表明，聚合物驱比水驱提高原油采收率10%以上，而三元复合驱可比水驱提高原油采收率20%以上。2

驱油机理我国的大量矿场实验和室内研究结果表明，化学复合驱一般比一元化学驱的驱油效果好得多，普遍认为主要原因不仅仅是各种化学剂驱油特性的“综合效应”，更重要的是各种化学剂之间的“协同效应”或称为“超加和效应”。1

一、复合体系驱油的综合效应

（一）、表面活性剂在“综合效应”中的作用主要为：

(1)降低驱油剂与原油之间的界面张力，提高驱油剂的洗油能力。

(2) 使原油发生乳化，抑制驱油剂沿原水流通道突进；

(3) 改善油层孔隙的润湿性，提高微观驱油效率。

（二）、聚合物的“综合效应”中的作用主要为：

(1)、改善驱油剂的流度比，提高宏观波及效率；

(2)、由于含聚合物驱油剂的粘弹性，可以提高微观驱油效率。

（三）、碱剂在“综合效应”中的作用主要为：

(1)、与原油中石油酸反应生成的表面活性物质，降低驱油剂与原油的界面张力。

|| || 碱与表面活性剂的协同效应

原油的密度为0.9g/cm3，与水之间的界面张力为18.2mN/m。

（2）、使原油发生乳化，抑制驱油剂沿原水流通道突进；

（3）、可与钙镁离子反应或与粘土进行离子交换，起牺牲剂作用，保护了聚合物与表面活性剂。

（4）、可提高砂岩表面的负电性，减少砂岩表面对聚合物和表面活性剂的吸附量。

由于复合体系综合了各单一组分的特点，相互弥补了在驱油特性上的缺陷，使得复合驱即具有提高微观驱油效率的机理，又具有提高宏观波及效率的机理。3

二、复合体系驱油的协同效应

复合驱油体系中各组分之间的“协同效应”主要表现在以下几方面:

(1)、体系中加入聚合物,增大了体系的视粘度,可以降低复合体系中其它组分(如表面活性剂和碱剂)的扩散速度,从而降低这些组分在油层中的损耗;

(2)、体系中的聚合物可与钙、镁离子反应，保护了表面活性剂，使其不易形成低表面活性的钙盐和镁盐；

(3)、聚合物有助于增强原油与碱、表面活性剂生成的乳状液的稳定性，利用乳化—携带机理提高驱油效率，利用乳化—捕集机理提高波及效率；

(4)、在盐的作用下，聚合物的大分子链和表面活性剂的非极性部分结合在一起，形成缔合物；另外，表面活性剂与聚合物之间的相互作用致使聚合物聚体形态发生变化，使聚合物分子链伸展，增强驱油体系的粘性；

5)、碱与原油中石油酸反应生成的表面活性剂和合成的表面活性剂之间具有协同效应，大幅度地增强了复合驱油体系降低油—水界面张力和乳化的能力；

(6)、碱可与油层水中的钙、镁离子反应或与粘土进行离子交换，起到牺牲剂的作用，减少昂贵的聚合物和表面活性剂的损耗；

(7)、混合表面活性剂组分之间的“超加和效应”。大量研究表明，混合表面活性剂体系的性能远优于相应的单一组分表面活性剂。

复合体系中碱、表面活性剂和聚合物之间的超加和效应在其驱油过程中表现得非常突出。最近几年，人们在超加和效应的机理及其利用等方面进行了大量深入、系统的研究。但是，由于复合驱本身特殊的复杂性，直至目前沿未形成完整的理论，还有许多问题需要继续深入探索。

适合复合驱油田的筛选标准

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