油田化学-第三章-化学驱油课件.ppt

1、12023-1-28主讲：文守成主讲：文守成石油工程学院石油工程学院22023-1-28绪论绪论第一章第一章 表面活性剂表面活性剂第二章第二章 油田用高分子油田用高分子第三章第三章 化学驱油技术化学驱油技术第四章第四章 酸化、压裂及添加剂酸化、压裂及添加剂第五章第五章 化学清蜡与防蜡化学清蜡与防蜡第六章第六章 油田化学堵水油田化学堵水第七章第七章 化学防砂化学防砂第八章第八章 油田水处理技术油田水处理技术第九章第九章 钻井液、完井液及添加剂钻井液、完井液及添加剂第十章第十章 固井水泥浆及添加剂固井水泥浆及添加剂32023-1-28采油中存在的问题采油中存在的问题前前 言言42023-1-28前

2、前 言言VVEswV=52023-1-28洗油效率洗油效率：是指驱油剂波及到的油层所采：是指驱油剂波及到的油层所采出的油量与这部分油层储量的比值。出的油量与这部分油层储量的比值。油层改造有两个途径：油层改造有两个途径：提高波及系数提高波及系数提高洗油效率提高洗油效率 ooroDSSSE=S So o原始含油饱和度；原始含油饱和度；S Soror残余油饱和度残余油饱和度；前前 言言62023-1-28前前 言言m m=l lk72023-1-28前前 言言82023-1-28 驱油剂的流度远大于油的流度，驱油时，驱油驱油剂的流度远大于油的流度，驱油时，驱油剂沿高渗透层突入油井，为提高驱油剂的波及

3、剂沿高渗透层突入油井，为提高驱油剂的波及系数，必须减小驱油剂的流度和（或）增加油系数，必须减小驱油剂的流度和（或）增加油的流度。的流度。提高洗油效率提高洗油效率:主要方法是改变岩石表面的润主要方法是改变岩石表面的润湿性和减小毛细管阻力。湿性和减小毛细管阻力。92023-1-28化学驱油法（化学驱）化学驱油法（化学驱）聚合物驱油法（聚合物驱）聚合物驱油法（聚合物驱）表面活性剂驱油法（表面活性剂驱）表面活性剂驱油法（表面活性剂驱）碱驱油法（碱驱）碱驱油法（碱驱）混相驱油法（混相驱）混相驱油法（混相驱）烃类混相驱油法（烃类混相驱）烃类混相驱油法（烃类混相驱）非烃类混相驱油法（非烃类相驱）非烃类混相驱

4、油法（非烃类相驱）热力采油法（热采）热力采油法（热采）蒸汽驱油法（蒸汽驱）蒸汽驱油法（蒸汽驱）油层就地燃烧法（火烧油层）油层就地燃烧法（火烧油层）前前 言言102023-1-281 1聚合物驱聚合物驱2 2表面活性剂驱表面活性剂驱3 3碱驱碱驱4 4复合驱复合驱112023-1-28聚合物驱是聚合物驱是指以聚合物做驱油剂提高原油采收率的指以聚合物做驱油剂提高原油采收率的方法。以方法。以水溶性聚合物增加水相粘度、改善流度比水溶性聚合物增加水相粘度、改善流度比、稳定驱替前沿的方法，、稳定驱替前沿的方法，也称为：也称为：v聚合物溶液驱聚合物溶液驱v聚合物强化水驱聚合物强化水驱v稠化水驱和增粘水驱稠化

5、水驱和增粘水驱 第一节第一节 聚合物驱聚合物驱主要是提高波及系数，适用于非均质的重质主要是提高波及系数，适用于非均质的重质或较重质的油藏。渗透率越高，相对分子质量或较重质的油藏。渗透率越高，相对分子质量大的聚合物不堵塞地层。当渗透率低于大的聚合物不堵塞地层。当渗透率低于20mD，使用低相对分子质量的聚合物。，使用低相对分子质量的聚合物。122023-1-28二、聚合物驱最常用的聚合物二、聚合物驱最常用的聚合物 用于油层的聚合物有特定的要求：用于油层的聚合物有特定的要求：有好的增粘有好的增粘性能、热稳定性高、化学稳定性好、耐剪切、在油性能、热稳定性高、化学稳定性好、耐剪切、在油层吸附量不大。聚合

6、物主链应为碳链层吸附量不大。聚合物主链应为碳链(热稳定性好热稳定性好)，有一定量的负离子基团，有一定量的负离子基团(增粘效果好增粘效果好)和一定量的和一定量的非离子亲水集团非离子亲水集团(化学稳定性好化学稳定性好)。132023-1-281.1.部分水解聚丙烯酰胺（部分水解聚丙烯酰胺（HPAMHPAM）油田主要用油田主要用HPAMHPAM热稳定性好；剪切稳定性较差；热稳定性好；剪切稳定性较差；化学稳定性较差；生物稳定性好化学稳定性较差；生物稳定性好第一节第一节 聚合物驱聚合物驱*CH2*CHCOONa*CH2*CHCONH2*xy142023-1-28第一节第一节 聚合物驱聚合物驱152023

7、-1-282 2 黄胞胶（黄胞胶（XCXC）（生物聚合物）（生物聚合物）热稳定性差（热稳定性差（7171）；生物稳定性差（）；生物稳定性差（2424小时，需小时，需加醛类杀菌剂）；剪切稳定性好（支链）。加醛类杀菌剂）；剪切稳定性好（支链）。第一节第一节 聚合物驱聚合物驱162023-1-28 HPAM HPAM与与XCXC对水有优异的稠化能力。对水有优异的稠化能力。172023-1-28 （1 1）超过一定浓度，聚合物分子互相纠缠形成结构，产超过一定浓度，聚合物分子互相纠缠形成结构，产生结构粘度。生结构粘度。（2 2）聚合物链中的亲水基团在水中溶剂化（水化）。聚合物链中的亲水基团在水中溶剂化（

8、水化）。（3 3）离子型聚合物，在水中解离，形成扩散双电层，产离子型聚合物，在水中解离，形成扩散双电层，产生许多带电符号相同的链段，聚合物分子在水中形成松散生许多带电符号相同的链段，聚合物分子在水中形成松散的无规线团，有好的增粘能力。的无规线团，有好的增粘能力。聚合物对水的稠化是由下列原因产生的：聚合物对水的稠化是由下列原因产生的：182023-1-28 192023-1-28 聚合物驱是通过减小水油流度比，提高原油采收率。聚合物驱是通过减小水油流度比，提高原油采收率。根据流体流度的概念，水油流度比的定义式：根据流体流度的概念，水油流度比的定义式：三、聚合物驱提高原油采收率机理三、聚合物驱提高

9、原油采收率机理woowoowwowwokkkkM=202023-1-28减小水油流度比，有减小水油流度比，有4 4种途径：种途径：聚合物通过聚合物通过增加水的粘度增加水的粘度和和在孔隙介质中在孔隙介质中的滞留的滞留，减小孔隙介质对水的渗透率，减小水，减小孔隙介质对水的渗透率，减小水油流度比，增加波及系数，提高原油采收率。油流度比，增加波及系数，提高原油采收率。212023-1-28222023-1-28提高了提高了纵向纵向的波及系数的波及系数232023-1-28四、聚合物在多孔介质中的流动特性四、聚合物在多孔介质中的流动特性 聚合物溶液流过多孔介质渗透率降低，用残余阻力系数表示。聚合物溶液流

10、过多孔介质渗透率降低，用残余阻力系数表示。聚合物溶液流过多孔介质流动度降低，渗透率降低，聚合物溶液流过多孔介质流动度降低，渗透率降低，形成残余阻力的原因是聚合物在孔隙介质中的滞留，滞留形成残余阻力的原因是聚合物在孔隙介质中的滞留，滞留在多孔介质中有三种方式：在多孔介质中有三种方式：吸附、机械捕集和物理堵塞。吸附、机械捕集和物理堵塞。242023-1-281 1、吸附、吸附 聚合物吸附是指聚合物通过聚合物吸附是指聚合物通过色散力、氢键、静电作用色散力、氢键、静电作用聚集在岩石孔隙结构表面的现象。聚集在岩石孔隙结构表面的现象。NaClNaCl浓度增加，吸附量浓度增加，吸附量增加增加;分子量增加，吸

11、附量增加分子量增加，吸附量增加;温度升高，吸附量减小。温度升高，吸附量减小。见表见表3-13-1252023-1-28影响吸附量的因素为：影响吸附量的因素为：(1)(1)岩石的成分和结构。岩石的成分和结构。粘土矿物粘土矿物 碳酸岩碳酸岩 砂岩砂岩，蒙脱石蒙脱石 伊利石伊利石 高岭石高岭石；(2)(2)高分子的类型、分子量及浓度。酰胺基的同一高分子，高分子的类型、分子量及浓度。酰胺基的同一高分子，M M大，吸附量大；大，吸附量大；(3)(3)水中含盐量、水中含盐量、PHPH的影响。岩性相同，高分子相同，含的影响。岩性相同，高分子相同，含盐量越高，吸附量越大，盐量越高，吸附量越大，PHPH值越大吸

12、附量越小；值越大吸附量越小；(4)(4)温度升高，分子运动加剧，吸附量减小；温度升高，分子运动加剧，吸附量减小；(5)(5)动态吸附小于静态吸附动态吸附小于静态吸附（存在高速流动脱附）（存在高速流动脱附）。262023-1-282 2、机械捕集、机械捕集 聚合物捕集是指直径小于孔喉直径的聚合物分子的聚合物捕集是指直径小于孔喉直径的聚合物分子的无规线团通过无规线团通过“架桥架桥”留在孔喉外的现象（图留在孔喉外的现象（图4-24-2）。）。272023-1-28主要是高分子的结构，柔性高分子线团大，捕集作主要是高分子的结构，柔性高分子线团大，捕集作用大；孔隙小易捕集。用大；孔隙小易捕集。对低渗透层

13、对低渗透层捕集捕集是滞留是滞留(渗透率降低渗透率降低)的主要机理，的主要机理，对中等渗透层对中等渗透层吸附吸附是滞留是滞留(渗透率降低渗透率降低)的主要机理。的主要机理。高分子结构柔软，在高速流动时变长与流动线保持高分子结构柔软，在高速流动时变长与流动线保持一致，容易进入比高分子直径小的孔隙，流速降低后一致，容易进入比高分子直径小的孔隙，流速降低后应力松弛高分子恢复原状被捕集在孔隙中。应力松弛高分子恢复原状被捕集在孔隙中。主要机理主要机理:影响捕集的因素影响捕集的因素：282023-1-283 3、物理堵塞、物理堵塞 物理堵塞物理堵塞是指高分子溶液中的各种水不溶物或高分是指高分子溶液中的各种水

14、不溶物或高分子溶液与地层或地层中的流体发生化学反应生成沉淀物子溶液与地层或地层中的流体发生化学反应生成沉淀物引起的堵塞，引起的堵塞，物理堵塞物理堵塞滞留是不可逆的。滞留是不可逆的。三种滞留住往同时发生，特别是三种滞留住往同时发生，特别是吸附和机械捕集吸附和机械捕集。滞留量适当，有利于化学驱油，滞留量太大聚合物不能滞留量适当，有利于化学驱油，滞留量太大聚合物不能流动到预期的位置，影响波及系数，对化学驱油不利；流动到预期的位置，影响波及系数，对化学驱油不利；滞留量太大造成地层损害。滞留量太大造成地层损害。292023-1-284 4、聚合物溶液在多孔介质中的流变性、聚合物溶液在多孔介质中的流变性

15、在注入井附近高剪切速率下表现出胀流性，在注入井附近高剪切速率下表现出胀流性，剪切速率增大粘度增大。剪切速率增大粘度增大。302023-1-28基本原则基本原则:(1)(1)增粘性好。少量加入能增加溶液的粘度增粘性好。少量加入能增加溶液的粘度;(2)(2)热稳定性好。在地层温度下粘度不会大幅度下降热稳定性好。在地层温度下粘度不会大幅度下降;(3)(3)化学稳定性好。与地层水和注入水不起化学反应；化学稳定性好。与地层水和注入水不起化学反应；配伍性好，不与地层配伍性好，不与地层CaCa2 2、MgMg2+2+等离子产生沉淀等离子产生沉淀;(4)(4)滞留量少。在地层中吸附量少；滞留量少。在地层中吸附

16、量少；(5)(5)抗剪切能力强。经泵和井眼时机械降解少抗剪切能力强。经泵和井眼时机械降解少;(6)(6)来源广，价格低。来源广，价格低。312023-1-28目前常用的聚合物有三类：目前常用的聚合物有三类：1 1、合成聚合物。、合成聚合物。如聚丙烯酰胺如聚丙烯酰胺PAMPAM、部分水解聚、部分水解聚丙烯酰胺丙烯酰胺HPAMHPAM、聚乙烯醇等；、聚乙烯醇等；2 2、天然聚合物。、天然聚合物。天然植物胶及其衍生物：羟基化天然植物胶及其衍生物：羟基化瓜胶、改性海藻胶和纤维素衍生物，如羧甲基纤瓜胶、改性海藻胶和纤维素衍生物，如羧甲基纤维素维素CMCCMC及羟乙基纤维素及羟乙基纤维素HECHEC等；等

17、；3 3、生物聚合物。、生物聚合物。生物聚多糖类高分子化合物生物聚多糖类高分子化合物XCXC。322023-1-28 目前国内外用得最多的是部分水解聚丙烯酰胺和生物目前国内外用得最多的是部分水解聚丙烯酰胺和生物聚合物聚合物XCXC，两种聚合物性能见表，两种聚合物性能见表3-43-4。332023-1-28 水解度水解度DH%DH%最好为最好为5%5%30%30%。DH%DH%太大，分子中太大，分子中-COOH-COOH多，多，带负电的基团多，在带负电的岩石上吸附量少，粘度高，带负电的基团多，在带负电的岩石上吸附量少，粘度高，化学稳定性差，遇化学稳定性差，遇CaCa2+2+、MgMg2+2+离子

18、易产生沉淀。离子易产生沉淀。DH%DH%小，酰小，酰胺基胺基(-CONH(-CONH2 2)多，对多，对CaCa2+2+、MgMg2+2+稳定性好，吸附量大，不稳定性好，吸附量大，不利于增粘，在近井地带吸附，提高注入压力。利于增粘，在近井地带吸附，提高注入压力。为了解决吸附问题为了解决吸附问题，先用低分子量，先用低分子量HPAMHPAM作前置液作前置液(牺牺牲剂牲剂)先吸附在地层表面，然后再注入高分子量先吸附在地层表面，然后再注入高分子量HPAMHPAM，对，对增粘效果影响减少。增粘效果影响减少。HPAMHPAM342023-1-28 地层水的矿化度影响增粘效果。矿化度高，地层水的矿化度影响增

19、粘效果。矿化度高，NaNa+抑制离解，减少抑制离解，减少HPAMHPAM链节间的静电斥力，增加链节间的静电斥力，增加高分子卷曲程度，粘度下降；高分子卷曲程度，粘度下降；CaCa2+2+、MgMg2+2+离子多，离子多，HPAMHPAM产生沉淀，失去增粘产生沉淀，失去增粘能力能力;PH PH值低，抑制值低，抑制-COOH-COOH离解，减少链节间的静电离解，减少链节间的静电斥力，粘度下降。斥力，粘度下降。352023-1-28 一般条件能满足，主要是抗细菌降解性能差，可加入一般条件能满足，主要是抗细菌降解性能差，可加入杀菌剂甲醛杀菌剂甲醛2525100mg/L100mg/L。经过注聚合物驱油实践

20、，美国提出注聚合物溶液的筛经过注聚合物驱油实践，美国提出注聚合物溶液的筛选标准见表选标准见表3-53-5。认为聚合物驱最有效是用于中等非均质。认为聚合物驱最有效是用于中等非均质稠油油藏，避免在具有强烈天然水驱、大气顶、大孔道或稠油油藏，避免在具有强烈天然水驱、大气顶、大孔道或大的天然裂缝的油藏中注聚合物。大的天然裂缝的油藏中注聚合物。生物聚合物生物聚合物XCXC362023-1-28六、聚合物驱筛选标准六、聚合物驱筛选标准适合聚合物驱油田的筛选标准见表适合聚合物驱油田的筛选标准见表9 92 2：372023-1-28第一节第一节 聚合物驱聚合物驱382023-1-28392023-1-28八、

21、聚合物驱现状及发展动向八、聚合物驱现状及发展动向(1)(1)、研究新型聚合物驱，提高聚丙烯酰胺的质量，干、研究新型聚合物驱，提高聚丙烯酰胺的质量，干粉速溶化，增加抗剪切力，研制生产黄原胶，提高黄原粉速溶化，增加抗剪切力，研制生产黄原胶，提高黄原胶耐温、抗细菌、抗剪切的性能；胶耐温、抗细菌、抗剪切的性能；(2)(2)、研究各种因素对聚合物驱效果的影响，如吸附、研究各种因素对聚合物驱效果的影响，如吸附、捕集、地层水中捕集、地层水中CaCa2+2+、MgMg2+2+、温度、温度、PHPH值的影响；值的影响；(3)(3)、研究聚合物在多孔介质中的流变性、滞留机理；、研究聚合物在多孔介质中的流变性、滞留

22、机理；(4)(4)、建立统一规范的聚合物性能评定方法及聚合物驱、建立统一规范的聚合物性能评定方法及聚合物驱矿场效果评价和经济评价方法。矿场效果评价和经济评价方法。402023-1-28聚合物驱小结聚合物驱小结一、基本概念：一、基本概念：聚合物驱；采收率；波及系数；洗油效聚合物驱；采收率；波及系数；洗油效率；流度；流度比；聚合物的盐敏效应。率；流度；流度比；聚合物的盐敏效应。二、基本原理：二、基本原理：聚合物驱提高采收率的基本原理。聚合物驱提高采收率的基本原理。驱油用聚合物及其重要性质与要求。驱油用聚合物及其重要性质与要求。聚合物驱的适应范围与条件。聚合物驱的适应范围与条件。聚合物驱的基本段塞。

23、聚合物驱的基本段塞。412023-1-281.1.定义定义 以表面活性剂体系作为驱油剂的驱油法以表面活性剂体系作为驱油剂的驱油法2.2.表面活性剂体系表面活性剂体系稀表面活性剂体系稀表面活性剂体系 （c2%c2%)(c2%)水外相微乳水外相微乳 油外相微乳油外相微乳 中相微乳中相微乳 活性剂驱是将表面活性剂活性剂驱是将表面活性剂溶液注入油层，降低油水、溶液注入油层，降低油水、油岩界面张力，改变岩石润油岩界面张力，改变岩石润湿性提高采收率的方法。湿性提高采收率的方法。422023-1-28二、表面活性剂驱用的表面活性剂二、表面活性剂驱用的表面活性剂 表面活性剂驱主要用下列四类表面活性剂：表面活性

24、剂驱主要用下列四类表面活性剂：（1 1）磺酸盐型）磺酸盐型表面活性剂，如表面活性剂，如432023-1-28（2 2）羧酸盐型表面活性剂，如）羧酸盐型表面活性剂，如 R RCOOMCOOMRArRArCOOMCOOM （脂肪酸盐）（脂肪酸盐）（石油羧酸盐）（石油羧酸盐）（3）聚醚型表面活性剂，如）聚醚型表面活性剂，如442023-1-28（4 4）非离子）非离子-阴离子型两性表面活性剂，如阴离子型两性表面活性剂，如分子式中，分子式中，R为烷基；烷基；Ar为芳香基；为芳香基；M为为Na、等。等。4NH452023-1-28 表面活性剂浓度表面活性剂浓度cmccmc的水溶液称活性水，活性的水溶液称

25、活性水，活性水属稀表面活性剂体系。活性水驱中常用的活性水属稀表面活性剂体系。活性水驱中常用的活性剂为剂为非离子表面活性剂非离子表面活性剂或耐盐性较好的或耐盐性较好的磺酸盐型磺酸盐型和和硫酸酯盐型硫酸酯盐型阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂 以活性水作为驱油剂的驱油法叫活性水驱。以活性水作为驱油剂的驱油法叫活性水驱。是最简单的表面活性剂驱。是最简单的表面活性剂驱。1 1、活性水驱、活性水驱(来源于洗涤剂的思想来源于洗涤剂的思想)稀表面活性剂体系稀表面活性剂体系462023-1-28活性水驱是通过下列机理提高原油的采收率：活性水驱是通过下列机理提高原油的采收率：（1 1）低界面张力机理）低界面张力机

26、理(张力降低张力降低,润湿角增大润湿角增大)式中，式中，粘附功；粘附功；油水界面张力；油水界面张力；油对地层表面的润湿角。油对地层表面的润湿角。cos 1W=稀表面活性剂体系稀表面活性剂体系472023-1-28（2 2）润湿反转机理）润湿反转机理 活性剂降低油水界面张力，改变润湿性使接触角变活性剂降低油水界面张力，改变润湿性使接触角变大，粘附功（是指接触面为大，粘附功（是指接触面为1cm1cm2 2的液滴从固体表面拉开的液滴从固体表面拉开所作的功）降低，油易从岩石上被拉开，提高采收率。所作的功）降低，油易从岩石上被拉开，提高采收率。稀表面活性剂体系稀表面活性剂体系482023-1-28（3

27、3）降低亲油油层的毛管阻力）降低亲油油层的毛管阻力 活性剂能降低亲油油层的毛管阻力。对亲油油层，毛活性剂能降低亲油油层的毛管阻力。对亲油油层，毛管力为水驱油的阻力。管力为水驱油的阻力。Pc=Pc=式中式中 PcPc毛管力；毛管力；油、水界面张力；油、水界面张力；r r毛管半径；毛管半径；油对岩石表面润湿角油对岩石表面润湿角 润湿角增大润湿角增大,毛管力阻力降低，活性水进入更小半径、毛管力阻力降低，活性水进入更小半径、原先进不去的毛细管，提高波及系数，提高采收率。原先进不去的毛细管，提高波及系数，提高采收率。cos2r稀表面活性剂体系稀表面活性剂体系492023-1-28（4 4）乳化机理）乳化

28、机理 岩石上被洗下来的油滴，活性剂乳化成岩石上被洗下来的油滴，活性剂乳化成O/WO/W型的乳状液，乳状液通过毛细管产生叠加的液阻型的乳状液，乳状液通过毛细管产生叠加的液阻效应，效应，增加增加高渗透层段的阻力，注入水进到低渗高渗透层段的阻力，注入水进到低渗透层段，提高波及系数。透层段，提高波及系数。稀表面活性剂体系稀表面活性剂体系502023-1-28（5 5）聚并形成油带机理）聚并形成油带机理稀表面活性剂体系稀表面活性剂体系512023-1-28稀表面活性剂体系稀表面活性剂体系522023-1-28表面活性剂选择条件表面活性剂选择条件:(1)(1)降低油、水界面张力的能力强；降低油、水界面张力

29、的能力强；(2)(2)润湿反转能力强；润湿反转能力强；(3)(3)乳化能力较好；乳化能力较好；(4)(4)受地层离子影响小，抗盐性，不与地层受地层离子影响小，抗盐性，不与地层CaCa2+2+、MgMg2+2+发生沉淀。发生沉淀。(5)(5)吸附性差。吸附性差。优缺点优缺点:源于洗涤剂源于洗涤剂,工艺简单工艺简单,价格便宜价格便宜 不能改变流度不能改变流度,容易吸附容易吸附稀表面活性剂体系稀表面活性剂体系532023-1-28 活性水中的表面活性剂浓度较低，加上在地层活性水中的表面活性剂浓度较低，加上在地层表面的吸附会引起损耗，所以，要使活性水驱要取表面的吸附会引起损耗，所以，要使活性水驱要取得

30、良好的效果，就必须使用得良好的效果，就必须使用大段塞大剂量大段塞大剂量。可用可用牺牲剂牺牲剂减少表面活性剂的吸附。减少表面活性剂的吸附。牺牲剂是指以自己的损耗减少其他药剂损耗的牺牲剂是指以自己的损耗减少其他药剂损耗的廉价化学剂。廉价化学剂。可用的牺牲剂有：可用的牺牲剂有：1)1)碱性物质；碱性物质；2)2)多元羧酸及其盐；多元羧酸及其盐；3)3)低聚物与高聚物；低聚物与高聚物；4)4)木质素磺酸盐。木质素磺酸盐。稀表面活性剂体系稀表面活性剂体系542023-1-28 胶束溶液属稀表面活性剂体系，表面活性剂浓度大于胶束溶液属稀表面活性剂体系，表面活性剂浓度大于临界胶束浓度。以胶束溶液作为驱油剂的

31、驱油法叫临界胶束浓度。以胶束溶液作为驱油剂的驱油法叫胶束溶胶束溶液驱液驱。与活性水相比，胶束溶液有两个与活性水相比，胶束溶液有两个特点特点：（）表面活性剂浓度超过临界胶束浓度，溶液中有胶束（）表面活性剂浓度超过临界胶束浓度，溶液中有胶束存在；存在；（）胶束溶液中除表面活性剂外，还有醇和（或）盐等（）胶束溶液中除表面活性剂外，还有醇和（或）盐等助剂的加入。助剂的加入。2、胶束溶液驱、胶束溶液驱稀表面活性剂体系稀表面活性剂体系552023-1-28胶束溶液的配制胶束溶液的配制稀表面活性剂体系稀表面活性剂体系562023-1-28胶束溶液驱的胶束溶液驱的EOREOR机理机理稀表面活性剂体系稀表面活性

32、剂体系572023-1-281、微乳液驱、微乳液驱 微乳液是一种新型的液微乳液是一种新型的液-液分散体系，微乳液和油液分散体系，微乳液和油之间界面张力低，在一定程度上可以和油、水混溶，提之间界面张力低，在一定程度上可以和油、水混溶，提高驱油效率。高驱油效率。1)1)、胶束溶液、微乳液、乳状液的区别、胶束溶液、微乳液、乳状液的区别胶束胶束表面活性剂分子在溶液中形成的聚集体。表面活性剂分子在溶液中形成的聚集体。胶束溶液胶束溶液浓度大于临界胶束浓度的活性剂溶液。浓度大于临界胶束浓度的活性剂溶液。微乳液微乳液是油、水、活性剂、助活性剂在适当比例下是油、水、活性剂、助活性剂在适当比例下自发形成的透明或半

33、透明的稳定体系。自发形成的透明或半透明的稳定体系。微乳液的本质是微乳液的本质是胶束溶液胶束溶液，是增溶了油，是增溶了油(或水或水)的胶束溶液。的胶束溶液。浓表面活性剂体系浓表面活性剂体系582023-1-28 乳状液乳状液是互不相溶的两种液体所形成的分散是互不相溶的两种液体所形成的分散体系，是热力学不稳定体系。体系，是热力学不稳定体系。胶束溶液胶束溶液、微乳液微乳液、乳状液性质比较见、乳状液性质比较见表表3-63-6。胶束溶液、微乳液、乳状液间的关系胶束溶液、微乳液、乳状液间的关系：胶束溶液增加活性剂浓度胶束溶液增加活性剂浓度(2 2)，加入适，加入适当的助活性剂和电解质变成微乳液。乳状液和微

34、当的助活性剂和电解质变成微乳液。乳状液和微乳液间可以互相转换，见图乳液间可以互相转换，见图3-13-1。浓表面活性剂体系浓表面活性剂体系592023-1-282)2)、微乳液的类型、微乳液的类型微乳液存在三种类型：微乳液存在三种类型：水外相微乳液水外相微乳液下相微乳液下相微乳液。是过剩的油和水外相微乳液平衡的。是过剩的油和水外相微乳液平衡的分散体系。活性剂的分配系数分散体系。活性剂的分配系数P=Co/CwP=Co/Cw111。中间状态微乳液中间状态微乳液中相微乳液。中相微乳液。是油水达到平衡时的分散体系，是油水达到平衡时的分散体系，P=Co/CwP=Co/Cw=1=1。Co-Co-活性剂在油相

35、中的浓度；活性剂在油相中的浓度；CwCw-活性剂在油相中的浓度活性剂在油相中的浓度浓表面活性剂体系浓表面活性剂体系602023-1-28 浓表面活性剂体系浓表面活性剂体系612023-1-28浓表面活性剂体系浓表面活性剂体系622023-1-28浓表面活性剂体系浓表面活性剂体系632023-1-28(1)(1)可得到超低界面张力；可得到超低界面张力；(2)(2)活性剂在地层中滞留量最小；活性剂在地层中滞留量最小；(3)(3)在孔隙介质中油珠聚并时间最短；在孔隙介质中油珠聚并时间最短；(4)(4)残余油饱和度最低，驱油效率最高。残余油饱和度最低，驱油效率最高。中相微乳液驱油效果好的原因中相微乳液

36、驱油效果好的原因:浓表面活性剂体系浓表面活性剂体系642023-1-28浓表面活性剂体系浓表面活性剂体系652023-1-28浓表面活性剂体系浓表面活性剂体系662023-1-28浓表面活性剂体系浓表面活性剂体系672023-1-28浓表面活性剂体系浓表面活性剂体系682023-1-285 5、微乳驱、微乳驱EOREOR机理（水外相微乳为例）机理（水外相微乳为例）浓表面活性剂体系浓表面活性剂体系692023-1-28(1)(1)、混相驱、混相驱微乳液可以增溶油和水，与油水混溶达到混微乳液可以增溶油和水，与油水混溶达到混相驱，与油无相界面，消除毛管力的影响，驱油相驱，与油无相界面，消除毛管力的影

37、响，驱油效果最好，油外相微乳液可以与油混相，粘度比效果最好，油外相微乳液可以与油混相，粘度比水高，吸附损失少，抗盐性强，相应效果比水外水高，吸附损失少，抗盐性强，相应效果比水外相好，经济性比水外相差。相好，经济性比水外相差。微乳液微乳液/聚合物驱油机理聚合物驱油机理浓表面活性剂体系浓表面活性剂体系702023-1-28(2)(2)超低界面张力非混相驱超低界面张力非混相驱 中相微乳液利用超低界面张力非混相驱提高毛管数中相微乳液利用超低界面张力非混相驱提高毛管数NcNc，毛管，毛管数是一个无因次准数，毛管数公式：驱油剂的视粘度数是一个无因次准数，毛管数公式：驱油剂的视粘度*驱替速度驱替速度/驱替相

38、与被驱替相之间的界面张力；驱替相与被驱替相之间的界面张力；对具体油层，当孔隙度一定时，毛管数增大，洗油效率提高，对具体油层，当孔隙度一定时，毛管数增大，洗油效率提高，采收率增加，采收率增加，NcNc达到达到1010-2-2基本上可把残余油驱净。基本上可把残余油驱净。712023-1-28(3)(3)、增加驱替剂的粘度，提高扫油效率。、增加驱替剂的粘度，提高扫油效率。微乳液的粘度比水高，一般可达微乳液的粘度比水高，一般可达1010几十几十mPamPas s，可改善流度比，提高扫油效率。，可改善流度比，提高扫油效率。722023-1-28第二节第二节 表面活性剂驱表面活性剂驱732023-1-28

39、4 4影响驱油效果的因素影响驱油效果的因素(1)(1)活性剂组成活性剂组成目前国外多采用来源广、价格便宜降低界面目前国外多采用来源广、价格便宜降低界面张力效果较好的石油磺酸盐。张力效果较好的石油磺酸盐。(2)(2)活性剂结构活性剂结构 活性剂结构研究证明：异构的活性剂结构研究证明：异构的(带支链的带支链的)烷基烷基苯磺酸钠盐比相同分子量正构的苯磺酸钠盐比相同分子量正构的(直链直链)烷基苯磺烷基苯磺酸钠盐产生的界面张力低得多。酸钠盐产生的界面张力低得多。742023-1-28(3)(3)活性剂浓度活性剂浓度活性剂浓度增加，界面张力减小，达到活性剂浓度增加，界面张力减小，达到CMCCMC时，界面张

40、力时，界面张力基本不变，为了增加微乳液的增溶性，活性剂浓度大于基本不变，为了增加微乳液的增溶性，活性剂浓度大于CMCCMC。(4)(4)盐的影响盐的影响 地层水中一般是地层水中一般是NaClNaCl、CaSOCaSO4 4、MgSOMgSO4 4等，在配制微乳液中等，在配制微乳液中，NaClNaCl降低界面张力比其它盐低，降低界面张力比其它盐低，CaCa2+2+、MgMg2+2+和石油磺酸盐微和石油磺酸盐微乳液产生沉淀，相发生分离，达不到驱油效果。乳液产生沉淀，相发生分离，达不到驱油效果。要求地层二要求地层二价离子浓度小于价离子浓度小于50mg/L50mg/L。增加盐度，活性剂的水溶性变差，。

41、增加盐度，活性剂的水溶性变差，活性剂逐渐分配到油相，在达到最佳盐度时，油和盐水中的活性剂逐渐分配到油相，在达到最佳盐度时，油和盐水中的活性剂浓度相等，微乳液为中相。活性剂浓度相等，微乳液为中相。752023-1-28(5)(5)醇的影响醇的影响影响增溶性影响增溶性 醇量多，增溶性好，增溶性的大小用增溶参数表示醇量多，增溶性好，增溶性的大小用增溶参数表示,增溶参数增溶参数是单位体积活性剂所增溶的油或水的体积是单位体积活性剂所增溶的油或水的体积,即：即：式中：式中：VoVo增溶油的体积；增溶油的体积；VwVw增溶水的体积；增溶水的体积；VsVs活性剂的体积。活性剂的体积。影响微乳液类型影响微乳液类

42、型 一般，一般，C C2 2C C4 4醇形成水外相微乳液；醇形成水外相微乳液；C C5 5C C8 8醇形成油外相微醇形成油外相微乳；乳；C C1 1、C C9 9、C C1010醇不能形成微乳液。醇不能形成微乳液。影响微乳液相态。影响微乳液相态。使微乳液由下相微乳液使微乳液由下相微乳液中相微乳液中相微乳液上相微乳液。上相微乳液。最佳醇度是最佳醇度是得到最低界面张力、最高增溶参数时得到最低界面张力、最高增溶参数时的醇度。的醇度。762023-1-28(6)(6)温度的影响。温度的影响。当含盐量恒定时，温度升高，相特性由上相当含盐量恒定时，温度升高，相特性由上相微乳液微乳液中相微乳液中相微乳液

43、下相微乳液下相微乳液(7)(7)原油组成的影响。原油组成的影响。原油组成的影响两方面：原油组成的影响两方面：一是配制微乳液所一是配制微乳液所用的烃类，往往是石油馏分用的烃类，往往是石油馏分；二；二是油藏原油的组是油藏原油的组成成。为避免微乳液进入油层后组成变化太大，最为避免微乳液进入油层后组成变化太大，最好用所驱油藏的原油配制微乳液。好用所驱油藏的原油配制微乳液。772023-1-28(8)PH(8)PH的影响。的影响。在低盐度下，在低盐度下，PHPH升高，体系由升高，体系由上相微乳液上相微乳液中相微乳液中相微乳液下相微乳液下相微乳液；在高盐度下，；在高盐度下，取决于体系的组成，也可出现取决于

44、体系的组成，也可出现下相微乳液下相微乳液中相微乳液中相微乳液上相微乳液上相微乳液。782023-1-28(9)(9)地层吸附的影响。地层吸附的影响。活性剂在地层会被吸附，粘土含量大的地层吸附量活性剂在地层会被吸附，粘土含量大的地层吸附量更大，活性剂浓度降低，微乳液驱失败，地层水的更大，活性剂浓度降低，微乳液驱失败，地层水的pHpH值越值越小，吸附损失越大，粘土的吸附损失占总吸附损失的小，吸附损失越大，粘土的吸附损失占总吸附损失的99%99%以上。地层中的二价阳离子以上。地层中的二价阳离子CaCa2+2+、MgMg2+2+等与阴离子活性剂等与阴离子活性剂反应生成沉淀活性剂损失并堵塞地层孔隙，石油

45、磺酸盐耐反应生成沉淀活性剂损失并堵塞地层孔隙，石油磺酸盐耐500mg/L0.740.74时，泡沫多，互相挤压变形，变成时，泡沫多，互相挤压变形，变成蜂窝状结构，蜂窝状结构是薄壁结构强度最大和蜂窝状结构，蜂窝状结构是薄壁结构强度最大和最稳定的结构，泡沫更稳定；最稳定的结构，泡沫更稳定；(4)(4)离子型活性剂的极性端在水中电离，极性端之离子型活性剂的极性端在水中电离，极性端之间同性电荷相斥，增加泡沫的稳定性，间同性电荷相斥，增加泡沫的稳定性，非离子型非离子型活性剂不能电离没有该稳定机理。活性剂不能电离没有该稳定机理。912023-1-28 3 3、影响泡沫稳定性的主要因素、影响泡沫稳定性的主要因

46、素 液膜粘度大，有助于稳泡，常在活性剂水溶液膜粘度大，有助于稳泡，常在活性剂水溶液中添加高分子化合物，如液中添加高分子化合物，如CMCCMC、HPAMHPAM，增加膜粘，增加膜粘度，泡沫不易破裂。泡沫液膜的强度减弱或厚度度，泡沫不易破裂。泡沫液膜的强度减弱或厚度不均，泡沫易破裂消泡。泡沫遇到地层油时易破不均，泡沫易破裂消泡。泡沫遇到地层油时易破裂。泡沫的稳定性用泡沫寿命表示，泡沫寿命越裂。泡沫的稳定性用泡沫寿命表示，泡沫寿命越长越稳定。长越稳定。922023-1-28 发泡量高、稳泡性强（发泡剂最好没分支发泡量高、稳泡性强（发泡剂最好没分支,亲水亲水基在一端基在一端)、吸附量少、洗油能力强、能

47、抗硬水，、吸附量少、洗油能力强、能抗硬水，不产生沉淀堵塞地层、货源广、价格低廉。如：不产生沉淀堵塞地层、货源广、价格低廉。如：4 4、起泡剂的选择、起泡剂的选择932023-1-28l配制泡沫的水最好用淡水，也可用盐水。配制泡沫的水最好用淡水，也可用盐水。l配制泡沫的气体可用氮气、二氧化碳气、配制泡沫的气体可用氮气、二氧化碳气、天然气、炼厂气或烟道气。天然气、炼厂气或烟道气。l配制泡沫用起泡剂。配制泡沫用起泡剂。配制泡沫配制泡沫942023-1-285 5、泡沫注入方式、泡沫注入方式(1)(1)、层外发泡层外发泡:在地面用泡沫发生器配好再注入在地面用泡沫发生器配好再注入地层。将气体与起泡、稳泡

48、剂水溶液分别由油管地层。将气体与起泡、稳泡剂水溶液分别由油管和套管环形空间注入，在射孔眼混合成泡沫然后和套管环形空间注入，在射孔眼混合成泡沫然后注入油层。层外发泡泡沫粘度大，摩阻大，泵压注入油层。层外发泡泡沫粘度大，摩阻大，泵压大，动力消耗大。大，动力消耗大。(2)(2)、层内发泡层内发泡:交替注气和起泡剂，在地层内形交替注气和起泡剂，在地层内形成泡沫。层内发泡注入压力低，现场施工方便。成泡沫。层内发泡注入压力低，现场施工方便。952023-1-28（）气液比表面大，须有较高浓度的起泡剂维持泡沫（）气液比表面大，须有较高浓度的起泡剂维持泡沫稳定性，经济性较小；稳定性，经济性较小；（）层内起泡，

49、不易保证充分起泡，起泡工艺困难（）层内起泡，不易保证充分起泡，起泡工艺困难 需需要高压注气设备；要高压注气设备；（）泡沫在多孔介质中的渗流机理不清楚；（）泡沫在多孔介质中的渗流机理不清楚；（）活性剂吸附在粘土多的地层，泡沫消泡，大量气（）活性剂吸附在粘土多的地层，泡沫消泡，大量气泡注入地层可能引起重油乳化及地层出砂。泡注入地层可能引起重油乳化及地层出砂。962023-1-28一一 定义定义碱驱用碱碱驱用碱碱驱碱驱972023-1-28碱驱碱驱982023-1-28 碱驱碱驱992023-1-28碱驱碱驱1002023-1-28 三、碱驱提高原油采收率机理三、碱驱提高原油采收率机理碱驱碱驱101

50、2023-1-28碱驱碱驱1022023-1-28碱驱碱驱1032023-1-28碱驱碱驱1042023-1-28 碱驱碱驱1052023-1-281 1、高价金属离子的影响、高价金属离子的影响.地层中的地层中的CaCa2+2+浓度应浓度应1mg/L0.2mg KOH/g0.2mg KOH/g要求，可用要求，可用碱与含酸值高的原油先混合再注入酸值低的油田驱油。碱与含酸值高的原油先混合再注入酸值低的油田驱油。2 2、分步法碱驱，原油中各种活性物质对碱的反应能力不、分步法碱驱，原油中各种活性物质对碱的反应能力不同，可用分步法碱驱，先注稀碱液，然后逐渐分段增加碱同，可用分步法碱驱，先注稀碱液，然后逐