油田化学驱油技术的应用_冷俊
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BD—185 是一种从长链羧酸衍生出的非离子表 面活性剂，将 TH—1 与 BD—185 按 1/1 即混合使用， 在人造岩心上的驱油效率可达 78%，比水驱提高约 28%[35]。采用高渗复合驱配方：0.075 PV 凝胶+0.3 PV 二元复合剂+0.056 PV 凝胶驱油进行岩心驱替实验，
在注入聚合物的过程中发生窜流，保证注聚驱油的
效果。
1.3 表面活性剂驱的应用
表面活性剂驱是使表面活性剂在油水界面上产
化工
2014 年 8 月
生吸附，降低油水界面张力，降低原油的极限动剪
切应力，最终提高采收率的驱油方法。表面活性剂
的驱油效果顺序为：非离子型>阴离子型>阳离子型
>阴阳两性型[19,20]。研究表明，当含水率低于 70% 时，
业试验，平均含水量下降 24.8%[18]。
总之，要在油层非均质性严重，注水开发采出
程度低，综合含水率很高的油区，继续靠注水很难
挖掘剩余油。此类油藏如果通过实施聚合物驱油，
能够获得良好的开发效果。但是对非均质性强且存
在大孔道的油层进行聚合物驱时，应提前对油藏进
行堵水调剖、降水降压和封堵大孔道的处理，防止
第 43 卷第 8 期 2014 年 8 月
当代化工 Contemporary Chemical Industry
Vol.43，No.8 August，2014
油田化学驱油技术的应用
冷 俊，潘 一，李东胜，李晓鸥
（辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）
摘
要：三次采油是国家重点科技攻关项目，而化学驱油则是三次采油的主攻技术。化学驱油是向地层中
波及系数增加，达到提高原油采收率的目的[6,7]。
1 化学驱油技术的应用
1.1 碱驱的应用 碱驱是指用碱溶液代替水注入到地层中，使碱
与原油生成活性物质，从而降低表面张力，改变流 动度，提高波及系数，最终达到提高采收率目的的 驱油方法。在低碱浓度、适当含盐量下，碱与原油 中的酸性成分结合生成活性物质，使油水界面张力 下降，同时使原油乳化形成小油珠，由碱液携带穿 越地层。另外，在高碱浓度及低含盐量下，碱能使 吸附在岩石表面上的亲油物质解吸附，提高洗油效 率[8]。最后，在稠油碱驱时，由于碱液渗入到原油 形成了液滴流，依靠其高黏度和贾敏效应，增大了 驱替液流动阻力，降低了水相流度，增大波及系数， 提高了采收率[9]。
注入化学物质，改变地层渗透率、岩石润湿性和驱替相黏度，因此注入液既能减小流度比又能增大毛细管数，
从而使驱油效率和波及系数增加，达到提高原油采收率的目的。主要介绍碱驱、聚合物驱、表面活性剂驱、复
合驱四种驱油技术的机理、研究进展、应用现状。对各种方法进行了评价和比较，并对化学驱油技术今后的发
展提出了建议。
聚合物驱是指在注入水中加人可溶的高分子聚
合物，以增加水相黏度，同时降低水相渗透率，改
善油水流度比，从而扩大波及系数，达到提高原油
采收率目的的方法[12]。聚合物驱核心是增大油水流
度比，通过降低注入水的流度即提高驱替相的黏度
得以实现。聚合物驱也通过平面绕流作用和纵向调
剖作用扩大波及体积[13]。聚合物驱工业化区块动态
目前，国内的老油田新增可采储量不足，除长 庆、新疆和青海油田外，都已进入年产量下降的高 或特高含水期，加之剩余油分布十分复杂，开采或 调整的难度极大，因此找到更加优秀的方法提高老 油田的采收率已迫在眉睫。三次采油方法能够在水 驱基础上最大提高采收率 30%，相当于使目前未开 发储量的 56%得到开发[1]。侯吉瑞等研究表明，化 学驱对三次采油增采量的贡献占一半以上[2,3]。另外， “十二五规划”提出向非常规油气资源迈进，意味 着开采难度较常规资源更大[4]。因此，对化学驱油 技术提出了新的要求。石油开采的两个重要概念： 流度比和毛细管数。更小的流度比、更大的毛细管 数是提高采收率所追求的。由流度比的定义可知增 加驱替流体的黏度或降低被驱替的流体黏度可减小 流度比；由毛细管数的定义可知降低原油黏度、增 加压力梯度或降低界面张力能增加毛细管数[5]。化 学驱油的机理是向地层中注入化学物质，改变地层 渗透率、岩石润湿性和驱替相黏度，注入液既能进 行流度控制又能降低界面张力，从而使驱油效率和
88—表面活性剂时，界面张力可达到 10-3mN/m 的超
低数量级。利用该表面活性剂在水驱后进行岩心驱
替，可使采收率提高 16. 36%。YC-3 驱油剂在不同
渗透率的岩芯驱替实验中，在水驱的基础上能提高
采收率 5 到 6 个百分点[31]。UT8-1 型高能表面活性
剂于 2009 年 10 月在长春岭油田长 4-21 区块展开
注入质量分数为 0.2%表面活性剂效果较好。当表面
Fra Baidu bibliotek
活性剂质量分数超过 0.3%后，界面张力就会上升
。 [21-23]
范维玉等[24]指出采用降管膜式反应器合成出的
石油磺酸盐(NPS)与盐或醇复配后，可达到 10-3～10-4
mN/m 的超低界面张力。孙正贵等[25]指出采用改性纳
米二氧化硅复配以石油磺酸盐能降低油水界面张力
合天然羧酸盐复配以改性腐殖酸钠加入偏硅酸钠及
聚醚类表面活性剂的复合表面活性剂，该剂价格低
廉且与脱水稠油界面张力达到 10-3mN/m，注入 0.1～
0.8PV 0.5%的该剂水溶液，使黏度 15 Pa•s 的原油水
驱后采收率提高 8.5%～25.5%。沙鸥等[28]合成了烷
基酚磺酸聚醚磺酸盐，质量分数 0.3%的此种表面活
性剂水溶液与胜坨二区原油间界面张力可达到
10-3mN/m。赵林等[29]采用非离子高分子表面活性剂
复配以磺酸基表面活性剂作为驱油剂，在水驱基础
上对人造岩心和天然岩心分别提高采收率 24.8%和
13.8%。文福姬等[30]指出表面活性剂 HQ-99 替代柴
油措施施工，在成本减半的前提下，可使单井平均
日增油 0.7t。汪洋等[19]通过实验证明：加入为 3%的
总体来说，碱驱虽然提高洗油效率，但会对地
层造成伤害。碱使 pH 升高，加剧微粒运移伤害地
层。碱与储层岩石接触，发生多种物理化学反应，
不仅消耗大量碱，而且使黏土膨胀，严重时生成碱
垢，直接影响储层渗透率、注水井吸水能力以及油
井产能[11]。另外，碱使乳化原油脱水困难，当代驱
油当向无碱方向发展。
1.2 聚合物驱的应用
试验，加入 0.3%的该剂，使平均单井产油量提高近
5 倍，含水率下降 37.5%。
总而言之，表面活性剂通过降低油水界面张力、
降低水驱油的阻力可以提高原油采收率。但是表面
活性剂容易与地层水及黏土中的高价阳离子形成的
沉淀，堵塞孔道，造成地层伤害；同时表面活性剂
控制不佳时，可能会产生黏稠富集相，使原有的驱
油体系崩溃，油层有效渗透率下降[32]。
1.4 复合驱的应用
复合驱是综合碱驱、聚合物驱和表面活性剂驱
第 43 卷第 8 期
冷 俊，等：油田化学驱油技术的应用
1497
中的两种或三种的复合式驱油方法。水驱结束时毛 上文提到的各单相驱的缺点之外，碱的存在也会大
管准数一般为 1×10-6，只有使毛管准数提高三个数 幅度降低聚合物黏度和黏弹性，使原油采收率受到
量级，方可使驱油效率得到显著提高。根据毛管准 损失，同时也大大增加了采出液的破乳难度。最后
数理论，只要增加驱替液流速、黏度或降低界面张 复合驱成本高，使用前须做预算。
力，毛管准数就能得到改善。因此，可以通过加碱、 聚合物和表面活性剂得以实现。更为重要的是通过 碱、聚合物、表面活性剂的协同作用可使各种驱油 效能成倍提高，如：碱与表面活性剂复配，能降低 油水界面张力至 5×10-3～1×10-4 mN/m，毛管准数 提高 3～4 个数量级[33,34]。
关 键 词：化学驱；聚合物，表面活性剂；复合驱
中图分类号：TQ 325
文献标识码： A
文章编号： 1671-0460（2014）08-1495-03
Application of Chemical Flooding Technology
LENG Jun, PAN Yi, LI Dong-sheng, LI Xiao-ou
变化表明，聚合物注入量与采油量呈上抛物线形曲
线，因此工业开采时聚合物注入量须严格控制[14]。
在绥中 36-1 油田进行的先导性试验表明，缔
合聚合物能在高温、高矿化度下使用[15]。李明远等[16]
针对辽河油田进行的实验研究表明，使用 150 mg/L
的交联聚合物溶液可在水驱基础上提高采收率
22%。进而在辽河油田高升采油厂进行了矿区实验，
实验研究中，选取 NaOH 与 Na2CO3质量比为 1： 1 构成的复合碱体系作为桩西稠油碱驱配方，当含 水率达到 98%以上时，水驱采收率仅为 32.19%。然
收稿日期： 2014-02-26 作者简介：冷俊（1990-），男，硕士研究生，研究方向：钻井工程。 通讯作者：潘一（1976-），男，博士，副教授，研究方向：油气井工程。panyi_bj@126.com。
使曾 17-21 井产油量增加 43.4%，采出液含水率降
低 9%。胜利油田累计注入聚合物干粉 3.85×104 t，
累计增油 87.5×104 t，此外数据显示，聚驱油井井
底含油饱和度升高，含水下降，生产井平均流压下
降 2.71 MPa，含水率下降 8.24%，产油量增加 7.47
t/d[17]。截止目前，在大庆已经有 25 个区块进行了工
1496
当代
后开始注入 0.5PV 的复合碱段塞，采收率提高了
31.94%[9]。将 KOH、NaOH、Na3PO4∙12H2O 分别在 重量百分比为 0.5%、1.0%和 1.5%各进行了三个驱
替试验。用 1.0%NaOH 溶液时，原油采收率为
86.7%。用 1.5%的 KOH 和 1.5%的 Na3PO4∙12H2O 溶液时，采收率为 82.6%和 81.6%[10]。
（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China)
Abstract: Tertiary oil recovery is the national key science and technology project, and chemical flooding is the main technology of tertiary oil recovery. Chemical flooding is injecting chemicals into the formation, to change formation permeability, wettability and displaced phase viscosity. So the injection can reduce the mobility ratio and increase the number of capillary, so that the oil displacement efficiency and ripple coefficient increase to achieve the goal of improving oil recovery. In this paper, the mechanism, research progress and application status of alkaline flooding, polymer flooding, surfactant flooding and combination flooding were introduced. And all methods were evaluated and compared, and some suggestions on development of chemical flooding were put forward. Key words: Chemical flooding; Polymer; Surfactant; Combination flooding
至 3.2×10-3 mN/m，磺酸盐型 Gemini 复配以石油磺
酸盐能降低油水界面张力至(4～6)×10-4 mN/m。王
业 飞 等 [26] 指 出 优 化 石 油 磺 酸 盐 配 方 (0.25% KPS
+0.22%APS)，可与原油产生超低界面张力(3.4×10-4
mN/m)，提高采收率 17%。冷强等[27]研发了一种混
在注入聚合物的过程中发生窜流，保证注聚驱油的
效果。
1.3 表面活性剂驱的应用
表面活性剂驱是使表面活性剂在油水界面上产
化工
2014 年 8 月
生吸附，降低油水界面张力，降低原油的极限动剪
切应力，最终提高采收率的驱油方法。表面活性剂
的驱油效果顺序为：非离子型>阴离子型>阳离子型
>阴阳两性型[19,20]。研究表明，当含水率低于 70% 时，
业试验，平均含水量下降 24.8%[18]。
总之，要在油层非均质性严重，注水开发采出
程度低，综合含水率很高的油区，继续靠注水很难
挖掘剩余油。此类油藏如果通过实施聚合物驱油，
能够获得良好的开发效果。但是对非均质性强且存
在大孔道的油层进行聚合物驱时，应提前对油藏进
行堵水调剖、降水降压和封堵大孔道的处理，防止
第 43 卷第 8 期 2014 年 8 月
当代化工 Contemporary Chemical Industry
Vol.43，No.8 August，2014
油田化学驱油技术的应用
冷 俊，潘 一，李东胜，李晓鸥
（辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）
摘
要：三次采油是国家重点科技攻关项目，而化学驱油则是三次采油的主攻技术。化学驱油是向地层中
波及系数增加，达到提高原油采收率的目的[6,7]。
1 化学驱油技术的应用
1.1 碱驱的应用 碱驱是指用碱溶液代替水注入到地层中，使碱
与原油生成活性物质，从而降低表面张力，改变流 动度，提高波及系数，最终达到提高采收率目的的 驱油方法。在低碱浓度、适当含盐量下，碱与原油 中的酸性成分结合生成活性物质，使油水界面张力 下降，同时使原油乳化形成小油珠，由碱液携带穿 越地层。另外，在高碱浓度及低含盐量下，碱能使 吸附在岩石表面上的亲油物质解吸附，提高洗油效 率[8]。最后，在稠油碱驱时，由于碱液渗入到原油 形成了液滴流，依靠其高黏度和贾敏效应，增大了 驱替液流动阻力，降低了水相流度，增大波及系数， 提高了采收率[9]。
注入化学物质，改变地层渗透率、岩石润湿性和驱替相黏度，因此注入液既能减小流度比又能增大毛细管数，
从而使驱油效率和波及系数增加，达到提高原油采收率的目的。主要介绍碱驱、聚合物驱、表面活性剂驱、复
合驱四种驱油技术的机理、研究进展、应用现状。对各种方法进行了评价和比较，并对化学驱油技术今后的发
展提出了建议。
聚合物驱是指在注入水中加人可溶的高分子聚
合物，以增加水相黏度，同时降低水相渗透率，改
善油水流度比，从而扩大波及系数，达到提高原油
采收率目的的方法[12]。聚合物驱核心是增大油水流
度比，通过降低注入水的流度即提高驱替相的黏度
得以实现。聚合物驱也通过平面绕流作用和纵向调
剖作用扩大波及体积[13]。聚合物驱工业化区块动态
目前，国内的老油田新增可采储量不足，除长 庆、新疆和青海油田外，都已进入年产量下降的高 或特高含水期，加之剩余油分布十分复杂，开采或 调整的难度极大，因此找到更加优秀的方法提高老 油田的采收率已迫在眉睫。三次采油方法能够在水 驱基础上最大提高采收率 30%，相当于使目前未开 发储量的 56%得到开发[1]。侯吉瑞等研究表明，化 学驱对三次采油增采量的贡献占一半以上[2,3]。另外， “十二五规划”提出向非常规油气资源迈进，意味 着开采难度较常规资源更大[4]。因此，对化学驱油 技术提出了新的要求。石油开采的两个重要概念： 流度比和毛细管数。更小的流度比、更大的毛细管 数是提高采收率所追求的。由流度比的定义可知增 加驱替流体的黏度或降低被驱替的流体黏度可减小 流度比；由毛细管数的定义可知降低原油黏度、增 加压力梯度或降低界面张力能增加毛细管数[5]。化 学驱油的机理是向地层中注入化学物质，改变地层 渗透率、岩石润湿性和驱替相黏度，注入液既能进 行流度控制又能降低界面张力，从而使驱油效率和
88—表面活性剂时，界面张力可达到 10-3mN/m 的超
低数量级。利用该表面活性剂在水驱后进行岩心驱
替，可使采收率提高 16. 36%。YC-3 驱油剂在不同
渗透率的岩芯驱替实验中，在水驱的基础上能提高
采收率 5 到 6 个百分点[31]。UT8-1 型高能表面活性
剂于 2009 年 10 月在长春岭油田长 4-21 区块展开
注入质量分数为 0.2%表面活性剂效果较好。当表面
Fra Baidu bibliotek
活性剂质量分数超过 0.3%后，界面张力就会上升
。 [21-23]
范维玉等[24]指出采用降管膜式反应器合成出的
石油磺酸盐(NPS)与盐或醇复配后，可达到 10-3～10-4
mN/m 的超低界面张力。孙正贵等[25]指出采用改性纳
米二氧化硅复配以石油磺酸盐能降低油水界面张力
合天然羧酸盐复配以改性腐殖酸钠加入偏硅酸钠及
聚醚类表面活性剂的复合表面活性剂，该剂价格低
廉且与脱水稠油界面张力达到 10-3mN/m，注入 0.1～
0.8PV 0.5%的该剂水溶液，使黏度 15 Pa•s 的原油水
驱后采收率提高 8.5%～25.5%。沙鸥等[28]合成了烷
基酚磺酸聚醚磺酸盐，质量分数 0.3%的此种表面活
性剂水溶液与胜坨二区原油间界面张力可达到
10-3mN/m。赵林等[29]采用非离子高分子表面活性剂
复配以磺酸基表面活性剂作为驱油剂，在水驱基础
上对人造岩心和天然岩心分别提高采收率 24.8%和
13.8%。文福姬等[30]指出表面活性剂 HQ-99 替代柴
油措施施工，在成本减半的前提下，可使单井平均
日增油 0.7t。汪洋等[19]通过实验证明：加入为 3%的
总体来说，碱驱虽然提高洗油效率，但会对地
层造成伤害。碱使 pH 升高，加剧微粒运移伤害地
层。碱与储层岩石接触，发生多种物理化学反应，
不仅消耗大量碱，而且使黏土膨胀，严重时生成碱
垢，直接影响储层渗透率、注水井吸水能力以及油
井产能[11]。另外，碱使乳化原油脱水困难，当代驱
油当向无碱方向发展。
1.2 聚合物驱的应用
试验，加入 0.3%的该剂，使平均单井产油量提高近
5 倍，含水率下降 37.5%。
总而言之，表面活性剂通过降低油水界面张力、
降低水驱油的阻力可以提高原油采收率。但是表面
活性剂容易与地层水及黏土中的高价阳离子形成的
沉淀，堵塞孔道，造成地层伤害；同时表面活性剂
控制不佳时，可能会产生黏稠富集相，使原有的驱
油体系崩溃，油层有效渗透率下降[32]。
1.4 复合驱的应用
复合驱是综合碱驱、聚合物驱和表面活性剂驱
第 43 卷第 8 期
冷 俊，等：油田化学驱油技术的应用
1497
中的两种或三种的复合式驱油方法。水驱结束时毛 上文提到的各单相驱的缺点之外，碱的存在也会大
管准数一般为 1×10-6，只有使毛管准数提高三个数 幅度降低聚合物黏度和黏弹性，使原油采收率受到
量级，方可使驱油效率得到显著提高。根据毛管准 损失，同时也大大增加了采出液的破乳难度。最后
数理论，只要增加驱替液流速、黏度或降低界面张 复合驱成本高，使用前须做预算。
力，毛管准数就能得到改善。因此，可以通过加碱、 聚合物和表面活性剂得以实现。更为重要的是通过 碱、聚合物、表面活性剂的协同作用可使各种驱油 效能成倍提高，如：碱与表面活性剂复配，能降低 油水界面张力至 5×10-3～1×10-4 mN/m，毛管准数 提高 3～4 个数量级[33,34]。
关 键 词：化学驱；聚合物，表面活性剂；复合驱
中图分类号：TQ 325
文献标识码： A
文章编号： 1671-0460（2014）08-1495-03
Application of Chemical Flooding Technology
LENG Jun, PAN Yi, LI Dong-sheng, LI Xiao-ou
变化表明，聚合物注入量与采油量呈上抛物线形曲
线，因此工业开采时聚合物注入量须严格控制[14]。
在绥中 36-1 油田进行的先导性试验表明，缔
合聚合物能在高温、高矿化度下使用[15]。李明远等[16]
针对辽河油田进行的实验研究表明，使用 150 mg/L
的交联聚合物溶液可在水驱基础上提高采收率
22%。进而在辽河油田高升采油厂进行了矿区实验，
实验研究中，选取 NaOH 与 Na2CO3质量比为 1： 1 构成的复合碱体系作为桩西稠油碱驱配方，当含 水率达到 98%以上时，水驱采收率仅为 32.19%。然
收稿日期： 2014-02-26 作者简介：冷俊（1990-），男，硕士研究生，研究方向：钻井工程。 通讯作者：潘一（1976-），男，博士，副教授，研究方向：油气井工程。panyi_bj@126.com。
使曾 17-21 井产油量增加 43.4%，采出液含水率降
低 9%。胜利油田累计注入聚合物干粉 3.85×104 t，
累计增油 87.5×104 t，此外数据显示，聚驱油井井
底含油饱和度升高，含水下降，生产井平均流压下
降 2.71 MPa，含水率下降 8.24%，产油量增加 7.47
t/d[17]。截止目前，在大庆已经有 25 个区块进行了工
1496
当代
后开始注入 0.5PV 的复合碱段塞，采收率提高了
31.94%[9]。将 KOH、NaOH、Na3PO4∙12H2O 分别在 重量百分比为 0.5%、1.0%和 1.5%各进行了三个驱
替试验。用 1.0%NaOH 溶液时，原油采收率为
86.7%。用 1.5%的 KOH 和 1.5%的 Na3PO4∙12H2O 溶液时，采收率为 82.6%和 81.6%[10]。
（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China)
Abstract: Tertiary oil recovery is the national key science and technology project, and chemical flooding is the main technology of tertiary oil recovery. Chemical flooding is injecting chemicals into the formation, to change formation permeability, wettability and displaced phase viscosity. So the injection can reduce the mobility ratio and increase the number of capillary, so that the oil displacement efficiency and ripple coefficient increase to achieve the goal of improving oil recovery. In this paper, the mechanism, research progress and application status of alkaline flooding, polymer flooding, surfactant flooding and combination flooding were introduced. And all methods were evaluated and compared, and some suggestions on development of chemical flooding were put forward. Key words: Chemical flooding; Polymer; Surfactant; Combination flooding
至 3.2×10-3 mN/m，磺酸盐型 Gemini 复配以石油磺
酸盐能降低油水界面张力至(4～6)×10-4 mN/m。王
业 飞 等 [26] 指 出 优 化 石 油 磺 酸 盐 配 方 (0.25% KPS
+0.22%APS)，可与原油产生超低界面张力(3.4×10-4
mN/m)，提高采收率 17%。冷强等[27]研发了一种混