EOR第六章 碱 驱
提高原油采收率技术
人工注水 注气
化学驱 混相驱 热力采油 微生物采油
依靠
一次采油
10-25%
天然能量
立足 物理、机械和力学
二次采油
等宏观作用
15-25%
三次采油 应用 化学、物理、热力、生物
(强化采油)
或联合微观驱油作用
四次采油
？
ZXT
一、提高采收率的途径与方法
EOR－包括采收率超过一次采油的二次采油和三次采 油。包括所有的采油法。
EV
Vsw V
Vsw－注入流体的驱替体积；
V－油藏总体积；
Ev－体积波及系数（效率）。
ZXT
(4)驱油效率
ED－驱油（洗油）效率，又称为微观驱油效率。
指注入流体在波及范围内 ，采出的油量与波及区内石油储量的体积之比
ED
So Sor So
So－原始含油饱和度；
Sor－残余油饱和度； ED－驱油效率。
P
泡沫+ 剂
P
交联+ 剂
交联 体系
总体现状与趋势
①新型抗温抗盐聚合物大部分处在室内研究阶段，且成本较 高，尚未大面积推广应用；
②工艺设备及工艺参数的优化投资较大，有局限性，且效果 有限；
③交联聚合物驱技术、调驱一体化技术正在扩大应用; ④化学复合驱技术虽然效果较好,但成本较高; ⑤污水改性处理配注聚合物技术引人注目,一是可以节约大
2.1化学驱的方法及原理 （3） 碱驱(S)驱
以碱溶液作驱油剂的驱油法。也称为碱溶液驱； 碱强化水驱 。
碱驱用碱: - 碱：NaOH、 KOH、 NH4OH - 盐（潜在碱）：Na2CO3、Na2SiO3、 Na4SiO4、Na3PO4 - Na2CO3和NaHCO3复配 - Na3PO4与Na2HPO4复配
三次采油 Enhanced oil recovery
三次采油 Enhanced oil recovery (EOR)定义：一种用来提高油田原油采收率的技术，通过气体注入、化学注入、超声波刺激、微生物注入或热回收等方法来实现。
通常把利用油层能量开采石油称为一次采油；向油层注入水、气，给油层补充能量开采石油称为二次采油；而用化学的物质来改善油、气、水及岩石相互之间的性能，开采出更多的石油，称为三次采油。
又称提高采收率(EOR)方法。
提高石油采收率的方法很多，主要有以下一些：注表面活性剂；注聚合物稠化水；注碱水驱；注CO2驱；注碱加聚合物驱；注惰性气体驱；注烃类混相驱；火烧油层；注蒸汽驱等。
用微生物方法提高采收率也可归属三次采油，也有人称之为四次采油。
老化油近些年来，随着各大油田都进入开采的中后期，原油重质化及三次采油技术的使用使大部分开采出的原油以乳状液形式存在，而且乳化严重。
部分乳状液在一定条件和时间内逐渐稳定，并在油水界面处聚结，形成一定厚度，这就是老化油。
广义上讲，老化油是指现有技术手段难以处理的原油，包括油田生产过程中含油污水经污水沉降罐、除油罐、浮选罐等形成的数量可观的污油；污水回收池内的污油；脱水器内油-水过渡层；钻井、作业及原油输送过程中形成的油-水乳状液以及落地油老化油乳状液成分复杂，含有许多导电性较强的黏土和FeS等机械杂质，经常会造成脱水系统净化油含水超标或脱后污水水质超标。
同时，由于这些杂质的导电性较强，往往会导致电脱水装置出现频繁跳闸现象，甚至出垮电场事故。
老化油进入电场后，难于破乳，油水分离速度慢，在电场中易形成水链，引起电场间断放电，严重时垮电场，烧极板。
单独处理系统：从污水沉降罐出来的老化油由于沉积时间久，粘度比较大，所以必须加热、加破乳剂来降低粘度。
老化油通过泵进入水力旋流装置内，离心机高速旋转，在较大离心力的作用下，密度大的固体（污泥）沉降到转鼓壁上。
两相密度不同的液体形成同心圆柱，较轻的液相(油)处于内层，较重的液相(水)处于外层。
(EOR)6 表面活性剂驱
• 三、思考题：表面活性剂驱（四种方法）提高采
收率的机理分析；举例说明表面活性剂驱主要的活 性剂类型；适合表面活性剂驱油田的筛选标准是什
么；举例说明表面活性剂驱存在的问题及其进展。
W为控制流度的的聚合物溶液， X为驱油的水外相微乳组成， B为剩余油或水中的饱和度。
微乳性质与含盐量的关系
图6－6 水外相微乳驱的相图描述 聚合物溶液驱动水外相微乳的组成沿WX变化， 水外相驱动剩余油的组成沿XB变化。L的组 成变化先沿XM变化，后沿MW帽形的边沿线变 化。XM一段为混相的水外相微乳驱，MB一段 为非混相的水外相微乳驱。
耐盐性能好，耐高价金属离子
第四节 表面活性剂驱油田的筛选标准
参数 密度 原油 粘度 成分 矿化度/（mg/l） 水 Ca2+、Mg2+含量/ （mg/l） 含油饱和度/Vp 厚度/m 油藏 渗透率×103/μm2 埋深/m 温度/℃ 岩性 要求 <0.934 <35 轻烃含量高 <4×104
<500
二、乳化
用改性木质素磺酸盐作牺牲剂；用羟基铝（锆）预处 理地层，选用耐盐活性剂等。
类似碱驱，乳化机理也是表面活性剂驱的重要机理。表面 活性剂驱的产出液为原油与水的乳状液。
三、流度控制
可用聚合物溶液或泡沫控制流度。
由于表面活性剂体系流度大于油的流度，所以表面活性剂体 系也易沿高渗透层指进入油井而不起驱油作用。
气相氧化法和液相氧化法
三、非离子型表面活性剂
主要用有聚氧乙烯基的非离子表面活性剂。它 由烷基醇、烷基苯酚或山梨糖醇酐脂肪酸酯聚氧 乙烯制得。
平平加型表面活性剂，如：
OP型表面活性剂，如： Tween型表面活性剂，如：
6第6章 复合驱
第六章 复合驱
上章回顾
1.低界面张力机理 2.乳化-携带机理 3.乳化-捕集机理 4.由油湿反转为水湿机理 5.由水湿反转为油湿机理 6.自发乳化与聚并机理 7.增溶刚性膜机理
碱水驱机理
适合碱驱原油：石油中酸性物质含量、碱性系数、粘度、密度。 适合碱驱原油 碱与地层以及地层流体反应：与地层矿物质、地层水中金属离子反应。 碱与地层以及地层流体反应 碱驱存在问题：碱耗、结垢、乳化、流度过高。 碱驱存在问题
第一节 泡沫及其基本性质
五、泡沫流体的流变性
3.温度压力对泡沫流变性的影响 3.温度压力对泡沫流变性的影响
泡沫的稳定性随温度的升高而降低，表观黏度变小。 在低剪切速率范围内，增加压力会显著增加泡沫流体的表观黏度；在 高剪切速率范围内，压力的影响效果减弱。
第二节 泡沫稳定性
泡沫破坏的过程，主要是分隔气相的液膜由厚变薄、直至破裂的过程。 由此可见，泡沫的稳定性主要取决于液膜的强度和排液的快慢。 影响泡沫稳定的因素有：表面张力、表面黏度、活性剂分子相对分子 质量、发泡剂的HLB值、液膜的“复原”作用、表面电荷斥力、温度。 HLB
第一节 泡沫及其基本性质
二、泡沫的组成
2.液相 2.液相
基本上可分作水基、醇基、烃基和酸基，驱油泡沫都是水基泡沫。 水基：淡水、地层水或盐水均可用来配制泡沫，地层水或盐水配制 的泡沫，有助于防止地层黏土膨胀。水基泡沫配制方便，价格便宜， 并且与线性或胶联凝胶剂配合易形成稳定的泡沫，除水敏性特强的地 层外，一般可广泛使用。 醇基：醇基具有表面张力低、易挥发等特点，故适用于水锁及强水敏 性地层，有利于保护油气层。但此类泡沫基液易燃、成本高，在含沥 青、石蜡的油井中应用，易形成固体沉淀。
碱 驱
驱
姓名:皮春月 学号:130302140217 班级:应化13-2
目 录
02 33
01
碱驱的概念 碱驱机理 适合碱驱原油
04
碱与地层以及地层流体反应
05
碱驱存在问题
碱驱的概念
以碱溶作为驱油剂的驱油方法，即为碱驱
碱驱是把碱类物质，如氢氧化钠、硅酸钠、 碳酸钠、碳酸氢钠、加入水中注入地层，通过 碱与原油中的酸性组分就地生成表面活性剂， 降低界面张力、乳化原油、溶解油水界面上的 刚性界面膜、改变岩石润湿性等机理，降低残 余油，从而达到提高采收率的目的。
适合碱驱原油
根本条件 原油中有足够能与碱反应从而产生表面活性剂的石油酸。 表观条件 酸值（必要条件） 酸值大于0.2mg(氢氧化钾)/g（原油） 碱系数 碱系数越大越好 注：酸值高的原油不一定比酸值低的原油有更 好的碱驱效果
碱与地层以及地层流体反应
一、碱与地层反应
（1）矿物转换 （2）溶蚀作用 （3）离子交换
低界面张力形成机理
三、碱水降低界面张力的原因
原油中的部分酸性物质可以和碱反应，生成具有一定亲水 亲油平衡能力的表面活性剂。
低界面张力形成机理
影响碱水—原油界面张力的因素
1. 原油中的酸性物质 2. 碱 量 3. 水中的含盐量
加碱量与界面张力
• 碱量低→先和酸性较强的石油酸反应→形成亲水能力较强 的表面活性剂 • 碱量较高→相继和酸性较弱的石油酸反应→相继形成亲油 能力较强的表面活性剂 • 碱量高→增加水相极性→增加界面张力 • 最佳碱量→界面张力超低
碱与地层以及地层流体反应
二、碱与地层水反应
碱与地层以及地层流体反应
三、碱与原油中的酸性物质反应
碱驱存在问题
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EOR第⼀章⼀、基本概念：EOR：Enhanced Oil Recovery 强化采油，提⾼（原油）采收率包括采收率超过⼀次采油的⼆次采油和三次采油。
三次采油：⼆次采油后的采油。
这种采油是以注⼊特殊流体（如聚合物溶液、碱溶液、表⾯活性剂溶液或体系、⼆氧化碳、⽔蒸⽓）为特征。
采收率：采收率（E R）=采出储量（N R）/地质储量（N）对于⽔驱油采收率（E R）=波及系数（E V）×洗油效率(E D)波及系数:指⼯作剂驱到的体积与油藏总体积之⽐洗油效率:指在波及范围内驱替出的原油体积与⼯作剂的波及体积之⽐渗透率变异系数:表征各⼩层渗透率的差异，从⽽描述层间的⾮均质程度。
Dykstra&Parsons定义的变异系数为：V k=(K50-K84.1)/K50描述油层的纵向⾮均质性。
孔喉⽐:孔隙半径与喉道半径之⽐。
孔喉配位数:与⼀个孔隙相连的喉道数。
孔喉表⾯粗糙度:孔喉真实⾯积与表观⾯积之⽐。
流度: 流体的相渗透率与其粘度之⽐。
λi＝K i/µi流度⽐：指驱油时驱动液流度与被驱动液（原油）流度之⽐。
M<1有利。
润湿性：地层表⾯的润湿性可分为⽔湿、油湿和中性润湿三类。
⽑管数：粘滞⼒与⽑管⼒的⽐值⼆、基本⽅法：EOR的⽅法：⽔驱法、化学驱、⽓驱、热⼒采油P2宏观⾮均质性：渗透率变异系数微观⾮均质性：孔喉⼤⼩分布曲线、孔喉⽐、孔喉配位数、孔喉表⾯粗糙度渗透率变异系数的求取⽅法：P5减⼩流度⽐的⽅法：（1）减⼩K rw；（2）增加K ro；（3）减⼩µo；（4）增加µw。
润湿性的判断⽅法：润湿⾓法P7 、USBM指数法P8、Amott指数法P7增⼤⽑管数的⽅法或途径：（1）减⼩σ，因此提出表⾯活性剂驱和混相驱的采油法。
（2）增加µd，这也是提出聚合物驱的依据。
（3）提⾼V d ，但有⼀定限度。
布井的⼏种⽅式：四点、五点、七点和九点井⽹三、综合思考题1.影响采收率的因素有哪些？影响波及系数的因素：流度⽐、油层岩⽯宏观⾮均质性影响洗油效率的因素：岩⽯的润湿性、孔隙结构、流体性质、⽑管数2.润湿性对⽔驱采收率有什么影响？对于亲⽔岩⽯，⽑管⼒是驱油动⼒，驱替效率⾼，采收率⾼；当压差较⼤时，俘油残留于⼩孔道内。
目前提高采收率(EOR)技术方法及其机理
目前EOR技术方法主要有哪些，分别论述其机理？1化学驱（Chemical flooding）定义：通过向油藏注入化学剂，以改善流体和岩石间的物化特征，从而提高采收率。
1.1聚合物驱（Polymer Flooding）（1）减小水油流度比M（2）降低水相渗透率（3）提高波及系数（4）增加水的粘度聚合物加入水中，水的粘度增大，增加了水在油藏高渗透部位的流动阻力，提高了波及效率。
高渗透部位流动时，水所受流动阻力小，机械剪切作用弱，聚合物降解程度低，则聚合物分子就易于缠结在孔隙中，增大高渗透部位的流动阻力。
反之，低渗透率部位，聚合物分子降解作用强，，反而容易通过低孔径孔隙，而不堵塞小孔径。
1.2表面活性剂驱(Surfactant Flooding)（1）降低油水界面张力表面活性剂在油水界面吸附，可以降低油水界面张力。
界面张力的降低意味着粘附功的减小，即油易从地层表面洗下来，提高了洗油效率；（2）改变亲油岩石表面的润湿性（润湿反转）一般驱油用表面活性剂的亲水性均大于亲油性，在地层表面吸附，可使亲油的地层表面反转为亲水，减小了粘附功，也即提高了洗油效率；（3）乳化原油以及提高波及系数驱油用的表面活性剂的HLB 值一般在7—18范围，在油水界面上的吸附，可稳定水包油乳状液。
乳化的油在向前移动中不易重新粘附润湿回地层表面，提高了洗油效率。
此外，乳化的油在高渗透层产生贾敏效应，可使水较均匀地在地层推进，提高了波及系数；（4）提高表面电荷密度当驱油表面活性剂为阴离子型表面活性剂时，它在油珠和地层表面上吸附，可提高表面的电荷密度，增加油珠与地层表面的静电斥力，使油珠易被驱动界质带走，提高了洗油效率；（5）聚集并形成油带若从地层表面洗下来的油越来越多，则它们在向前移动时可发生相互碰撞。
当碰撞的能量能克服它们之间的静电斥力时，就可聚并并形成油带。
油带向前移动又不断聚并前进方向的油珠，使油带不断扩大，最后从生产井采出；（6）改变原油的流变性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。
三次采油
三次采油(EOR)成为一种在一､二次采油之后有效提高采油率的重要技术,而表面活性剂在三次采油中的重要性越来越明显,其中表面活性剂驱和三元复合驱(ASP,即碱- 表面活性剂-聚合物复合驱)则是具有发展潜力的三次采油技术。
本文主要介绍和概述了三次采油用表面活性剂的制备､性能､应用特点及其发展前景。
内容：0 前言石油能源的合理开发利用已引起人们的极大重视。
由于常规的一､二次采油(POR和SOR)总采油率不是很高,一般仅能达到20%～40%,最高达到50%,还有 50%～80%的原油未能采出。
因此在能源日趋紧张的情况下,提高采油率已成为石油开采研究的重大课题,三次采油则是一种特别有效的提高采油率的方法。
目前,三次采油研究以表面活性剂和微生物采油得到人们的普遍重视,而表面活性驱则显示出明显的优越性,其中所用驱油液的主要添加剂是表面活性剂,本文讨论表面活性驱所用表面活性剂的制备､应用特点和进展。
1 表面活性剂的制备由于三次采油用表面活性剂和助剂绝大部分是阴离子磺酸盐及羧酸盐,其提高采油率效果最为显著,因此这里主要讨论在三次采油中重要的阴离子磺酸盐及羧酸盐的合成与制备。
对于磺酸盐制备的磺化反应所用的磺化剂,常用的有浓硫酸､发烟硫酸､三氧化硫和氯磺酸。
对于大规模工业生产,综合比较来看,以三氧化硫磺化工艺最优,其通用性､安全性､适用性都比较好,成本也较低。
因此在磺酸盐合成工业中获得了广泛的应用和发展。
1.1石油磺酸盐的制备石油磺酸盐是以富芳烃原油或馏分磺化得到的产物,其主要成分是芳烃化合物的单磺酸盐,其中有一个芳环与一个或几个五元环稠合在一起,也有二个芳环与一个或几个五元环稠合在一起,其余的则为脂肪烃和脂环烃的磺化物或氧化物。
目前主要采用磺化法,分别有三种制备方法:白油生产副产物法､原油磺化法和两步磺化法。
(1)白油生产副产物法。
在提炼白油的生产中利用磺化工艺,除掉原料油中的芳烃及其它活性组分,得到的主要产物是白油和磺酸油,在水相中则主要是石油磺酸盐。
油气田开发概论第6章、提高采收率技术
4、化学复合驱
化学复合驱是由聚合物、活性剂、碱以各种形式组合驱动。 包括：二元驱和三元驱。
驱 油 机 理 聚合物的流度控制作用：聚合物可以使水相粘度增加，渗透率降低， 以提高波及系数为主；
降低界面张力：表面活性剂或碱与原油中的酸性成份反应就地生成的 表面活性剂，可降低相间界面张力和残余油饱；
另外：复合驱还有碱驱所具有的乳化携带、捕集、聚并、润湿反转等 机理。
2、提高原油采收率 ——在我国各油田的潜力非常大。 原油可采储量的补充，越来越多地依赖于已探明地质储量中采收率的提
高。
注水开采只是整个油田开发全过程度一个阶段，而提高采收率则是油田 开发永恒的主题。
四、提高采收率的途径
第一，通过降低流度比以提高波及系数，同时尽可能适应油层的非均质
性，以减少非均质性对驱油过程的不利影响；
Recovery”,即EOR或Improvement Oil Recovery，即IOR)。
概 述
一次采油
依靠
天然能量
人工注水 注气
化学驱 混相驱 热力采油 微生物采油
二次采油
立足
物理、机械和力学等宏观 作用
三次采油 (强化采油)
应用
化学、物理、热力、生物 或联合微观驱油作用
第一节 基本概念
一、提高石油采收率（EOR） ——向地层中注入驱油剂，改善油藏及其流体的物理化学性质，提高 宏观与微观驱油效率的采油方法统称为提高石油采收率方法。
二、气驱
凡是以气体作为主要驱油介质的采油方法统称为气驱（Gas Flooding）。
按照相态特性分类：混相驱和非混相驱 按照驱替介质分类：二氧化碳驱 氮气驱 轻烃驱 烟道气驱
1、混相驱油法
混相驱：指向油藏中注入一种能与原油在地层条件下完全或部分混相的流体
碱驱机理及其影响因素
240碱驱是一种以碱溶液为驱油剂提高采收率的驱油方法。
将碱溶液注入油层，依靠碱与石油中的酸性成分在油层中生成石油酸盐表面活性剂驱油体系。
碱驱可以用作二次采油，也可以用作三次采油。
1 碱驱机理1.1 降低界面张力碱溶液与原油中的有机酸混合时，会生成表面活性物质并聚集在油水界面上，从而降低油水界面张力。
随着NaOH质量分数的增大，油水界面张力先减小、后增大。
当其质量分数达到一定值时，界面张力达到最小值，然后随着质量分数继续增大，界面张力值基本保持不变。
1.2 乳化（1）乳化携带在低碱浓度和低含盐量下，由碱与石油酸反应生成的表面活性剂可使地层中的剩余油形成微分散状态的O/W型乳状液。
在较高的含水量条件下，O/W型乳状液的粘度很低，其中的原油很容易被碱水携带出地层。
（2）乳化捕集碱与石油酸反应生成的表面活性剂使油乳化，乳状液中的油珠向前移动时被地层孔隙捕集，增加量水的流动阻力，降低了水的流度，从而改善了流度比，增加了波及系数，提高了采收率。
1.3 改变岩石润湿性（1）由油湿反转为水湿机理亲水油层中的水驱残余油饱和度一般比亲油油层低。
在高碱浓度和低含盐量下，碱可以改变吸附在岩石表面的油溶性表面活性剂在水中的溶解度，使其发生解吸附，使岩石表面由油湿反转为水湿。
变为润湿相的水在毛细管力的作用下进入小孔道及颗粒表面，而油占据孔隙中心位置，提高了洗油效率。
油水相对渗透率发生变化形成有利的流度比，提高注水波及系数。
（2）由水湿反转为油湿机理在高碱浓度和高含盐量下，碱驱生成的表面活性剂分配到油相并被吸附到岩石表面，使岩石从水湿变成油湿。
油层中不连续的残余油变成连续的油流，为原油流动提供了通道。
在连续油流中，低界面张力将导致油包水乳状液的形成。
乳状液中的水珠堵塞流动通道，使注入压力升高，从而迫使油从乳化水珠与岩石表面间的连续油流通道排泄出去，也能够克服已经被低界面张力降低的毛细管阻力，进一步降低油层内的残余油饱和度，达到提高采收率的目的。
EOR复习资料
一、选择题1、在配制聚合物水溶液时要除氧，A 。
（A）加入聚合物之前加除氧剂（B）加入聚合物之后加除氧剂2、下列表面活性剂体系驱油采收率最高的是B 。
（A）上相微乳（B）中相微乳（C）下相微乳3、下列哪种火烧油层方法要加水 C 。
（A）干式正向燃烧法（B）干式反向燃烧法（C）湿式正向燃烧法4、活性剂驱时，高温地层可选用___B____类型的活性剂。
（A）阳离子（B）阴离子（C）非离子5、若地层水中含有Na+、K+、SO42-、CO32-，则方解石带__B__。
（A）正电（B）负电（C）不带电6、下列表面活性剂体系中表面活性剂浓度最高的是 B 。
（A）活性水（B）微乳（C）胶束溶液7、碱驱用碱的最佳pH值为___B___。
（A）8～9 （B）11～13 （C）9～148、在三元复合驱中，最先产出的化学剂是 B 。
（A）NaOH （B）HPAM （3）石油磺酸盐9、超低界面张力是指界面张力小于___A__mN?m-1。
（A）10－2 （B）10－4 （C）10－610、表面活性剂吸附的结果___C___。
（A）固体表面带电（B）增加滞留量（C）改变固体表面润湿性11、若综合考虑波及系数和洗油效率对水驱采收率的影响，下列哪种润湿岩心的采收率最高？___A____。
（A）中性润湿（B）油湿（C）水湿12、亲水地层，Jamin效应发生在液珠通过喉孔的 B（A）同时（B）前面（C）后面13、在所有的作用力中，哪种力对聚合物吸附的贡献最大？ A（A）静电引力（B）氢键（C）色散力14、若在亲油的毛细管中，当大毛细管的驱动速度大于小毛细管的驱动速度时，油滴将留在 B（A）大毛细管（B）小毛细管（C）视界面张力而定15、HPAM的使用温度通常不超过 C ℃（A）71 （B）82 （C）9316、活性剂驱时，高盐地层可选用__C___类型的活性剂。
（A）阳离子（B）阴离子（C）非离子17、磺酸盐型表面活性剂与羧酸盐型表面活性剂相比，____A___耐盐性较好。
碱活性剂聚合物（ASP）三元复合驱
碱活性剂聚合物（ASP）三元复合驱碱/活性剂/聚合物（ASP）三元复合驱碱 /活性剂/聚合物三元复合体系驱油是80年代初出现的新技术。
三元复合体系是从⼆元复合体系发展⽽来的。
⼈们虽然已经意识到了胶束/聚合物驱的特殊效果，但是，经济因素限制了这⼀技术的商业化推⼴。
⽽三元复合体系主要是为了⽤便宜的碱剂来代替价格昂贵的表⾯活性剂，以降低有效化学剂的成本，这为复合驱的推⼴应⽤奠定了基础。
从化学剂效率（总化学剂成本/采油量）来看，复合体系所需要的表⾯活性剂和助剂的总量，仅为胶束/聚合物驱的三分之⼀，复合体系的化学剂效率⽐胶束/聚合物驱要⾼。
从提⾼采收率来看，三元复合驱体系能够采出⽔驱剩余油的80%以上，可以与最好的胶束/聚合物驱相⽐，并⾼于⼀般的⼆元复合驱。
从驱油机理来看，三元复合驱⽐⼆元复合驱有更⼴的适应范围，并能明显地降低活性剂的吸附滞留。
此外，三元复合驱⽐⼆元复合驱有更好的资⾦回收率。
（⼀）ASP驱油机理ASP复合驱提⾼采收率的机理是三种效应的综合结果：降低界⾯张⼒；流度控制；减少化学剂损失。
1. 降低油⽔界⾯张⼒与其它驱替体系相⽐，三元复合体系（ASP）与原油接触后，界⾯张⼒能很快降到10-2mN/m以下，⽽表⾯活性剂或碱单独与原油之间的界⾯张⼒下降的速度要慢得多。
当聚合物浓度适中时，ASP三元复合体系⽐AS⼆元体系能产⽣更低的界⾯张⼒。
这可能是由于聚合物尤其是聚丙烯酰胺能够保护表⾯活性剂，使其不与Ca2 、Mg2 等⾼价阳离⼦反应⽽使活性剂失去表⾯活性。
同时，表⾯活性剂和聚丙烯酰胺在油⽔界⾯上均有⼀定程度的吸附，形成混合吸附层。
部分⽔解聚丙烯酰胺分⼦链上的多个阴离⼦基可使混合膜具有更⾼的界⾯电荷，使界⾯张⼒降得更低。
另外，碱剂推动活性剂前进，趋向于使最⼩界⾯张⼒迅速传播，这样就减少了碱驱替原油的滞后过程，且可保持长时间的低张⼒驱过程。
2. 流度控制在碱/活性剂/聚合物复合驱过程中，由于被驱替的原油流度⾼，在油墙的前⾯形成了低流度带，从⽽保证了较⾼的扫及效率。
课件4-第四章 碱水驱 (提高采收率)
提高采收率原理
4.2 ASP三元复合驱
机理
第三章 表面活性剂溶液驱油
4.1 碱水驱 4.2 ASP三元复合驱
ASP三元复合体系所以能大幅度地提高驱油效率的原因是： (1)聚合物降低了驱替剂的流度，提高了波及系数； (2)表面活性剂和碱的协同效应降低了油水界面张力并改变岩石的润湿性； (3)残余油受力状况发生了改变。
第三章 表面活性剂溶液驱油
4.1 碱水驱 4.2 ASP三元复合驱
1．降低界面张力
当碱性水与原油中的有机酸混合时，则会生成表面活性剂，并
集中在油水界面上，降低油水界面张力。因此，碱水驱油时，若降 低油水界面张力，原油中必须有一定的有机酸。
提高采收率原理
4.1 碱水驱
碱水驱提高采收率机理
第三章 表面活性剂溶液驱油
中的钠离于交换，产生不溶于水的氢氧化物沉淀。这不仅降低溶液的PH
值，而且还会由于孔隙堵塞和微粒运移面引起地层伤害。同时，这些阳 离子会使碱与有机酸生成的阴离子表面活性剂失效及消耗大量的碱。 二价金属离子含量高的地层水会引起可观的碱耗。在这种情况下， 可用淡水预冲洗地层，使这部分地层水与后来注入的碱水隔开。
三元复合体系驱是指在注入水中加入低浓度的表面活性剂、碱和聚合
物的复合体系驱油的一种提高原油采收率方法。碱/表面活性剂／聚合物
(ASP)复合体系驱是80年代初国外出现的化学采油新动向。 由于胶束/聚合物驱在表面活性剂扫过的地区几乎100％的原油被有效 地驱替出来，所以近些年来，该方法无论是在实验室还是矿场实验都受到 了普遍重视。但由于表面活性剂和助剂成本太高，该方法一直没有发展成 为商业规模。而碱／聚合物驱降低界面张力一般高于10－2mN／m的范围，而 且其适用性还受原油酸值的影响。
EOR期末复习资料
1、阳离子交换容量：分散介质pH=7时，1000g粘土所能交换下来的阳离子的毫摩尔数（以一价阳离子毫摩尔数表示）。
2、物理吸附:也称范德华吸附，它是由吸附质和吸附剂分子间作用力所引起，此力也称作范德华力(百度/PPT)。
3、晶格取代：在粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另外阳离子所置换，而晶体结构不变，产生过剩电荷的现象。
(百度)4、最低混相压力：气驱采收率超过90%的驱替压力。
P1625、毛细管现象：由于附加压力而引起的液面与管外液面有高度差的现象。
（包括两种现象，即毛管上升、下降现象和Jamin效应。
）P286、原油采收率：对于一个特定的油藏，其石油采收率的定义为原油采出量与油藏中原始地质储量之比。
（采收率是波及效率与驱油效率的乘积。
）P37、波及系数：指工作剂驱到的油层容积与整个油藏容积之比。
8、阻力系数：指水的流度对聚合物溶液流度的比。
P699、残余阻力系数：聚合物溶液通过岩心前后的盐水渗透率比值。
P6910、吸附：相界面与相内部浓度不等的现象。
（正吸附〖相界＞相内〗和负吸附）11、酸值：指1g原油被中和至pH值产生突跃时所需氢氧化钾的质量。
P10312、润湿现象：固体界面上一种流体被另一种流体取代的现象13、稠油：在地层温度和脱气条件下，粘度大于100mPa.s或相对密度大于0.934的原油。
P173（特稠油10^4—5×10^4//超稠油>5×10^4）14、PI值：压力指数，是由注水井井口压降曲线和PI值的定义求出的用于调剖堵水决策的重要参数。
P5615、蒸汽干度：指蒸汽中气相质量与气相+液相质量的比值。
P17416、Fajians：法则当离子键固体从溶液中吸附离子时，若溶液中的离子能和固体中的异号离子形成难溶盐，则该离子优先被吸附。
17、筛网系数: 一定体积的聚合物溶液通过筛网的流出时间与同体积的溶剂在同条件下流出的时间比值。
P7118、色谱分离现象：是指组合的驱油成分以不同的速度流过地层的现象。
油层的化学改造—碱驱
1 与表面活性剂结合使用，可降低表面活
性剂在孔隙介质的吸附作用。
2 氢氧化铵溶液pH值低，可以防止硬盐
的氢氧化物在油层的沉淀。
3 生成的表面活性剂盐可使原油分散，易
于被乳化。
知识点2：碱驱常用碱
磷酸钠（Na3PO4）
白色晶体，易溶于水，水溶液呈碱性。
优点：
在产层可以形成低溶性的钙镁正
磷酸盐的悬浮物，增加波及系数，但沉淀
4
油珠的聚并性质对过程有不利影响。
知识点5：碱驱驱油机理
乳化-捕集机理
在碱含量和盐含量都低的情况下，由于
低界面张力使油乳化在碱水相，但油珠直径
较大，因此当它向前移动时，就被捕集，增
加了水的流动阻力，即降低了水的流度，从
而改善了流度比，增大了波及系数，提高了
原油采收率。
知识点5：碱驱驱油机理
乳化-捕集机理
原油中可与碱反应的石油酸，生成相应的石油酸盐。
公式
R-COOH+NaOH
CH3
特点
R-COONa+H2O
( CH2 ) COON+NaOH
CH3
( CH2 ) COONa+H2O
胶质
பைடு நூலகம்COOH+HaOH
胶质
COONa+H2O
沥青质
COOH+HaOH
沥青质
COONa+H2O
亲水性与亲油性比较平衡
表面活性剂
此机理具有如下特点
1
可以形成油珠直径较大的乳状液；
2
分散的油珠会被捕集在较小孔道；
3
碱水在油井突破前采油量可以增加；
4
油珠的聚并性质对过程是有利的影响。
ASP体系的驱油性能及EOR机理
中国石油大学（油田化学基础实验）实验报告实验日期：2015.11.25 成绩：班级：石学号：130201071姓名：教师：同组者：ASP的驱油性能与EOR机理一．实验目的1、掌握聚合物溶液或复合体系粘度的测定方法及油水界面张力测定方法。
2、掌握ASP体系驱油效果的评价方法及分析方法。
3、掌握ASP体系EOR机理。
4、掌握ASP体系的设计的基本原则。
二．实验原理化学驱提高原油采收率技术是我国油田进一步提高采收率的主要措施之一。
大庆油田聚合物驱可在水驱基础上提高原油采收率10%以上，己经由先导性矿场试验迈入大规模工业性商业阶段，年增油量达到1200万吨以上。
三元复合驱技术综合发挥了聚合物、表面活性剂和碱的协同效应，通过聚合物增加水相粘度以改善水油流度比，通过表面活性剂和碱降低油水界面张力以减小毛细管阻力效应，从而提高驱油体系的波及系数和洗油效率，可在水驱基础上提高原油采收率20%以上。
油水界面张力和粘度是化学驱油体系及配方研究所必须的重要参数。
在提高洗油效率方面，大量的研究发现，毛管数对剩余油饱和度有明显的影响。
随着毛管数增大，孔隙介质中的剩余油饱和度逐渐降低。
当毛管数增大到10-4时，剩余油饱和度明显开始大幅度降低。
因此，要想最大限度的提高采收率，必须尽量提高驱油体系的毛管数。
其中，一种简便可行的提高毛管数的方法是降低油水界面张力。
在提高波及系数方面，水油流度比即影响平面波及效率，也影响纵向波及效率。
随着水油流度比的降低，波及效率将增加，采收率提高的越大。
因此，增加化学驱油体系的粘度，可以有效地降低水油流度比。
在选择化学驱油体系时，为确定化学剂使用浓度、驱油体系段塞尺寸等，均需要对体系的驱油效果进行岩心评价。
驱油效果评价是使用岩心在驱油设备中进行的。
将岩心模型置于已调至地层温度的恒温箱中，将化学驱油体系从岩心夹持器上端注入，最后流入容器中，通过记录驱替过程中的出油量计算采收率。
驱油效果评价工艺流程如图7-1所示:1-平流泵2-中间容器3-六通阀4-精密压力表5-填砂管6-油水分离管图1 驱替效果评价流程三、实验仪器与药品1、仪器电子天平（感量分别为0.01g和0.000lg)、六速旋转粘度计、界面张力仪、电动搅拌器、恒速泵、塑料填砂管、刻度试管、烧杯、注射器、针头。
EOR期末复习资料
1、阳离子交换容量：分散介质pH=7时，1000g粘土所能交换下来的阳离子的毫摩尔数（以一价阳离子毫摩尔数表示）。
2、物理吸附:也称范德华吸附，它是由吸附质和吸附剂分子间作用力所引起，此力也称作范德华力(百度/PPT)。
3、晶格取代：在粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另外阳离子所置换，而晶体结构不变，产生过剩电荷的现象。
(百度)4、最低混相压力：气驱采收率超过90%的驱替压力。
P1625、毛细管现象：由于附加压力而引起的液面与管外液面有高度差的现象。
（包括两种现象，即毛管上升、下降现象和Jamin效应。
）P286、原油采收率：对于一个特定的油藏，其石油采收率的定义为原油采出量与油藏中原始地质储量之比。
（采收率是波及效率与驱油效率的乘积。
）P37、波及系数：指工作剂驱到的油层容积与整个油藏容积之比。
8、阻力系数：指水的流度对聚合物溶液流度的比。
P699、残余阻力系数：聚合物溶液通过岩心前后的盐水渗透率比值。
P6910、吸附：相界面与相内部浓度不等的现象。
（正吸附〖相界＞相内〗和负吸附）11、酸值：指1g原油被中和至pH值产生突跃时所需氢氧化钾的质量。
P10312、润湿现象：固体界面上一种流体被另一种流体取代的现象13、稠油：在地层温度和脱气条件下，粘度大于100mPa.s或相对密度大于0.934的原油。
P173（特稠油10^4—5×10^4//超稠油>5×10^4）14、PI值：压力指数，是由注水井井口压降曲线和PI值的定义求出的用于调剖堵水决策的重要参数。
P5615、蒸汽干度：指蒸汽中气相质量与气相+液相质量的比值。
P17416、Fajians：法则当离子键固体从溶液中吸附离子时，若溶液中的离子能和固体中的异号离子形成难溶盐，则该离子优先被吸附。
17、筛网系数: 一定体积的聚合物溶液通过筛网的流出时间与同体积的溶剂在同条件下流出的时间比值。
P7118、色谱分离现象：是指组合的驱油成分以不同的速度流过地层的现象。
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量分数。
各种胶束都可增溶油
十二酸钠浓体系增加水的质量分数时胶束所经历的变化
碱驱过程中的自发乳化与聚并
(1)石油酸与碱在油水界面上反应生成羧酸钠，并浓集 在界面上。由于羧酸钠的质量分数足够大，它们在界面 附近形成层状胶束并增溶了油。 （ 2 ）层状胶束向碱水相扩散的过程中，羧酸钠的质量 分数不断降低。降低到一定程度，层状胶束依次转化为 棒状胶束六角束和棒状胶束，油仍增溶在这些胶束之中。
水包油乳化原油 oil-in-water emulsified crude 油包水乳化原油 water-in-oil emulsified crude
（3）乳状液中的水珠，堵塞流通孔道，使注人压力提 高．高的注入压力迫使油从乳化水珠与岩石表面之间 的连续油相这条通道排泄出去，留下高含水率的乳状
液，达到提高原油采收率的目的。
（1）油可在碱水相中形成乳状液；
（2）分散的油珠会被捕集在较小孔道， 改善了碱驱的波及系数； （3）碱水突破前采油量可以增加； （4）油珠的聚并性质对过程有有利的影响。
2.4 由油湿反转为水湿（OW
WW机理)
（碱含量1%～5%,盐含量﹤5% ）
在高的碱质量分数和低的盐含量下，碱可通过改变吸 附在岩石表面的油溶性表面活性剂在水中的溶解度而 解吸，恢复岩石表面原来的亲水性，使岩石表面由油 湿反转为水湿，提高洗油效率，同时也可使油水相对
通过WW
OW机理提高采收率
2.6 自发乳化与聚并机理
Spontaneous emulsification and coalescence 在最佳的碱质量分数下，原油可自发乳化到碱水之中。 这种自发乳化现象是由于油中的石油酸与碱水中的碱在表
面上反应产生表面活性剂，先是浓集在界面上，然后扩散至碱
水中引起的。 油中的石油酸主要为羧酸，它可与碱（氢氧化钠）反 应产生羧酸钠。羧酸钠在水中的聚集状况，决定于它的质
之比乘6。
碱系数越大的油，越适宜碱驱。
碱系数可用于评价油对碱驱的适
油水界面张力与碱含量的关系
应性和选用碱驱用碱。
第四节 碱驱用碱
氢氧化钠：又名烧碱 白色晶状固体，熔点为328℃，易溶于水，露置于空 气中，容易吸收水分而潮解，故需密封保存 强碱，在水中完全电离 有极强的腐蚀性，可与石英砂发生反应： NaOH+SiO2=Na2SO3+H2O 氢氧化钠与原油的酸性组分、水中二价阳离子、储层岩 石产生强烈的相互作用，很少单独使用。
渗透率发生变化，形成有利的流度比，提高波及系数。
2.5 由水湿反转为油湿（WW
（碱含量1%～5%,盐含量5～15% ）
OW）机理
（1）在高的碱质量分数和高的盐含量下，碱与石油酸 反应生成的表面活性剂主要分配到油相并吸附到岩石
表面上来，使岩石表面从水湿转变为油湿。这样，非
连续的剩余油可在其上形成连续的油相，为原油流动 提供通道． （2）碱驱生成的表面活性剂的亲油性和它产生的低界 面张力，导致油包水乳状液的形成
w粘附＝ 油水 （1＋ cos ）
碱与石油酸反应生成活性剂，降低了界面张力， 提高了洗油效率。
原油中的石油酸
原油中含有脂肪酸、环烷酸 和芳香酸等各类羧酸。
脂肪酸主要是正构的，现已
鉴定出碳数到34的全部正构
脂肪酸，但也存在少量轻度
异构的脂肪酸。 石油酸 petroleum acid
原油中的部分酸性物质可以和碱反应，生成具有 一定亲水亲油平衡能力的表面活性剂。
2.7 增溶刚性膜机理
Solubilization of rigid film
在三次采油时，油处在分散状态，沥青质可在油水界面上形成
一层刚性膜。这种膜的存在，使油珠通过孔喉结构时不易变形
通过，使水不能有效排驱剩余油。碱水的注入，增加了沥青质
的水溶性，使它刚性减小，提高了剩余油的流度能力。 碱驱机理实现的条件
1
1% Na2CO3 0.8% Na2CO3
IFT/(mN/m)
0.1
0.6% Na2CO30.011E-3 来自 20 40 60 80 100
不同浓度碳酸钠与陈庄原油的动态界面张力
t/min
Factors influence the IFT
Acids in crude oil
amount of alkali
Salt concentration in water
原油中的酸性物质的亲油基对活性的影响 R-COOH
酸性物质亲油基较小
原油中的酸性物质
酸性物质亲油基适中 酸性物质亲油基较大
酸性物质与碱反应 速度较快 生成物亲水能力较强
酸性物质与碱反应 速度适中 生成物亲水亲油能力 平衡 降低界面张力能力最好
酸性物质与碱反应 速度较慢 生成物亲油能力较强
第三节 界面张力与碱质量分数曲线的解释与应用
界面张力与碱质量分数的关系是碱驱的基础。 设原油中的酸性成分为HA，它可在水中解离： HA≒H++ A(I) HA与NaOH反应生成的表面活性剂NaA，也可在水中解离：
NaA≒Na++A水的解离式：
(II)
H2O≒H+ + OH-
(III)
在上述物质中，只有A－能有效地降低油水界面张力。HA、 NaA均没有A－那种界面活性。
部分水解聚丙烯酰胺: partially hydrolyzed polyacrylamide
第二节 碱驱提高采收率的作用机理
Mechanism of alkaline flooding
碱驱与水驱的驱油效果对比
Mechanism of alkaline flooding:
Low IFT mechanism
不同盐含量下界面张力与氢氧化钠质量分数的关系
2.2 乳化-携带（Emuls-Entrain)机理
(碱含量小于1%,盐的含量0.5～1.5%）
在低的碱质量分数和低的盐含量下，由碱与石油酸反应生成
的表面活性剂可使地层中的剩余油乳化，形成微分散状的O/W 型乳状液，并被碱水携带着通过地层。 按此机理，碱驱应用有如下特点： （1）可以形成油珠相当小的乳状液； （2）通过乳化提高碱驱的洗油效率； （3）碱水突破前采油量不可能增加；
碱驱是指以碱溶液作为驱油剂的驱油法。 Position of alkaline flooding in chemical flooding:
First proposed（1917）
First tested（1930） The cheapest chemical agent
Easiest to operate
Emulsification—entrainment mechanism
Emulsification—entrapment mechanism
Wetting conversion from oil-wet to water-wet
occur under different conditions
Wetting conversion from water-wet to oil-wet
增加界面张力
?
一种原油的界面张力与氢氧化钠质量分数关系
碱的质量分数0.1％, 一般要求低于1％。 界面张力超低需加盐,含量 ?
盐含量的影响
盐含量： （1）3.5％； （2）3.0 ％ ； （3）2.0 ％ ； （4）1.0 ％ ； （5）0.5 ％ ；
（6）0.1 ％ ；
（ 7） 0 随着盐含量升高，低界面张 力区增大，继续升高，低界 面张力区变窄。 最佳盐含量在1.0 ％以下
降低界面张力能力差
降低界面张力能力差
通常认为 C 数为12 - 18时，带有 COO- 的表活剂的活性最好
碱量对活性的影响 碱
碱量低
量
碱量较高 碱量高
先和酸性较强的 石油酸反应
最佳碱量
相继和酸性较弱的 石油酸反应
增加水相极性
形成亲水能力较强的 表面活性剂
界面张力超低
相继形成亲油能力 较强的表面活性剂
达到饱和，油水界面张力达到最低值。
若进一步加碱，由于反应（Ⅱ）左移，A－的浓度减小， 油水界面张力增加。
Jennings碱系数（caustic
碱系数
coefficient, cc）
双对数坐标内油水界面张力与碱质 量分数的关系曲线和0.01mN·m-1～
1.0mN·m-1所包的面积与
0.01mN·m-1～ 1.0mN·m-1与 0.001% ～ 1.0%碱质量分数总面积
w krw o Mwo o kro w
Mwo —水油流度比； λw、λo — 水和油的流度； Krw、Kro — 水和油的相对渗透率； µw、µo — 水和油的粘度。
碱驱的段塞图 1－剩余油；2－淡水；3－碱溶液；4－聚合物溶液；5－水
由于地层中的钙镁离子可与碱反应而消耗碱，因此在 注碱溶液前需注入一段塞的淡水；之后再注入聚合物 段塞以控制流度。
硅酸钠：工业上称为泡花碱，浓水溶液称为水玻璃；
常按模数 SiO2：Na2O = 3～5:1的配料比制备硅酸钠；
模数越小，碱性越强，越易溶解； 驱油中多选用弱碱性的高模数水玻璃。 硅酸盐及它与其他试剂的混合物在岩石上的吸附作用 比较小。在采用带有层内沉淀的碱水驱时，硅酸钠的
用途更加广泛，通过轮流注硅酸钠和氯化钙溶液的方
Principles of EOR
第六章 碱 驱
Alkaline Flooding
本章主要内容
☆碱驱提高采收率的机理 ☆界面张力与碱质量分数关系 ☆什么原油适合于碱驱 ☆碱与地层和地层流体作用 ☆碱驱存在的问题、改善方法
第一节 概述
Concept of alkaline flooding:
Alkaline flooding is a displacement method using alkali as its displacing agent.