稠油油田化学驱提高采收率技术的研究进展
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２ ０ １ ３ 年第 ４ 期
内 蒙古 石 油化 工
１ ５ ３
稠油油 田化 学驱提高 采收 率技术 的研究进展
崔 正， 朱永 东
３ ０ ０ ４ ５ ２ ） （ 中海 石 油 （ 中国） 有限公司天津分公司 ， 天津 塘 沽
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘 要 ： 本文 综述 了化 学驱 的理论 和 应用研 究 ， 重点 对聚合 驱 、 复合 驱和 热／ 化 学驱 的应 用研 究进行
了分析 。 提 高化 学驱 波及 系数 、 复合 驱 和热 ／ 化 学驱是 目前稠 油化 学驱研 究 的热点 ， 如何 发挥 复合驱 的协 同作用 ， 化 学驱 与其 他提 高稠 油采 收率技 术 的结 合和 绿 色无毒 的化 学驱 药 剂是 未 来化 学驱 发展 的方 向
之 一。
关键词： 化 学驱 ； 稠油 ； 提 高采 收率 ； 波及 系数 中 图分类 号 ： ＴＭ３ ５ ９ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ６ －７ ９ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ４ —０ １ ５ ３ —０ ４ 我 国有 丰富 的稠 油 资源 ， 稠 油探 明和控 制储 量 已达 ｌ ６ ×１ ０ 。 ｔ ， 是 继美 国、 加拿 大 和委 内瑞 拉之 后 的 第 四大稠 油生产 国 。我 国的稠 油 油藏 基本上 都 是小 断块 稠 油 油藏 ， 具有稠油粘度大、 储 层 非均 质 严 重 、 水驱 开发 效果差 等 特点 ， 开 发难 度 大 。 我 国经 济 的高 速 增 长 对 能源 的需 求 量 与 日俱 增 ， 因此 稠油 资 源 的 有 效 开发 不可忽 视 。稠 油开 采 中常用 的提高 采 收率 技 术 主 要 包 括水 驱 、 化学驱 、 热 采 和 气 驱等 技 术 ［ １ ］ 。 其 中化 学驱 是进 入矿 场规 模 化应 用 的提 高采 收率技 术 的 三大类 之一 ， 化 学驱 产 油量 约 占世界 Ｅ Ｏ Ｒ 总产 量 的１ ４ ． ７ 。本 文综 述 了近 几年 国内外 学者在 稠油 化 学 驱方 面 的研 究 成 果 ， 总 结 出化 学 驱发 展 的几点 趋势 ， 以期 能在 提 高稠 油 的采 收 率 方 面有 所 启 示 和 借鉴。 １ 稠 油化 学驱 的理 论研 究 在石 油 开采 中 ， 常采用 流 度 比Ｍ 和 毛细管 数Ｎｅ 来考 察驱 替效 果 ［ ２ ］ 。流度 比 Ｍ 远远 小 于 １和 Ｎｅ越 大时， 驱 替稠 油 的效率 就 高 。它们 与稠 油粘 度 、 驱替 流体 的粘度 、 被 驱 替 流 体 和 驱替 流 体 之 间 的 界 面张 力ａ 有 着显 著 的关系 ［ ２ ］ 。目前 ， 国 内外对 稠油 化学 驱 的理论 研 究主要 集 中在 表 面张 力 、 波及 系数 等方 面 。 １ ． １ 表 面 张力理论 研 究 王卓 飞等跚采 用 微 观物 理 化 学 流 体 力 学 方 法 ， 对稠油化学驱形成的乳化液在孔隙介质 中的流动过 程 进行 了研 究 ， 分析 了液 滴 直径 与Ｎｅ及 渗透 率 的数 学 关 系及乳 化现 象 发生 的条 件 。分 析结 果显 示乳 化 液 滴直 径 与Ｎｅ的立 方根 呈 反 比关 系 ， 与渗透 率 的平 方 根 呈 正 比关 系 ， 因 此 乳 化液 滴 越 小 ， 越稳定 ， 则 对 稠 油 开采越 有利 。蒋 平 等 】 考 察 了烷 基聚 氧 丙烯 醚 硫 酸盐 和羧 基甜 菜碱 两类 表 面活 性剂 与碱 复 配 的不 同界 面张力 体系 对桩 西稠 油 采收 率 的影 响 。在表 面 活性剂一碱驱油体系 中， 界面张力的变化与稠油采 收率 的 对应 关 系不 明显 ， 反 而 会 因细 分散 水 包 油 型 乳化液的形成导致驱油剂的窜进 ， 不利于提高采收 率。
１ ． ２ 波 及 系数 理 论 研 究
对 于 稠 油油 藏 的开 采 ， 驱油 体 系 的波 及 系数是 影 响采 收率 的关 键 因素 。兰 玉波 ［ ５ 建 立并利 用二维 及 三维非 均 质物理 模 型 ， 对 化 学驱 渗流机理 、 波及系 数 及驱油 效 率进行 了研究 。 研究 结果 表 明 ， 聚 合物驱 主要是依靠聚合物的粘度来 降低流度 比， 从而提高 波 及系数 ； 三元复 合驱 充分 发挥 协 同作用 ， 通 过降低 界 面张 力 、 降 低油 水 流 度 比和改 变 油层 润湿 性来 提 高 波及系 数 和驱油 效 率 。蒋 平等［ ６ 通过 测定表 面活 性剂 体 系 和碳 酸 钠体 系对 稠 油 的驱 采 实验 ， 得 到了 与兰 玉波 的研究 相 似 的结论 ， 即： 表面 活性剂 的低界 面张 力虽 然可 以提 高洗 油效 率 ， 但 波及 系数低 ； 而碳 酸钠 体 系界 面 张力 不 及 表 面 活性 剂 低 ， 但 它 波及 系 数大 ， 可 以获得 较 高 的采 收率 。
１ ． ３ 其 他 理 论 研 究
国外文 献 中提 出 了三种 高温油 藏化学驱 表面活 性 剂相 态评 价方 法 ［ ７ ］ ， 分 别是 耐压 玻璃 管法 、 玻璃高 压 釜法 和 玻 璃移 液 管 法 ， 它 们均 可 测 定表 面 活性剂 在１ ５ ０ ℃时 的高温 相 态 。 杨光［ ８ 利用 亚 甲蓝法 测定 了 双 子表 面活性 剂 和 阳离子 表 面活性剂Ｃ ＴＡ Ｂ在石英 砂 上 的吸附等 温 线 。显示 出具 有相 同疏水链 长的 阳 离 子双 子 表 面 活 性 剂 比 Ｃ Ｔ ＡＢ 的饱 和 吸 附量 大两 倍， 但他 们 的吸 附等温 线形 状 基本相 同。 高速 发展 的 数值 模 拟技 术在 稠油 化学 驱领 域 中得 到应用 。康 晓 东 等［ ９ 就 开发 了一种海 上 油 田聚合 物驱 油藏数 值模 拟系 统 Ｓ ＯＣ Ｆ， 通过测试发现 Ｓ ＯＣ Ｆ与 Ｅ Ｃ Ｌ Ｉ Ｐ Ｓ Ｅ— Ｅ ｌ ０ ０ 计算结果接近 ， 计算过程 比较稳定。通过模拟 手段 、 新 的分析 方 法 ， 可 以更加 准确地进 行化学 驱机 理 和影 响 因素 的 研 究 ， 为稠 油 化 学驱 的矿 场 应用 打
内 蒙古 石 油化 工
１ ５ ３
稠油油 田化 学驱提高 采收 率技术 的研究进展
崔 正， 朱永 东
３ ０ ０ ４ ５ ２ ） （ 中海 石 油 （ 中国） 有限公司天津分公司 ， 天津 塘 沽
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘 要 ： 本文 综述 了化 学驱 的理论 和 应用研 究 ， 重点 对聚合 驱 、 复合 驱和 热／ 化 学驱 的应 用研 究进行
了分析 。 提 高化 学驱 波及 系数 、 复合 驱 和热 ／ 化 学驱是 目前稠 油化 学驱研 究 的热点 ， 如何 发挥 复合驱 的协 同作用 ， 化 学驱 与其 他提 高稠 油采 收率技 术 的结 合和 绿 色无毒 的化 学驱 药 剂是 未 来化 学驱 发展 的方 向
之 一。
关键词： 化 学驱 ； 稠油 ； 提 高采 收率 ； 波及 系数 中 图分类 号 ： ＴＭ３ ５ ９ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ６ －７ ９ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ４ —０ １ ５ ３ —０ ４ 我 国有 丰富 的稠 油 资源 ， 稠 油探 明和控 制储 量 已达 ｌ ６ ×１ ０ 。 ｔ ， 是 继美 国、 加拿 大 和委 内瑞 拉之 后 的 第 四大稠 油生产 国 。我 国的稠 油 油藏 基本上 都 是小 断块 稠 油 油藏 ， 具有稠油粘度大、 储 层 非均 质 严 重 、 水驱 开发 效果差 等 特点 ， 开 发难 度 大 。 我 国经 济 的高 速 增 长 对 能源 的需 求 量 与 日俱 增 ， 因此 稠油 资 源 的 有 效 开发 不可忽 视 。稠 油开 采 中常用 的提高 采 收率 技 术 主 要 包 括水 驱 、 化学驱 、 热 采 和 气 驱等 技 术 ［ １ ］ 。 其 中化 学驱 是进 入矿 场规 模 化应 用 的提 高采 收率技 术 的 三大类 之一 ， 化 学驱 产 油量 约 占世界 Ｅ Ｏ Ｒ 总产 量 的１ ４ ． ７ 。本 文综 述 了近 几年 国内外 学者在 稠油 化 学 驱方 面 的研 究 成 果 ， 总 结 出化 学 驱发 展 的几点 趋势 ， 以期 能在 提 高稠 油 的采 收 率 方 面有 所 启 示 和 借鉴。 １ 稠 油化 学驱 的理 论研 究 在石 油 开采 中 ， 常采用 流 度 比Ｍ 和 毛细管 数Ｎｅ 来考 察驱 替效 果 ［ ２ ］ 。流度 比 Ｍ 远远 小 于 １和 Ｎｅ越 大时， 驱 替稠 油 的效率 就 高 。它们 与稠 油粘 度 、 驱替 流体 的粘度 、 被 驱 替 流 体 和 驱替 流 体 之 间 的 界 面张 力ａ 有 着显 著 的关系 ［ ２ ］ 。目前 ， 国 内外对 稠油 化学 驱 的理论 研 究主要 集 中在 表 面张 力 、 波及 系数 等方 面 。 １ ． １ 表 面 张力理论 研 究 王卓 飞等跚采 用 微 观物 理 化 学 流 体 力 学 方 法 ， 对稠油化学驱形成的乳化液在孔隙介质 中的流动过 程 进行 了研 究 ， 分析 了液 滴 直径 与Ｎｅ及 渗透 率 的数 学 关 系及乳 化现 象 发生 的条 件 。分 析结 果显 示乳 化 液 滴直 径 与Ｎｅ的立 方根 呈 反 比关 系 ， 与渗透 率 的平 方 根 呈 正 比关 系 ， 因 此 乳 化液 滴 越 小 ， 越稳定 ， 则 对 稠 油 开采越 有利 。蒋 平 等 】 考 察 了烷 基聚 氧 丙烯 醚 硫 酸盐 和羧 基甜 菜碱 两类 表 面活 性剂 与碱 复 配 的不 同界 面张力 体系 对桩 西稠 油 采收 率 的影 响 。在表 面 活性剂一碱驱油体系 中， 界面张力的变化与稠油采 收率 的 对应 关 系不 明显 ， 反 而 会 因细 分散 水 包 油 型 乳化液的形成导致驱油剂的窜进 ， 不利于提高采收 率。
１ ． ２ 波 及 系数 理 论 研 究
对 于 稠 油油 藏 的开 采 ， 驱油 体 系 的波 及 系数是 影 响采 收率 的关 键 因素 。兰 玉波 ［ ５ 建 立并利 用二维 及 三维非 均 质物理 模 型 ， 对 化 学驱 渗流机理 、 波及系 数 及驱油 效 率进行 了研究 。 研究 结果 表 明 ， 聚 合物驱 主要是依靠聚合物的粘度来 降低流度 比， 从而提高 波 及系数 ； 三元复 合驱 充分 发挥 协 同作用 ， 通 过降低 界 面张 力 、 降 低油 水 流 度 比和改 变 油层 润湿 性来 提 高 波及系 数 和驱油 效 率 。蒋 平等［ ６ 通过 测定表 面活 性剂 体 系 和碳 酸 钠体 系对 稠 油 的驱 采 实验 ， 得 到了 与兰 玉波 的研究 相 似 的结论 ， 即： 表面 活性剂 的低界 面张 力虽 然可 以提 高洗 油效 率 ， 但 波及 系数低 ； 而碳 酸钠 体 系界 面 张力 不 及 表 面 活性 剂 低 ， 但 它 波及 系 数大 ， 可 以获得 较 高 的采 收率 。
１ ． ３ 其 他 理 论 研 究
国外文 献 中提 出 了三种 高温油 藏化学驱 表面活 性 剂相 态评 价方 法 ［ ７ ］ ， 分 别是 耐压 玻璃 管法 、 玻璃高 压 釜法 和 玻 璃移 液 管 法 ， 它 们均 可 测 定表 面 活性剂 在１ ５ ０ ℃时 的高温 相 态 。 杨光［ ８ 利用 亚 甲蓝法 测定 了 双 子表 面活性 剂 和 阳离子 表 面活性剂Ｃ ＴＡ Ｂ在石英 砂 上 的吸附等 温 线 。显示 出具 有相 同疏水链 长的 阳 离 子双 子 表 面 活 性 剂 比 Ｃ Ｔ ＡＢ 的饱 和 吸 附量 大两 倍， 但他 们 的吸 附等温 线形 状 基本相 同。 高速 发展 的 数值 模 拟技 术在 稠油 化学 驱领 域 中得 到应用 。康 晓 东 等［ ９ 就 开发 了一种海 上 油 田聚合 物驱 油藏数 值模 拟系 统 Ｓ ＯＣ Ｆ， 通过测试发现 Ｓ ＯＣ Ｆ与 Ｅ Ｃ Ｌ Ｉ Ｐ Ｓ Ｅ— Ｅ ｌ ０ ０ 计算结果接近 ， 计算过程 比较稳定。通过模拟 手段 、 新 的分析 方 法 ， 可 以更加 准确地进 行化学 驱机 理 和影 响 因素 的 研 究 ， 为稠 油 化 学驱 的矿 场 应用 打