三元复合驱油技术

10-3
当量降低。
10-4
机械降解对三元复合体系界面张力影响
10-1
界面张力,mN/m
10-2
10-3
Sa=0.2 wt% NaOH=0.8 wt% P＝2500 mg/L 二厂油水
10-4
未剪切三元， 44.2 mPa.s 三元剪切1次，23.7 mPa.s 三元剪切2次，10.2 mPa.s
Sa=0.2 wt% NaOH=1.2 wt% P＝2500 mg/L 二厂油水 0 20 40
使油水产生乳化，乳化携带和乳化扩大波及体积，提高采收率 在岩石表面吸附，虽然改变岩石润湿性有利于提高采收率，但 吸附损失导致表面活性剂用量增大，三元复合驱成本升高
烷基苯磺酸盐表面活性剂性能评价
界面张力性能
无论是根据界面张力和毛管数与驱油效率及剩余油饱和 度的实验结果，还是依据大庆油田地质条件和驱动体系进行 的计算结果，都能得出只有油水界面张力达到 10-3 mN/m 数 量级时，才能启动残余油。
未剪切三元， 35.1 mPa.s 三元剪切1次，15.2 mPa.s 三元剪切2次，9.0 mPa.s
60 80 Time, min 100 120 140
0
20
40
60
80
100
120
140
Time, min
机械剪切后，低碱体系动态界面张力持续降低，高碱体系动态界 面张力先降低后逐步上升－－－－表观当量升高。
三元复合体系与大庆原油界面张力必须达到10-3 mN/m数量级
以平衡界面张力作为表面活性剂评价标准存在一定局限性
1
界面张力，mN/m
10-1
2 1
三元复合驱 提高采收率
～16％ ～19％ ～20％ ?
油水界面张力对三元复合驱驱油效果 影响的实验研究－－－贾忠伟等 《大庆石油地质与开发》，2005.10
0.2
0.2
0.1
0.1
0.4
0.6
0.8 1 1.2 Na2CO3浓度，wt%,
1.4
0.05 1.6
0.05 0.4 0.6 0.8 1 NaOH浓度 1.2 wt% 1.4
组分相对单一烷基苯磺酸盐
多组分烷基苯磺酸盐
原因分析
表面活性剂临界胶束浓度（CMC）不同是造成超低界面张
力范围不同的主要原因：如果表面活性剂检测浓度均高于或 均低于CMC，那么达到超低界面张力的碱范围与表面活性剂浓 度无关；如果表面活性剂检测浓度从低到高跨过CMC，那么达 到超低界面张力的碱范围就与表面活性剂浓度相关联（呈现
程度上可以相互抵消。
建议
三元复合体系稳定性评价要把界面张力评价和粘度评价分开 表活剂 ＋碱
聚合物 ＋碱
界面张力 稳定性
粘 度 稳定性
表活剂 稳定性 聚合物 稳定性
表活剂＋ 聚合物＋碱
界面张力和 粘度稳定性
表活剂与聚合物 互相作用
乳化性能
大庆油田已经完成和正在进行的三元复合驱矿场试验都
不同程度地见到了乳化现象。研究表明，三元复合驱过程中 由于乳化携带及乳化调剖作用，层间、层内矛盾得到一定的 调整，乳化在一定条件下有利于采收率的提高，已成为三元 复合驱技术的一项较为重要的技术指标。
三元复合驱油技术
一、烷基苯磺酸盐表面活性剂
经过多年技术攻关，以烷基苯磺酸盐为主表面活性剂的三 元复合驱已率先在大庆油田推广应用。需要逐渐建立和完善三 元复合驱用表面活性剂的性能评价体系，为丰富和发展三元复 合驱技术提供重要支持。
表面活性剂在提高驱油效率方面的主要作用
在油水界面吸附，降低油水界面张力，提高洗油能力
乳状液类型及对提高采收率作用
表面活性剂浓度位于临界胶束浓度（ＣＭＣ）附近时，油 水间界面张力较低，在外部作功的条件下，油水可以发生乳化， 生成W/O或者O/W型乳状液。
评 价 方 法
原油
W/O 乳状液
表活剂 溶液
O/W 乳状液 充分搅拌后 45℃静置 测量上、中、下相 体积
原油:表活剂溶液 =1:1(体积比)
原因分析
快速机械剪切后，部分聚合物分子被剪切成小的聚合物碎 片，这些小的聚合物碎片参与了油水界面排列使三元体系的亲
油性增强，表现出活性剂平均当量上升。但聚合物经微生物和
化学降解后裂解生成了亲水性较强的碎片，从而使表面活性剂 表观当量降低。由于三元体系注入地层后，既有机械降解也有
氧化生物降解，两种形式降解对于体系平均当量的影响在较大
CMC2
表活剂浓度
超低 界面 张力 范围
CMC1
CMC3
超低 界面 张力 范围
碱浓度
碱浓度
碱浓度
表活剂1
表活剂2 CMC1<CMC2<CMC3
表活剂3
表面活性剂性能：表活剂1>表活剂2>表活剂3
界面张力和粘度稳定性
实验步骤 配制三元复
合体系 45℃密闭 静置90天
检测界面张力 和粘度
主要评价微生物和化学降解对界面张力和粘度影响。
10-1 界面张力,mN/m
微生物和化学降解后，
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粘度下降，动态界面 张力上升－－－表观
Sa=0.2 wt% NaOH=0.8 wt% 炼化1600万聚合物＝2000 mg/L 二厂油水 0 20 40 60 80 时间，min 5 天，粘度＝42.6mPa.s 20天，粘度＝37.2mPa.s 50天，粘度＝30.5mPa.s 90天，粘度＝25.3mPa.s 100 120 140
W/O 乳状液
粘 度 增 加 乳 化 携 带
扩大波 及体积 提高驱 油效率
乳状液
O/W 乳状液
随着对三元体系与原油间乳化认识的加深，需要建立定性和定 量评价W/O和O/W两种乳状液的新方法，指导今后表面活性剂研 究，从而最大限度利用乳化来提高三元复合驱试验的效果，对表面活性 剂的产品质量必须进行严格的评价。目前，烷基苯磺酸盐表面
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3
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4
时间 2 小时
前期研究结果表明，平衡界面张力和动态界面张力均对三元复 合体系提高采收率产生较大影响，因此，界面张力性能评价二 者均应包括在内
不同烷基苯磺酸盐表面活性剂超低界面张力范围不同
0.3
0.3
表面活性剂浓度，wt%
-1-0 -2--1 -3--2 -4--3
0.25
高活性剂浓度，高碱，低活性剂浓度，低碱的特征）
不同当量表面活性剂CMC对比
1.4
吸附量 (mg/g) 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.1 0.2 0.3 平衡浓度 (wt%) 0.4 0.5
C20 C18 C12
高当量表面活性剂CMC<低当量表面活性剂CMC
表活剂浓度
表活剂浓度