ASP三元复合驱机理

油田化学

三元复合驱中各种化学剂的作用及ASP提高采收率机理

班级：石工1405

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中国石油大学（华东） 2016 年 10 月

三元复合驱中各种化学剂的作用及

ASP提高采收率机理

摘要：三元复合体系驱油技术，简称三元复合驱，是指在注入水中加入低浓度的表面活性剂、碱和聚合物进行驱油的一种提高石油采收率方法，是20世纪80年代初国外出现的化学采油新动向。本文分析了三元复合驱各种化学剂的作用及它们之间的协同效应，同时分析了ASP提高采收率的机理。本文还介绍了三元复合驱的发展历史、现状以及未来需要克服的问题。

关键词：三元复合驱聚合物表面活性剂碱作用 EOR机理现状

引言

在油田开采的历史上，依靠油层自身能量采油的方法曾经历了相当长的一段时期。在当时，因为油田未开发或开发时间较短、地层压力高，原来溶解于原油中的天然气膨胀而将原油举升到地面，这种方法称为能量衰竭采油法，也称一次采油，采收率一般只能达到10%~15%OOIP（原油地质储量）。后来，人们开始采用人工注水法采油，即二次采油，这种方法是指在地层原有能量衰竭后，在油层边缘或油层内部，由地面向井内注水，从生产井中采油。注水的作用是补充油层的驱油能量，可以达到25%~40%的采收率。随着科学技术的发展和进步，人们开始对二次残余油（也称水驱残余油）进行开采，主要是通过向油层注入化学剂或气体进行第三次开采，称为三次采油（tertiary oil recovery）或强化采油（enhanced oil recovery，EOR）。EOR技术中的化学驱，目的主要是为了降低油水界面张力，于是三元复合驱这种超低界面张力驱油体系出现了。三元复合驱，就是将碱、表面活性剂、聚合物混合的驱油体系，其方法的实质是用廉价的碱部分代替价格昂贵的表面活性剂和聚合物，以提高有效化学驱的化学剂效率。它可以说是一种既能提高驱油效率又能提高波及系数并可能在技术和经济两方面都过关的高效三次采油新技术。对于我国来说，我们对ASP的研究虽然起步较晚，但发展很快，大庆、胜利、克拉玛依、辽河、南阳等油田先后开展了室内评价研究和矿场实验并取得了巨大的成功。总之，ASP还有巨大的发展空间。

第一章三元复合驱概述

复合驱是指两种或者两种以上的驱油成分组合起来的驱动。碱（A)+表面活性剂（S）+聚合物（P）的驱动叫ASP三元复合驱。由于单一的聚合物驱（提高波及系数但不能提高驱油效率）、碱水驱（改善润湿性及乳化夹带但不能进行流度控制）以及表面活性剂（提高驱油效率但不能提高驱油效率）各有优缺点，它们如果在配伍的条件下混合或者联合使用，那么可以在功能和作用机理上优势互补从而达到最佳的驱油效果。

ASP驱是在碱水驱基础上发展起来的三次采油新方法，重点还是强调碱水驱，其方法的实质是用廉价的碱部分代替价格昂贵的表面活性剂。这种驱油方法不仅可以大幅度降低表面活性剂的用量，使表面活性剂的有效浓度降低到0.1%~0.3%，而且可以降低表面活性剂和聚合物的吸附滞留损失，特别是价格昂贵的表面活性剂，降低幅度可达到50%以上，另外，碱剂与原油中的天然有机酸反应生成天然的表面活性剂（石油酸皂），可与外加表面活性剂产生有利的协同效应，从而提高原油采收率。三元复合驱在国内的起步比较晚，但进展比较快。与其它化学驱相比，三元复合驱提高采油效率比较明显，而且成本也很低。其过程可见下图：

第二章三元复合驱中各种化学剂的作用

1.碱剂在复合驱中的作用

（1）降低油水界面张力的作用和机理与碱水驱中的基本相同。由于界面张力的降低，因此可以大幅度提高驱油效率。

（2）溶解坚硬的界面膜以及原油的乳化。大量的研究表明，水和部分油滴界面处存在坚硬的薄膜结构。沥青质、胶质和石蜡都是产生坚硬界面膜的组分。界面膜的存在使油滴相互隔离、缩小孔喉、限制油滴在孔喉中的连续流动。碱剂可以溶解这些膜，促使原油乳化和聚并。

（3）原油-岩石-地层水系统中岩石表面的润湿性改变。由于储集层的润湿性决定了残余油的分布特点。注入碱水后，他不仅可以与边界层中的表面活性组分发生反应、破坏边界层，而且可以改变矿物和岩石的表面特性，使岩石表面由亲油性向亲水性转化，有利于参与油滴的火花和转移。

（4）提高驱油剂的波及效率。碱剂注入后，与地层水之间的Ca2+ 、Mg2+ 发生反应沉淀，也可以和广泛存在的硅物质、岩石、铝硅酸盐矿物等经过长时期作用形成含硅、铝元素的交替或絮凝状物质，随着驱替液流动并在小孔喉处停下，堵塞喉道。这种现象的出现，虽然降低了岩石渗透率；但又改变了孔隙结构，可以提高驱油体系的波及效率。

（5）降低价格昂贵的表面活性剂和聚合物在油层岩石上的吸附滞留量。在一定程度上起牺牲剂的作用，大幅度提高表面活性剂和聚合物的有效利用率。

2.表面活性剂在复合驱中的应用

表面活性剂的两亲结构决定了它的作用即降低油水界面张力、降低毛管黏滞阻力和降低残余油滴的渗流张力，从而达到活化残余油滴的作用。因此可以大幅度提高驱油效率。当然也有乳化原油、降低注入压力、改变润湿性等作用和机理。

3.聚合物在复合驱中的应用

聚合物在复合体系中的主要作用是增加驱油体系的表观黏度，提高溶液在有层中的波及体系。此外，聚合物还具有一定的黏弹效应。可以提高驱油效率。

4.三者之间的协同效应

（1)碱的作用

a)碱与石油酸反应生成的表面活性剂，可将原油乳化，提高驱油介质粘度，因

而加强了聚合物控制流度的能力。

b)碱与石油酸反应生成的表面活性剂与合成的表面活性剂有协同效应。

c)碱可与钙、镁离子反应或与粘土进行离子交换，起到牺牲剂的作用，保护了

聚合物与表面活性剂。

d)碱可提高砂岩表面的负电性，减少砂岩表面对聚合物和表面活性剂的吸附量。

e)碱可提高聚合物（HPAM）的稠化能力。

f)碱可提高生物聚合物的生物稳定性。

（2）表面活性剂的作用

a)表面活性剂可降低聚合物溶液与油的界面张力，使它具有洗油能力。

b)表面活性剂可使原油乳化，提高了驱油介质的粘度。乳化的油越多，乳状液

的油越多，乳状液的粘度越高。

c)若表面活性剂与聚合物形成络合物结构，则表面活性剂可提高聚合物的增粘

能力。

d)补充碱与石油酸反应产生表面活性剂的不足。

（3)聚合物的作用

a)聚合物改善了表面活性剂和碱溶液对油的流度比。

b)聚合物对驱油介质的稠化，可减小表面活性剂和碱的扩散速率，从而减小它

们的药耗。

c)聚合物可以与钙、镁离子反应，保护了表面活性剂，使它不易形成地表面活

性的钙镁盐。

d)聚合物提高了碱和表面活性剂形成的水包油乳状液的稳定性，使波及系数和

洗油能力（按乳化——携带机理）有较大的提高。

第三章 ASP提高采收率机理

ASP驱提高原油采收率的主要机理是油水界面间超低界面张力的取得及流度比的改善，从而进一步改善了驱替过程的扫及效率和波及效率，使采收率有较大幅度的提高。