ASP复合驱油技术及相关理论

多 次
界面张力检测
达不到10-3mN/m结束实 验，比较抗吸附次数
吸
附 实 测量体系 上层清 夜 N 次
验
流 程
图
油 砂
新油砂
2. ASP三元复合驱配方体系筛选
2.1 表面活性剂的筛选
2.1.2 抗吸附性能
百 分 比 ,% 30
1
25.389
25 20 15
10.88
平均分子量＝311 18.712
0.5 C/C0 0.4
活性剂=0.3wt% 注入量=2PV 三厂污水配制
动滞留量 低渗透比高渗 透岩心增加20%以上
0.3
0.2 0.1 0 0 1 2 3
558md 150md
4 注入体积
5
活性剂在不同渗透率天然岩心上的动滞留
2. ASP三元复合驱配方体系筛选
2.1 表面活性剂的筛选
2.1.2 抗吸附性能
1.ASP复合驱技术发展现状与存在的问题
1.1 发展历程 最早由Dome等几个石油公司开发的低活性剂浓度的ASP复合驱技 术，一出现就受到了普遍的重视：在浓度低于0.5％wt的活性剂溶液 中，加入适当的碱剂，配以适当的聚合物以保持体系足够的粘度，该 体系几乎能得到与MP驱相同的采收率增幅，而化学剂的用量却降低至 原来的十分之一甚至几十分之一。 在20世纪80年代初，ASP三元复合驱油技术发展迅速。 国外进行的矿场试验较少，美国怀俄明州的Kiehl油田进行2个 ASP驱先导试验，采收率提高15％（OOIP）以上； 20世纪80年代后期：中国在前期研究的基础上明确提出了ASP三 元复合驱的概念（建立了相应的行业标准），进行了大量、全面的研 究，开发出针对高酸值原油和酸值极低的石蜡基原油的复合驱技术， 在胜利、克拉玛依、大庆油田等进行了先导性矿场试验，取得了比水 驱提高采收率20％（OOIP）以上的好效果。
主要内容： 1.ASP复合驱技术发展现状与存在的问题 2.ASP三元复合驱配方体系筛选 3.ASP三元复合驱相关理论探讨
2.ASP三元复合驱配方体系筛选
2.1 表面活性剂的筛选
2.2 碱的筛选 2.3 聚合物的筛选 2.4 配方体系的确定 2.5 牺牲剂的选择 2.6 结论与认识
2. ASP三元复合驱配方体系筛选
②气驱（二氧化碳驱、轻烃驱以及氮气或烟道气驱）；
③化学驱（碱驱、聚合物驱、表面活性剂驱、复合驱及泡沫驱）。 ④微生物驱。
1979年，原石油工业部将提高采收率技术列为我国油田开发
十大科学技术之一； 1982年组织专家，综合分析了国外五个主要石油生产国的十 余种提高采收率技术的筛选标准，并对我国23个主力油田进行 提高采收率技术粗筛选，经广泛调研，最终确定化学驱作为我
CNPC:
主表面活性剂油水界面张力达到超低； 三元体系界面张力的稳定时间为3个月以上； 三元体系岩心驱油效率比水驱提高20%； 主表面活性剂成本低，售价10000元/吨左右； 主表面活性剂原料来源广，可工业化生产； 主表面活性剂组成要求尽量简单。
2. ASP三元复合驱配方体系筛选
2.1 表面活性剂的筛选 2.1.1 基本要求 复合驱对活性剂的要求，依据油藏性质不同也有所差异： 油藏渗透率高，油/水界面张力可以适当高一点； 油藏渗透率低，油/水界面张力应尽可能低，以启动微小孔 隙喉道中的残余油； 油藏矿化度高，活性剂的抗盐性和抗二价离子的能力要强； 高温油藏，活性剂要具有抗高温性能。 活性剂还需具有高效、廉价、无污染的特点。
1200
800
400
0
高岭土 伊利石 石英 斜长石 矿物名称
单矿物与碱作用后硅离子浓度变化
2. ASP三元复合驱配方体系筛选
2.2 碱剂的筛选 碱液岩心流动实验 碱敏指数 Ia= ko-ki ko
其中： Ia—碱敏指数 ko—注碱之前的水测渗透率 ki—注碱之后的水测渗透率
杏二中活性剂多次吸附后界面张力变化
2. ASP三元复合驱配方体系筛选ห้องสมุดไป่ตู้
2.1 表面活性剂的筛选
2.1.2 抗吸附性能
80 百分比， %
1
0
60
界面张力(mN/m) 0.1
40
0.01
20
1 2 3 4 5
0.001
0 302 318 330 分子量
0.0001 0 50 时间（分） 100 150
小井距活性剂多次吸附后界面张力变化
2. ASP三元复合驱配方体系筛选
2.1 表面活性剂的筛选
2.1.1 基本要求
活性剂基本作用：降低σ油/水，启动岩石孔隙中的残余油。 适合复合驱活性剂必须满足的基本要求： （1）瞬时与平衡界面张力（稳定2h）达到超低； （σ油/水≢10-3mN／m数量级）； （2）浓度<0.6％（商品浓度），抗稀释性好，低浓度仍有良好界面活性； （3）类型尽可能单一，保证整个驱替过程中不发生严重的色谱分离现象； （4）与碱、聚合物有良好的配伍性，避免出现相分离、沉淀等现象； （5）在岩石上的最大静吸附损失量应小于1mg/g油砂； （6）具有一定的抗盐性和抗高价离子的能力，不易出现沉淀； （7）生物降解性好，无污染，常温下溶解性好，稀释配制方便； （8）生产工艺可靠，产品质量稳定，价格低廉，来源充足。
1.ASP复合驱技术发展现状与存在的问题
1.3 存在的问题 ①复合驱只适于低浓度体系，若浓度高，成分间配伍问题则更突出； ②界面张力达到超低作为配方筛选的必要条件，为此，在阴离子活性 剂体系中必须加入大量的碱，地层伤害严重，体系粘度损失大； ③体系成分多，地层的色谱分离作用严重，协同效应损失（图例）。
和地层匹配。
1.ASP复合驱技术发展现状与存在的问题
1.2 技术现状
大庆油田：2001年初总结复合驱经验，考虑到活性剂及破乳剂使用浓
度低，而采收率提高幅度大，因此，从经济上看，复合驱在大庆油田 可行。（360元/t油） 到2001年底，暴露出严重问题： （1）碱垢导致严重的油层伤害，产液量下降、检泵周期急剧缩短，且 已成为复合驱的普遍问题。 （2）高碱造成了深度乳化，破乳极为困难。 （3）与聚合物驱相比，几个扩大复合驱试验区效果差。
2. ASP三元复合驱配方体系筛选
2.1 表面活性剂的筛选
2.1.1 基本要求
对 于 二
类
油 藏
2. ASP三元复合驱配方体系筛选 2.1 表面活性剂的筛选 2.1.2 抗吸附性能(静态吸附)
吸 附 量 （mg/g）
2. ASP三元复合驱配方体系筛选 2.1 表面活性剂的筛选 2.1.2 抗吸附性能(动态滞留)
2.1 表面活性剂的筛选 可实际应用于复合驱的活性剂主要有以下8种： 石油磺酸盐；（已用于矿场）
烷基苯磺酸盐；（已用于矿场） 石油羧酸盐及植物羧酸盐；（已用于矿场试验） 木质素磺酸盐；（复配剂用于矿场） 芳基烷基磺酸盐；（试验阶段） α-烯烃磺酸盐；（泡沫驱用于矿场） 非离子表面活性剂；（复配剂用于矿场） 生物表面活性剂；（已用于矿场）
0.1 界面张力(mN/m)
0 1 2 3 4
0.01
10 5
0.562 4.735 4.194 0.287
9.058
9.997
5
0.001
4.936 2.107
4.01 2.24
2.898
0
0.0001 0 50 时间(分) 100 150
232 246 260 274 288 302 316 330 344 358 372 386 400 414 分子量
1.2 技术现状
1.ASP复合驱技术发展现状与存在的问题
1.2 技术现状
1.ASP复合驱技术发展现状与存在的问题
1.2 技术现状
1.ASP复合驱技术发展现状与存在的问题
1.2 技术现状
1.ASP复合驱技术发展现状与存在的问题
1.2 技术现状
1.ASP复合驱技术发展现状与存在的问题
1.2 技术现状
ASP复合驱油技术及相关理论
石油是21世纪工业国家发展的主要能源，并且在国民经济的建设中 起着举足轻重的作用。 在世界范围内，通过一次采油和二次采油，目前的石油采收率平均 在30%～60%之间，还有大部分原油留在地下，采出这部分原油必须探索 新的方法，即提高采收率技术（亦称三次采油技术）。 目前比较成型的提高采收率技术可划分为四类： ①热力驱（蒸气驱和火烧油层）；
1.ASP复合驱技术发展现状与存在的问题
1.1 发展历程 驱替过程中：需始终保持“最佳含盐度”和“最佳碱度”，则须在注 入时调节含盐量和碱量，但注入过程中的调节几乎不可能的。 1956年，R.C.Nelson和Doscher等人提出：在碱水中加入合成的表面 活性剂，以补偿在驱油过程中由于“最佳含盐度”和“最佳碱度”破 坏而造成的界面张力升高的问题。 本世纪20年代，M.De Groot申请活性剂采油的专利，所使用的活性剂 为混合物 ；
2.ASP三元复合驱配方体系筛选
2.1 表面活性剂的筛选
2.2 碱的筛选 2.3 聚合物的筛选 2.4 配方体系的确定 2.5 牺牲剂的选择 2.6 结论与认识
2. ASP三元复合驱配方体系筛选
2.2 碱剂的筛选
静 态 浸 泡 实 验
硅离子浓度，mg/L
1600
1.2wt%NaOH浸泡90天 1.2wt%Na2CO3浸泡90天
国提高采收率的主攻技术。
主要内容：
1.ASP复合驱技术发展现状与存在的问题 2.ASP三元复合驱配方体系筛选 3.ASP三元复合驱相关理论探讨
1.ASP复合驱技术发展现状与存在的问题
1.1 发展历程 1917年，美国F.Squire，向注入水中加入廉价的碱剂； 1925年，勃来德福油田，Na2CO3水溶液驱，结果令人失望。 美国，60个碱驱矿场试验，未达到商业化规模； 现场试验：采收率增幅有限，一般在2％左右（OOIP），最高不会超过 6％～8％（OOIP）。 原因：大量的碱耗、不适宜的流度比，最终造成很低的波及效率和驱 油效率。 60年代初：为提高波及系数，在碱水中加入聚合物——聚合物强化碱 驱或碱强化聚合物驱。 Tiorco公司最先进行先导试验，原油采收率增值达到26.4％ （OOIP）。 聚合物：降低驱油剂体系的流度，扩大波及效率； 碱剂： ①同原油中的酸性有机物作用而生成活性物，降低油/水界面 张力；②显著地降低聚合物在驱替过程中的损失。
1.ASP复合驱技术发展现状与存在的问题
1.2 技术现状
•复合体系界面特性的研究
达到超低界面张力体系配方研究（主要是磺酸盐类）；
界面张力的影响因素及变化规律； 动态界面张力现象。 •复合体系粘弹性的研究 复合体系的流度与驱油效率的关系； 活性剂对油水界面粘度的影响。
近10年
1.ASP复合驱技术发展现状与存在的问题
经 “八五”以来连续攻关，大庆已开展7个矿场试验，理论上的发展：
（1）ASP复合驱适应高酸值原油，同时也适应低酸值原油（酸值小于 0.1mgKOH/g原油），但不否认高酸值原油更易形成超低σ； （2）选择合适的破乳剂，在大庆油藏条件下，采出液破乳并不困难； （3）复合体系中的强碱会伤害油层并结垢，但同时可与地下原油形成 高粘乳状液，有利于降低流度比和提高波及体积，因此，可能部 分降低P用量； （4）选择合适的活性剂和合理的配方，可在较大的范围内与油藏流体
研究发现：各种不同的盐类同活性剂联合使用可以使油/水界面张力 降到最低值；同时，溶液中加入各种添加剂可减少化学剂的吸附损 失。
不同组分试剂的混合使用，推动了低油/水界面张力活性剂驱油技术 的产生。
1.ASP复合驱技术发展现状与存在的问题
1.1 发展历程 活性剂驱油技术发展过程中曾出现了两种观点： （1）高浓度（＞5％wt）小段塞（约3％～20％PV）； （2）低浓度（＜1％wt）大段塞（15％～60％或更大PV）。 每种体系构成：活性剂、助活性剂（低碳醇等），电解质等多种组分。 技术——成功； 经济——存在问题。 早期： 以胶束/聚合物驱为主段塞，为减少化学剂在驱替过程中的 损失，在注主驱段塞前注一个碱水预冲洗段塞；为了防止后续注入水对主 驱油段塞的冲稀，在主段塞之后注入一个聚合物溶液保护段塞。
C/C0
P
A S
PV
1.ASP复合驱技术发展现状与存在的问题
1.3 存在的问题
无法回答的问题：
①“超低界面张力的重要性”是以均质物理模型驱替实验为基础得 出的，而我国陆相生油的特点是地层的非均质性比较严重，界面 张力是否仍起关键的作用？
②在地面上经过优选、复配得到的超低界面张力驱油体系，在地 下经过稀释、吸附、滞留、沉淀、油水相分配、色谱分离等一系 列变化后，究竟能否继续保持超低界面张力状态，或者以超低界 面张力状态运移（发挥作用）的距离究竟有多远？