驱油剂调研报告

驱油剂调研报告

目录

1提高采收率与驱油剂概述.......................................................................... 错误！未定义书签。

1.1提高原油采收率的意义................................................................... 错误！未定义书签。

1.2驱油剂在提高采收率中的作用....................................................... 错误！未定义书签。2化学驱油剂的发展现状、应用、存在问题.............................................. 错误！未定义书签。

2.1聚合物驱油剂................................................................................... 错误！未定义书签。

2.1.1聚合物驱油的发展................................................................ 错误！未定义书签。

2.1.2目前我国聚合物驱油的现状................................................ 错误！未定义书签。

2.1.3聚合物驱油的应用 (3)

2.1.4聚合物驱技术现在存在问题................................................ 错误！未定义书签。

2.2表面活性剂驱油剂........................................................................... 错误！未定义书签。

2.2.1表面活性剂驱油的发展........................................................ 错误！未定义书签。

2.2.2常用驱油表面活性剂使用现状............................................ 错误！未定义书签。

2.2.3表面活性剂驱研究前景........................................................ 错误！未定义书签。

2.3碱驱油剂........................................................................................... 错误！未定义书签。

2.3.1碱驱的发展............................................................................ 错误！未定义书签。

2.3.2碱水驱主要的应用方法及特点............................................ 错误！未定义书签。

2.4复合驱油剂....................................................................................... 错误！未定义书签。

2.4.1复合驱问题的提出................................................................ 错误！未定义书签。

2.4.2二元复合驱 (8)

2.4.3三元复合驱 (9)

2.4.4复合驱油体系的深化:从三到二，从有碱到无碱 (9)

2.4.5 ASP三元复合驱技术中的几个问题.................................... 错误！未定义书签。

2.5几种新型的前沿驱油剂................................................................... 错误！未定义书签。

2.5.1超分子化学驱油剂................................................................ 错误！未定义书签。

2.5.2分子沉积膜驱油剂................................................................ 错误！未定义书签。

2.5.3纳米液驱油剂........................................................................ 错误！未定义书签。

2.5.4生物酶驱油剂........................................................................ 错误！未定义书签。3化学驱油剂新进展...................................................................................... 错误！未定义书签。4国内外化学驱油技术发展趋势.................................................................. 错误！未定义书签。

4.1国外化学驱油技术发展趋势........................................................... 错误！未定义书签。

4.2国内化学驱油技术发展趋势........................................................... 错误！未定义书签。

4.2.1聚合物驱大规模工业应用及配套技术................................ 错误！未定义书签。

4.2.2复合驱油技术及配套工艺技术............................................ 错误！未定义书签。

4.2.3高温高盐高粘高蜡等苛刻条件油藏聚合物驱技术............ 错误！未定义书签。

4.2.4泡沫复合驱油技术显示出良好的应用前景........................ 错误！未定义书签。

4.2.5扩大驱油剂的原料来源 (17)

4.2.6驱油剂与驱油强化剂共同发展 (17)

驱油剂调研报告

1提高采收率与驱油剂概述

1.1提高原油采收率的意义

石油作为极其重要的能源和化工原料，世界范围内的需求持续增长。尤其在我国，一方面国民经济发展对石油需求量的增长速度比以往任何时候都大；另一方面，我国的各主力油田均已进入高含水或特高含水开采期，开采难度增大，产量递减幅度加大，而且后备储量严重不足，石油的供求矛盾日益突出。2008年3月份的统计数据表明2007年中国石油进口量近2亿吨，中国石油和化学工业协会报告指出2009年中国石油进口量大约2.038亿吨。2010年3月中国国家能源局日发表的一份报告说，中国今年石油净进口量预计将达到2.1亿吨，比2009年增加5.5%。原油进口步伐呈现超速度。这对我国国民经济发展具有重大影响。

缓解石油供求之间日益突出的矛盾有两条有效的途径：一是寻找新的原油地质储量；二是提高现有地质储量中的可采储量，即提高采收率。寻找新的油田、补充后备储量是原油增产和稳产最直接、最有效的途径。多年以来，各油田在开发过程中也不断加大勘探力度，找到新的储量。但是，石油是一种不可再生资源，它的总地质储量是一定的，而且我国陆上石油资源的勘探程度已经很高，新增地质储量的难度越来越大，潜力越来越少。近年来，几个大油田新增地质储量多数都是丰度很低、油层物性差、开采难度大的油藏。在有限的原油地质储量中，其可采储量是一个变量。它随着开采技术的发展而增加，而且其潜力一般很大。石油是一种流体矿藏，具有独特的开采方式。在各种矿物中，石油的采收率是比较低的。在目前技术水平下，石油的采收率平均约在30%～60%之间。在非均质油藏中，水驱采收率一般只有30%～40%。也就是说，水驱只能开采出地质储量的一小部分，还有大部分原油残留在地下。如何将油藏中的原油尽可能的、经济有效地开采出来，是一个极有吸引力的问题，也是世界性的难题。与勘探新油田不同，提高采收率问题自油田发现到开采结束，自始至终地贯穿于整个开发全过程。可以说，提高采收率是油田开采永恒的主题。大庆油田是我国最大的油田，按现已探明的地质储量计算，采收率每提高一个百分点，就可增油5000 万吨。这对国民经济的发展具有极其重要的意义。

1.2驱油剂在提高采收率中的作用

通常把利用油藏天然能量开采石油的过程称为一次采油，把以补充地层能量为目的的采油方法称为二次采油。而通过注入其他其他流体和采用物理、化学、热量、生物等方法改变油藏岩石及流体性质，提高水驱后油藏采收率的方法称为三次采油。提高采收率（EOR）的定义为除了一次采油和保持地层能量开采石油方法之外的任何能增加油井产量，提高油藏采收率的方法。包括四大类：气体混相驱、热力采油、化学驱、微生物采油。驱油剂（oil-displacing agent）是广泛应用在石油开采过程中，用以提高原油采收率的助剂。2化学驱油剂的发展现状、应用、存在问题化学驱分为：聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱、复合驱。三次采油中，凡是向注入水中加入化学剂，以改变驱替流体性质、驱替流体与原油之间界面性质，从而有利于原油生产的所有方法都属于化学驱范畴。而对应的化学剂则称为聚合物驱油剂、表面活性剂驱油剂、碱驱油剂、复合驱油剂。

2.1聚合物驱油剂

聚合物驱是一种提高采收率的方法，在宏观上，它主要靠增加驱替液粘度，降低驱替液和被驱替液的流度比，从而扩大波及体积；在微观上，聚合物由于其固有的粘弹性，在流动过程中产生对油膜或油滴的拉伸作用，增加了携带力，提高了微观洗油效率。

2.1.1聚合物驱油的发展

聚合物驱技术由于其机理比较清楚、技术相对简单，世界各国开展研究比较早，美国于五十年代末、六十年代初开展了室内研究，1964年进行了矿场试验。1970年以来，前苏联、加拿大、英国、法国、罗马尼亚和德国等国家都迅速开展了聚合物驱矿场试验。从20世纪60年代至今，全世界有200多个油田或区块进行了聚合物驱试验。近年来，研制出具有耐温、耐盐、抗剪切的新型疏水缔合水溶性聚合物。它是聚合物亲水性大分子链上带少量疏水基团的一类水溶性聚合物。由于疏水基团的疏水作用以及静电、氢键或范德华力的作用而在分子间自动产生具有一定强度但又可逆的物理缔合，从而形成巨大的三维立体网状空间结构。其独特的性能越来越受到人们的关注。

2.1.2目前我国聚合物驱油的现状

目前，我国的大型油田，如大庆油田、胜利油田等东部油田都已进入开发末期，产量都有不同程度的递减，而新增储量又增加越来越缓慢，并且勘探成本和难度也越来越大，因此控制含水，稳定目前原油产量，最大程度的提高最终采收率，经济合理的予以利用和开发，对整个石油工业有着举足轻重的作用，而三次采油技术是目前为止能够达到这一要求的技术，国家也十分重视三次采油技术的发展情况，在“七五”、“八五”和“九五”国家重点科技攻关项目中,既重视了室内研究,又安排了现场试验,使得我国的三次采油技术达到了世界领先水平。目前的三次采油技术中，化学驱技术占有最重要的位置，化学驱中又以聚合物驱技术最为成熟有效。聚合物驱机理就是在注入水中加入高分子聚合物，增加驱替相粘度，调整吸水剖面，增大驱替相波及体积，从而提高最终采收率。

我国油田主要分布在陆相沉积盆地，以河流三角洲沉积体系为主，储油层砂体纵横向分布和物性变化均比海相沉积复杂，油藏非均质性严重，而且原油粘度高，比较适合聚合物驱。对全国25个主力油田资料的研究表明，平均最终水驱波及系数0.693，驱油效率0.531，预测全国油田水驱采收率仅仅为34.2%，剩余石油储量百亿吨。目前这些已经投入开发的老油田，大部分已经进入高出程度、高含水期，开展新的采油技术十分必要。国内自1972年在大庆油田开展了小井距聚合物驱矿场试验以来，我国的大庆、胜利、大港、南阳、吉林、辽河和新疆等油田开展了矿场先导试验及扩大工业试验。经过“七五”、“八五”和“九五”期间的共同努力，这一技术在我国取得了长足发展，其驱油效果和驱替动态可以较准确的应用数值模拟进行预测，聚合物已经形成系列产品，矿场试验已经取得明显效果，并形成配套技术。目前我国已经成为世界上使用聚合物驱技术规模最大，大面积增产效果最好的国家，聚合物驱技术成为我国石油持续高产稳产的重要技术措施。

2.1.3聚合物驱油的应用

1972年我国开始在大庆油田开始进行聚合物驱试验。大庆油田的油层特征是渗透率较高，油层温度较低（45℃），油层水的矿化度较低，基本满足聚合物驱条件。在1987年到1988年萨北地区现场试验的基础上，1990年又在中西部地区开始试验。这些试验获得了较高的经济效益，平均每吨聚合物增产原油150吨。大庆油田将聚合物驱油技术应用于整个油田，并建设生产聚丙烯酰胺工厂。大庆油田聚合物驱自1996 年投入工业化应用以来, 已经取得

了显著的技术经济效果。2002年, 大庆油田聚合物驱年产油量已经突破千万吨, 大庆油田三次采油技术以其规模大、技术含量高、经济效益好, 创造了世界油田开发史上的奇迹。聚合物驱技术已成为保持大庆油田持续高产及高含水后期提高油田开发水平的重要技术支撑。

胜利油田从1992年开始在孤岛油田开展了注聚先导试验，1994年在孤岛和孤东油田开展了注聚扩大试验，1997年进行了工业推广应用，均得到了明显的降水增油效果。到2001年底共实施聚合物项目15个，覆盖地质储量19700万吨，注入井749口，受益井1312口，已经累计增油474.36万吨，达到了年增油131万吨的水平。同时形成了一套完善的高温高盐油藏条件下聚合物驱配套技术，主要包括室内聚合物产品筛选及配方研究技术、方案优化技术、数模跟踪预测技术、矿场实施跟踪评价技术等。

大港油田从1986年开始对其主要油田,港西油田的一部分地层进行聚合物驱的先导试验，试验历时约两年半，增产效果比较明显。试验前产量为每天7吨，到1989年中期，每天为80吨，增产效果达到十倍以上。平均含水也有大幅度下降。试验表明，经济效益较为显著，平均1吨聚合物增产原油300吨。长远目标是把聚合物驱技术运用到整个油田。国内的其他油田也都进行了聚合物驱试验，以期望能成为特高含水油田降水增油、增加可采储量的有效途径之一。

2.1.4聚合物驱技术现在存在问题

目前聚合物驱技术已经相当成熟，但是也存在着很多问题。

聚合物注入油层后, 在高温条件下会发生热降解和进一步水解, 破坏聚合物的稳定性, 大大降低聚合物的驱油效果. 同时地层水和注入水矿化度低有利聚合物增粘. 因为水的矿化度高, 可导致聚合物的粘度降低, 增加聚合物的注入量, 从而增加成本, 不利于聚合物驱油的应用. 因此需在抗温、抗盐研究方面加大力度, 筛选出适合的添加剂, 使驱油剂不仅有较强的增粘性, 同时也有较好的稳定性。

目前，各大油田的研究方向大都放在新型廉价质优的聚合物研究上，疏水缔合物、改性聚丙烯酰胺等。目前胜利油田地质研究院就正在做适合高温高盐高矿化度地层的新型聚合物的现场试验。相信在不久的几年，聚合物驱技术的应用范围将会越来越广。

2.2表面活性剂驱油剂

表面活性剂具有双亲官能结构,当表面活性剂溶于水时,分子主要分布在油水界面上,可以降低油水界面张力。油水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,提高洗油效率。表面活性剂的驱油效果还表现在使亲油的岩石表面润湿性反转、原油乳化、提高表面电荷密度及油滴聚并等作用。表面活性剂驱分为稀体系和浓体系。浓体系指溶解或分散在水中的表面活性剂浓度大于2 %以上的体系。稀体系的表面活性剂浓度一般小于2 % 。

一般认为，能使原油采收率大幅提高的表面活性剂至少应具备以下条件：

能使原油与水的界面张力降至较低的程度，应低于0.01 mN/m~0.001 mN/m，具有适宜的溶解度、pH值、浊点和相持性;可降低岩层对原油的吸附作用;在储油层的环境中，能长时间保持理化稳定性，耐盐性好，对电解质不敏感;能与大部分的储油层接触，提高驱油率;具有可以接受的成本。

2.2.1表面活性剂驱油的发展

对强化采油的研究起源于20年代，从那时起，人们就试图将各种化学产品加到水中，碱当然成为首选。当然也进行过碱驱的矿场试验，但结果不佳。1932年，Bartell和Miller总结了化学驱油过程，并指出使用象Na2CO3、K2CO3之类的碱驱油，在实际应用时没有成功的先例。在20年代末30年代初，德格鲁特曾提出多环磺化物和木质素亚硫酸盐这类表面活性剂有

助于提高石油的采收率。这可能是第一次提出将表面活性剂应用到提高石油的采收率中。大约40年前，Reisber和Doscher首先建议将合成的表面活性剂加入到碱的水溶液中，以提高石油的采收率。60年代末70年代初，Taber，Sregemeir，Melose和Brandner确立了应用表面活性剂驱油的决定性条件，即只有油和表面活性剂水溶液间界面张力降到10.3~10.4才能应用表面活性剂驱油。Schuler等人发现在碱溶液中加入少量的表面活性剂可起到比单独表面活性剂和碱都要好的效果。Wilson的研究表明表面活性剂确实可以与原油产生超低界面张力。

表面活性剂驱油的研究有几个鼎盛时期，分别为二十年代、五十年代和七十年代。其中五十年代以就地生成的表面活性剂为主，七十年代则使用了石油磺酸盐等表面活性剂，并进行了许多矿场试验，但结果不尽如人意。或是因为不合理的配方，或是由于对地层条件的认识不足，还可能是没有矿场经验。但如果设计合理，操作得当，表面活性剂驱油在技术上是可以取得成功的。

在国内，黄宏度等人以大庆原油馏分为原料，通过氧化、皂化反应可制出石油羧酸盐，该石油羧酸盐具有良好的界面活性和驱油效率，并研究了石油羧酸盐体系的流度。国内很多研究单位从本地区的石油原料出发，合成石油磺酸盐，包括大庆减三线馏份油，克拉玛依的石油馏分，玉门油田的原油和馏份油。对石油磺酸盐体系的界面性能研究得也比较深入，大庆油田引进了美国的一种石油磺酸盐（ORS）正在进行矿场试验。李干佐等人详细研究了各种表面活性剂体系中相微乳液的形成和特性，为微乳液驱油提供了一定的理论依据，并对天然混合羧酸的三元复合驱体系进行了研究。大连理工大学以工业副产物木质素和重烷基苯为原料，合成了改性木质素磺酸盐和重烷基苯磺酸盐，同时进行了烷基芳基磺酸盐的研究，目前正在积极开展表面活性剂驱油的理论研究工作。

尽管表面活性剂的驱油历史已经很长了，并已取得了大量的研究成果，但由于表面活性剂的用量较大，驱油机理比较复杂，还有大量的工作要做。虽然有先导性试验成功的例子，但不能保证在其他油田也能获得成功。

2.2.2常用驱油表面活性剂使用现状

在表面活性剂驱油中，由于阳离子表面活性剂易于在地层发生吸附和沉淀，且不易与原油形成超低界面张力，所以一般不采用。非离子表面活性剂在三次采油中曾有较早的应用，前苏联曾使用过不同品种的烷基酚聚氧乙烯醚类表面活性剂用做驱油剂。我国也进行了一些非离子表面活性剂驱油体系的界面张力、吸附、模拟驱油等研究。阴离子表面活性剂在三次采油中是应用和研究最广泛的一种表面活性剂，主要包括石油羧酸盐、石油磺酸盐、重烷基苯磺酸盐和木质素磺酸盐。因阴离子表面活性剂价格便宜，最具工业化潜力。

2.2.2.1 石油磺酸盐

石油磺酸盐是六十年代开发出来的价格低、效率高的三次采油产品，人们对其合成、表征、性能做了较为深入的研究。实践中研究得最多的是以常减压二线（或）三线油品为原料磺化所得的产品。被磺化的是原料中的芳香成分，因而工业品一般是含有磺酸盐、未磺化油、无机盐的粘稠物。

由于其成分复杂，常用“当量”的概念来表征石油磺酸盐。一般认为当量高于450的石油磺酸盐为油溶性，低于350的为水溶性，在350-450之间的为油水两溶性。曾经认为高当量的组分是降低界面张力的有效成分，也容易被吸附；低当量的组分可以改善水溶性，中等当量的组分则可作为牺牲剂，因此宽当量的石油磺酸盐才具有较强的驱油特性。但宽当量的石油磺酸盐在地层中会发生色谱分离，引起表面活性剂组成的变化。

2.2.2.2 重烷基苯磺酸盐

重烷基苯是合成洗涤剂生产中的高沸点副产品，约占粗烷基苯产量的10%，价格较低，由于其中含有大量可以被磺化的芳香族成分，适当馏分的重烷基苯磺化物可以有效的用于三次采油。国内对重烷基苯磺酸盐的研究很重视，大连理工大学、北京化工大学和无锡轻工业大学等先后对重烷基苯磺酸盐驱油体系进行了研究。

2.2.2.3 石油羧酸盐

美国宾州大学使用烷烃气相氧化法制备了石油羧酸盐，报道说可以驱出40-50%的二次原油。黄宏度等人利用大庆原油的几种馏分油为原料进行气相氧化，氧化物经皂化得石油羧酸盐。该表活剂可以在较宽的盐浓度范围和不同的纯烃及大庆模拟原油产生超低界面张力，且具有较好的抗二价阳离子的能力。

2.2.2.4 木质素磺酸盐

作为造纸工业的副产物，木质素废液或被排放到江河中，或被低值利用，现已引起人们的广泛关注。研究表明木质素极其黑液可以被应用到三次采油中。早在1931年，DeGroot和Monson就取得了注木质素采油的专利；70年代末80年代初，Kalfoglou对木质素做牺牲剂进行了大量的研究；同时期，Neale和Hornof等人对木质素的界面活性及其与石油磺酸盐的复配进行了系统的研究，认为木质素磺酸盐与石油磺酸盐存在有利的协同效应；80年代末90年代初，Texco公司的研究人员将亲油基团引入到木质素分子中，以增加其亲油活性。

2.2.3表面活性剂驱研究前景

表面活性剂驱油的研究包括可商业化表面活性剂的筛选和驱油机理的研究两个方面。由工业副产物生产驱油剂，具有价格和环保的双重优势，是一个很有前途的发展方向。但象其它驱油剂一样，在具体应用时还存在许多不确定因素，从而使表面活性剂驱油的风险性很大，因此理论研究必需先于应用。只有从机理上阐明采收率的提高，才能应付各种复杂的矿藏条件和具体应用情况。现在普遍认为超低界面张力是提高采收率的最主要原因，而影响超低界面张力的原因很多，所以这方面的研究很受重视，可以说理论研究主要集中在对超低界面张力的说明上和成因上。扎实的理论研究工作才能尽量减少实际应用中的变数，为提高原油产量打下牢固基础。

2.3碱水驱油剂

碱驱是以碱剂的水溶液作驱油剂的提高原油采收率。它也叫碱溶液驱或碱强化水驱。对于原油中含有较多有机酸的油层可以注入浓度为0.05%~4%的NaOH、Na2CO3等碱性水溶液，在油层内和这些有机酸生成表面活性剂的方法称为碱水驱。单纯碱水驱的采油机理十分复杂，可由降低油水界面张力，产生润湿性反转、乳化、乳化夹带、自发乳化和聚并以及硬膜溶解等机理采出残余油。

2.3.1碱驱的发展

注碱法(碱水驱)是阿尔汉格尔斯基和日耳凯维奇在20年代开始研究的。

四十年代初期在阿塞拜疆，吕进行研究的结果曾发现，使用弱碱性地层水(主要是碳酸氢钠溶液)驱替含有大量环烷酸(0.1％－2.6％)的原油，比那些注入硬型地层水或海水的地区的原油采收率要高3％一15％。在阿塞拜疆油田上进行了注天然弱碱水方法的矿场试验。那时，由于天然碱水资源的限制而末获得应有的发展。

美国Wittier油田于1966年开始进行注NaOH碱水驱的现场试验。在进行矿场试验的过程中也用示踪剂进行了研究。研究结果表明，注入苛性碱溶液之后，高渗透带的水力传导系

数几乎没有减少。

碱驱油技术是三次采油技术中研究应用最早的，人们对碱水驱进行深入研究是因为碱刑要比表面活性剂便宜得多。但由于碱耗和其可操作碱浓度范围过窄，粘性指进、结垢等原因，矿场试验几乎没有成功的先例，一直没有形成规模应用。

2.3.2碱水驱主要的应用方法及特点

2.3.2.1苛性钠溶液驱油法

苛性钠溶液主要是为了驱替高活性原油。采用这种试剂能在一定条件下提高波及效串和驱油效率。提高驱泊效率依靠急剧降低“石油—碱溶液”相界面上界面张力，而波及效率的提高则是由于在产层内形成乳化液的缘故。

该方法可应用于油田开发的任一阶段。但是在开发的早期采用此方法能达到最好的效果，此时由于原油的乳化作用，在提高驱油系数酌同时也增加了产层受该法作用的范围。

苛性钠溶液的浓度，要根据能在“原油—碱溶液”界面上达到最小的界面张力值来选择。同时要考虑到碱在产层岩石中的吸附量和与地层水中的盐发生作用所需要的碱量。对于不同的条件，这个浓度变化的范围可能极为广泛(从0.05％到1％-2％)。

苛性钠溶液是用钙和镁盐含量不大于0.12mol／1的淡水配制的。海水和地层污水只有淡化之后或利用化学剂将钙和镁盐沉淀后方可使用。

溶液段塞的大小可以按照油井泄油范围内产层孔隙体积的10％-25％来考虑。段塞的大小与产层的非均质程度有关，对于均质油层大致为10％-1s％，对于层状非均质油层则约为l5％一25％。在多并排开发系统中(尤其是五排的)段塞的规模可能还要大一些。

2.3.2.2含食盐的苛性钠溶液驱油方法

该方法主要用于超活性原油油田的开发。研究发现，水中具有食盐(Nacl)能使“原油—苛性钠溶液”的界面张力降到所要求的水平(0.01mN／m)。所需要的最低苛性钠浓度明显降低，当水中含有2.2mg／l食盐时，可以使苛性钠的最低浓度降低10倍。

苛性钠溶液和食盐的浓度可根据使“原油—溶液”相界面上的界面张力降到0.0lmN／m以下并使苛性钠和食盐达到最低耗量的目的加以选择。苛性钠和食盐溶液段塞的大小同样可根据其非均质程度为产层孔隙体积的l0％一25％。

2.3.2.3含硅酸钠的苛性钠溶液驱油方法

对于开发活性或低活性原油的油田，不能够把希望寄托在急剧地提高驱油效率上。在此清况下，必须提高驱替前线上原油的乳化程度。硅酸钠是—种较好乳化物质。采用含硅酸钠的苛性钠溶液能提高产层(尤其是非均质产层)的原油采收率，主要是因为高粘度的稳定的乳化液能增加产层的波及效率。

溶液中的硅酸钠浓度可从0.05％到2％，而苛性钠浓度则从0.05％到0.5％。这些数值对以通过接近地层条件的实验室研究加以确定。溶液段塞的规模为产层孔隙体积的10％－25％，也可造成梯级状的溶液段塞。据推测，梯级状的段塞是比较有效的，因为头一批碱溶液主要是与地层水和岩石的泥质胶结物发生反应。

2.3.2.4热碱水驱方法

实验资料所指出的，在注碱水溶液之前预先向地层注热裁体就能够通过加热而驱替出低渗透夹层中的油以及建立碱与原油开始接触的表面。注热碱水驱与普通的碱水驱相比有它自己的特点，这些特点在于强化了注碱水机理的全部过程。

研究结果表明，一般方式的热碱水驱的效果取决于具体原油向碱水溶液之间相互作用的特点。因此定性上这些作用方法可能有以下不同的结果：降低相间界面张力；形成不稳定的乳化液；形成很高粘度的“油包水型”乳化液；形成不稳定的低粘度的“水包油型”乳化液，这种乳化液在注热碱水溶液的过程中，当温度和含盐量增高时会被破坏；形成低粘度细分散的乳化液，在进行热碱水驱过程中能保持自己的稳定性。

此外，在论证热碱水驱的工艺参数时还必须考虑随着温度的增高同储层岩石作用的碱耗量会大大增加。因此，最优的注入温度应当根据采收率的增加和具体储层条件下所需要碱量之间的关系来确定。

2.4复合驱油剂

2.4.1复合驱问题的提出

为提高石油采收率，对于驱油机理的研究显得十分必要。就化学驱而言，经典的方法有聚合物驱油、表面活性剂驱油和碱水驱油等。聚合物驱油就是通过向井下注入高分子聚合物水溶液，控制和改善流度比(注入液流度与原油流度之比)，提高波及效率(注入液接触到的油层体积与油层总体积之比)以采出更多的原油。表面活性剂(包括稀体系和浓体系)驱油机理十分复杂。碱水驱油则是通过碱水与原油中的酸性活性组分相互作用，就地生成表面活性物质，使油水之间的界面张力大幅度降低，原油被乳化、富集，然后采出。从当前化学驱的发展趋势来看，己不是单纯的聚合物驱、表面活性剂驱和碱驱，而是彼此相互结合。多种化学剂(多元)复合可产生某种协同效应，使得界面张力在非常低的化学剂浓度下大幅度降低，从而大大降低残余油饱和度。这种协同效应的效果远远大于单元驱的效果。而这正是复合驱的最重要特征。即复合驱是指两种或两种以上驱油成分组合起来的驱动。驱油成分指化学驱中的主剂（碱、活性剂、聚合物）。它们按不同用量、方式组合成复合驱。

影响复合驱驱油效果的因素包括：地质因素(油藏非均质性)、物化参数(界面张力、残余油饱和度、碱耗及化学剂吸附、驱替液粘度等)、起始条件、操作参数等。其中，界面张力是影响驱油效果的最重要因素之一。

2.4.2二元复合驱

二元复合驱工艺技术是将聚合物与表面活性剂两者相结合,以表面活性剂为主,降低体系油水界面张力,通过添加聚合物,使体系粘度增大,扩大水驱波及体积,从而更好提高复合体系的驱油效果,是目前提高原油采收率的一种比较有效的技术。

2.4.2.1国内二元复合驱技术应用现状

大庆油田、胜利油田、辽河油田相继开展了二元复合驱工艺技术的理论研究和实践推广。2003年9月,胜利油田率先在孤东油田七区西南部Ng54-61层进行了二元复合驱工业化试验,标志着胜利油田成为国内第一个将二元复合驱工艺技术进行工业化应用推广的油田。截至2008年底,孤东油田七区西南部实验区快中心井区已累计增油10万吨,提高采收率14.7%;整个试验区已累计增油20.1万吨,提高采收率7.25%。

辽河油田于1993年3月在锦16块东区开展了聚合物驱地面工艺试验,由于注入聚合物溶液粘度剪切幅度较大,实际的动态反映效果差,围绕这些问题进行分析研究,找出原因,采取针对性措施,试验效果不断改善。

1996年,辽河油田兴28块开展了“聚合物-碱”二元复合驱先导试验, 已取得较好效果。其中, 兴1井综合含水由98.4%降为85.6%,产油由0.9t/d上升到14.5t/d。外围观察井同样取得良好效果,兴191井综合含水由98.2%降为74.9%,产油由2.2t/d上升到14.2t/d。2000年,在曙

22号注聚站开展了“聚合物+碱”二元复合驱工业化地面试验,为辽河油田二元复合驱工艺技术的应用打下了夯实的基础。

2007年,针对辽河油田锦16块在水驱后进入双高开采阶段,现有技术无法提高采收率情况,对二元复合驱工艺技术进行了大规模理论试验论证和调研,通过对地层储油层的分析和数据模拟,确定了采用“聚合物-表面活性剂”二元复合驱工艺技术对该区块进行三次采油开发的方案。2010年已在锦16块开展二元复合驱工业化试验,为该技术在辽河油田各区块推广应用奠定基础。

2.4.2.2二元复合驱技术发展前景

通过近20年对三次采油技术的论证和试验,结合各油田实际情况,形成了以聚合物驱、“聚合物-表面活性剂”二元复合驱两种主要的三次采油技术。聚合物驱作为一种成熟的三次采油技术,在大庆、辽河油田各区块得到了广泛的应用,但是由于该技术本身的限制,通常只能提高采收率7 %～10 %,聚合物驱后油层中仍有50 %以上的原油未被采出,为了提高采收率,在聚合物驱的基础上,发展出了二元复合驱和三元复合驱两种工艺技术。但是三元复合驱中的主要成分“碱”在硬水质情况下,容易结垢堵塞管道设备,因此该技术在某些油田开展受到了水质的严重制约。综合聚合物驱和三元复合驱的优势,在聚合物驱的基础上增加了表面活性剂、在三元复合驱的基础上取消了碱,形成了适合油田实际情况的“聚合物-表面活性剂”二元复合驱工艺技术。

“聚合物-表面活性剂”二元复合驱工业化试验的开展具有重要意义。该技术的成功应用,可以为油田降水增油、盘活老区块、增加可开采储量做出重要贡献。

2.4.3三元复合驱

碱/活性剂/聚合物（ASP）三元复合体系驱油技术产生于80年代初，它以多种驱替剂的协同效应为基础。目前在室内实验和矿场试验研究中常用的驱替剂有: 碱剂(A) ,表面活性剂(S) ,聚合物(P) ; 三者协同使用就是碱剂- 表面活性剂- 聚合物驱(ASP) 。此驱油技术即是三元复合驱。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。

2.4.4复合驱油体系的深化:从三到二，从有碱到无碱

尽管三元复合驱技术收到明显效果，但实践表明：某些适合化学驱的区块地层水中的钙、镁离子含量高，丰富的钙、镁与三元复合驱中的碱结合产生沉淀。由此带来的严重的结垢问题是三元复合驱技术推广的致命伤。理论上讲，二元复合驱油既具有聚合物驱的优势，又有表面活性剂驱降低油水界面张力、提高洗油效率的功效。但二元复合驱较之三元少了“碱”的作用，现有的表面活性剂降低界面张力的能力不尽如人意。如何靠表面活性剂使原油水界面张力进一步下降，把残余油“强洗出来”，成为又一个难题。

为破解这一难题，科研人员通过活性剂与原油构效关系和复配增效机理研究，提出用阴

离子表面活性剂与非离子表面活性剂进行复配，解决了无碱复合体系表面张力较高的问题，从而研制出二元复合驱油体系。这一体系降低界面张力程度与三元相近，驱油试验每吨聚合物增油高于三元复合驱。胜利油田科研人员通过活性剂与原油构效关系和复配增效机理研究，提出用阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂进行复配，研制出二元复合驱油体系，已进入工业化推广阶段，成为国内二元复合驱油技术的领跑者。

深化二元复合驱油机理研究，针对不同单元的具体特点，研究高效二元复合驱配方，扩大应用范围，研发耐温抗盐驱油剂，将二元驱技术推广到Ⅲ类高温高盐油藏是石油工作者今后的目标。

2.4.5 ASP三元复合驱技术中的几个问题

从机理上看，ASP复合驱应该兼具碱驱、表面活性剂驱、聚合物驱之长，并且具有三种组分之间的协同效应。目前我国在ASP三元复合驱研究中取得的成果和大量矿场试验结果均表明，ASP复合驱的确具有很高的驱油效率，总采收率可在水驱基础上提高20%左右。就提高采收率而言，这的确是一项很具吸引力的技术。但是在矿场试验中也暴露出一些经济与技术上的问题。

（1）表面活性剂的筛选与研制

ASP复合驱在经济上能否过关，关键之一是表面活性剂。ASP复合驱技术工业应用对表面活性剂的要求是即要高效又要廉价，这的确是一个世界级的难题。化学剂费用是影响化学驱经济效益的关键，也是当今世界EOR技术不能工业化推广的重要原因。我国在“八五”、“九五”期间始终将国产化高校、廉价表面活性剂的研究作为重点攻关项目。常用的驱油表面活性剂可分为三类：

①石油磺酸盐：大多数用于EOR的表面活性剂配方中都含有石油磺酸盐。生产石油酸盐是原料润滑油经磺化除去芳香成分生产白油的副产品。由于对润滑油的需求有限，石油磺酸盐的供应短缺、货源不足。

②合成磺酸盐：这些磺酸盐价格比较高，但驱油效果更好。

③氧乙烯基磺酸盐：这类活性剂具有较强的抗盐能力。虽然历经十余年的攻关，也取得了不少成果。驱油用表面活性剂距高效廉价、国产化还有相当一段距离，还有许多问题需要研究。今后的研究方向：

①扩大活性剂的原料来源。目前，生产表面活性剂的原料已经扩大至煤、页岩、微生物和工业废液等，如由煤加氢裂解产生的粗柴油或由煤焦油分馏得到的杂酚油，因含芳烃成分较多，是理想的制备磺酸盐型活性剂的原料；由微生物经新陈代谢得到的生物表面活性剂已用于驱油；由造纸厂废液得到的木质素磺酸盐可通过改性而用于驱油。

②利用化学剂的协同效应。驱油化学剂一般是复配使用。而且，复配使用的效果往往优于同条件下单一化学剂效果的加和──协同效应（或称超加和效应）。

如单纯的石油磺酸盐和碱的水溶液与原油间的界面张力分别为5.5 mN/m和2.1 mN/m，而将二者复配后，界面张力可降至0.02 mn/m。合理地利用协同效应可降低活性剂用量，提高驱油效率──由此引发的一个基础理论问题就是，复合体系中化学剂相互作用机理──从分子水平上设计和优化协同效应。

③开发具有综合功能活性剂。活性剂的功能有多种，如驱油增粘、杀菌、缓蚀、稳定粘土、抑制蜡晶析出、乳化降粘。把这些功能结合起来，是驱油用活性剂开发的一个重要方向。

(2)减少化学剂的损失

在驱油过程中，化学剂在油藏孔隙中的吸附、滞留，使其中相当一部分损失在注入井附近的无效驱油区内。尤其是表面活性剂的损失更为严重，知致使驱油体系到达有效驱油区后的性能大幅度降低。在“九五”期间，我们针对大庆油田做了大量的研究工作。减少表面活

性剂损失的基本思路是：①筛选一种廉价的化学剂（无机物或有机物──钙皂分散剂有机磷酸盐，木质素，磺酸盐）作为牺牲剂，预吸附；②通过对注入方式的优化设计，提高驱油体系中表面活性剂的有效利用率。很有效，但还有很大的改善潜力。这个问题的进一步改善，有待于理论（化学剂与岩石表面相互作用机理）和技术思路的突破。

(3) 抑制复合体系的组分分理（色谱分离）

在室内实验和矿场试验中，都发现复合体系在孔隙介质中运移和驱油过程中发生明显的组分分离。造成组分分离的原因是复合体系中各组分的分子量不同，与孔隙表面的相互作用特性不同。由于组分分离，复合体系的协同效应（起加和效应）肯定会被弱化。目前，对于复合体系在油藏中的组分分离现象已得到了公认，但是，对于它对驱油效果的影响却仍存在很激烈的争论。

(4) 防垢、除垢

在三元复合驱矿场试验中，一个最为突出的问题是采油井井筒结垢，非常严重，检泵周期为一个月左右。如果这个问题不解决，三元复合驱技术就不能进入工业化应用。通过对垢的分析检测，主要成分是SiO2。这说明，体系中的碱将油藏骨架溶解了，对油藏的伤害不容忽视。目前，在矿场试验中，除垢问题还没有很好的办法。

(5)采出液处理

三元复合驱采出液乳化严重，而且其乳状液的结构非常复杂，硬化困难，采出液处理的成本高。经过“九五”的科研，现在我国已经开发出了一些高效破乳剂。今后的主攻方向是：即高效又廉价的硬乳剂与方法。

2.5几种新型的前沿驱油剂

2.5.1超分子化学驱油剂

聚合物HPAM驱油是目前我国一种重要的三次采油方法，但HPAM也存在一些缺点，它不适合高温、高矿化度油藏，而我国具有提高原油采收率潜力的大多属于该类油藏，因此，耐温抗盐聚合物的研究一直是人们攻关的重点。针对普通聚合物HPAM的一些缺点，国内外广泛开展了一系列新型聚合物的研究，例如：超高分子量HPAM的开发研究、水溶性两性聚合物的研究以及疏水缔合水溶性聚合物的研究等等，这些研究的目的是开发一类在高温高盐条件下具有较高提粘能力的聚合物。这些研究虽有一些进展，但离实际要求还有一些距离。

某单位利用超分子化学原理设计合成了一类驱油剂（称为超分子化学驱油剂），该类驱油剂不注重在传统驱油剂指标上达到最优，例如聚合物类产品高的粘弹性，表活剂类产品的超低界面张力，而是着重考虑驱油剂分子间的作用，以及驱油剂与地层和油层之间的相互作用，以此来达到较好的驱油效果，室内物模试验表明它确实具有良好的驱油效果，而且具有良好的耐盐性。

超分子化学驱油的主要机理有以下两点：（1）与地层的超分子化学作用降低了水相平均孔隙尺寸及渗透率，增加了驱替液流动时的附加流动阻力，提高了波及体积；（2）与原油之间的超分子化学作用使驱替液具有较高的粘滞力，提高了洗油效率。而聚合物的驱油机理主要是提高驱替液的波及体积，表活剂的驱油机理是提高洗油效率。

本项目所设计合成的超分子化学驱油剂具有较低的生产成本，其售价低于聚合物HPAM 的价格；在一般油藏条件下，其与聚合物HPAM相比具有相当的驱油效果；超分子化学驱油剂的概念为耐温抗盐驱油剂的设计提供了一种新的思路，超分子驱油剂的耐盐性远高于聚合物及表活剂。

2.5.2分子沉积膜驱油剂

分子沉积膜驱油技术是以水溶液为传递介质，膜剂分子依靠静电相互作用为成膜动力，膜剂有效分子沉积在呈负电性的岩石表面，形成纳米级超薄膜。由于能够改善岩石表面润湿性及较高的分子量，因此分子沉积膜同时具有聚合物驱和表面活性剂驱的特点，是一项新兴的提高采收率技术，该技术对于提高老油田注水开发效率和最终采收率有重要意义。本文采用缩合聚合机理在环氧氯丙烷和二甲胺(二丁胺)摩尔比为1，60℃下反应5-6h，得到产物的阳离子度接近100％，是一种线型直链聚合物表面活性物质MD-1膜剂分子；采用自由基聚合与开环聚合同时进行方式在环氧氯丙烷和二甲胺(二丁胺)摩尔比为1.5：1，两种单体的浓度为50％，65℃下，反应5h，得到产物阳离子度接近24％，是一种带有支链的聚合物型表面活性物质MD-2膜剂分子。利用表面张力测定仪和接触角测定仪作为评价工具，评价了MD膜剂的性能，确定了MD膜剂的最佳浓度是800mg／l；界面张力降低幅度不大，在同一数量级上；不管是亲油表面还是亲水表面，MD膜剂吸附后表面都向亲水转变；而且吸附损失小。本文通过单岩心流动驱替实验和双管并联岩心弱凝胶／MD膜剂复合驱油实验研究了MD膜剂提高原油采收率的机理，MD膜剂能够提高微观洗油效率。

2.5.3纳米液驱油剂

纳米液是由纳米剂（纳米材料—表面活性剂）分散于水中的纳米液滴构成的溶液。纳米液驱油是一种新兴的采油技术，它以水溶液为传递介质，在水中形成几百个到几十个甚至几个纳米的小颗粒，具有很大的比表面积和表面能，大大降低了油水界面张力，使得注入流体在冲刷孔隙的过程中，使原油易于剥落成小油滴，而被驱替液驱替出来。另一方面，纳米液的颗粒对小孔道有暂时堵塞作用，从而扩大了波及体积，使未被波及到的原油驱替出来以达到提高采收率、降压增注的目的。

2.5.4生物酶驱油剂

生物酶是由生物体产生的具有生物催化功能的生物大分子。通过诱导和自发渗吸作用进入微观孔道，清洗、剥落、油膜，洁净油砂，降低原油与岩石的亲和力。生物酶制剂具有非常高的剥离固体粒子表面碳氢化合物（油）的能力，其作用过程是一种生物化学催化反应，能够快速的把碳氢化合物和它的附着物分开。当生物酶制剂被注入地层后，利用其本身的生物酶等多种成分特有性能，解除各种堵塞，疏通干净多条渗流孔道，诱导、激活、聚并成油流带，驱替干净生物酶制剂所波及区域的油，同时改善稳定产油口袋的岩石性能，通过解堵和诱导驱替双重作用尽可能激活油井最大效能。也就是说：通过生物酶制剂的作用，使近井堵塞区域的渗流效率大大提高，使油井产油口袋（近井地带）尽可能长的时间里，不断保持充分且畅通的油流和丰富储油量，发挥油井开采的最大产能，利用生物酶及其活性物质的激活催化作用，促进化学作用快速进行，多种活性物质快速将油垢从堵塞处剥离、降解稀释；剥落和解除堵塞的垢质经降解、降粘稀释后同其它分散油快速聚并，形成稀释油墙，油流带；其中包括将乳化的死油和中断的死油诱导聚并形成连续的稀软油流带，通过孔喉。

其在石油开采领域的应用目前主要体现在：用于驱油，提高原油采收率；可应用于地层压力、孔隙度、渗透率良好，同层邻井产量较高，而自身产量低的井，利用生物酶可以打开新的出油通道，使该井达到或接近同层邻井的产量。可用于三次采油以后，用以解决在产量大幅度下降后，剩余油的采出问题。可应用于因长期注含油污水造成地层堵塞，注水困难的注水井，注入生物酶制剂后，可以降低注水压力，提高注水量。

3化学驱油剂新进展

耐温抗盐聚合物是化学驱用驱油剂研究的热点之一。化学驱油剂近年来的新进展主要也集中在耐温耐盐单体共聚物、两性聚合物、疏水缔合聚合物、多元组合共聚物和梳形聚合物

这五类三次采油用驱油剂的研制开发上。

（1）耐温耐盐单体共聚物

耐温耐盐单体共聚物的研制主导思想是研制与钙、镁离子不产生沉淀反应、在高温下水解缓慢或不发生水解反应的单体，如2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(Na-AMP S)、N-乙烯吡咯烷酮(N-VP)、3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸钠、(Na-AMB)、(N-乙烯酰胺)、(N-VAM)等，将一种或多种耐温耐盐单体与丙烯酰胺共聚，得到的聚合物在高温高盐条件下的水解将受到限制，不会出现与钙、镁离子反应发生沉淀的现象，从而达到耐温耐盐的目的。

研究表明，当聚丙烯酰胺的水解度小于40%时，聚丙烯酰胺在盐水中的粘度随水解度的升高而增大，溶液中的聚丙烯酰胺遇钙、镁离子不会产生沉淀；当聚丙烯酰胺的水解度大于40%时，聚丙烯酰胺在盐水中的粘度随水解度的升高而降低，溶液中的聚丙烯酰胺与钙、镁离子发生沉淀。

根据这一原理，解决聚合物的抗温抗盐问题，要求耐温耐盐单体占聚合物含量20%~60%(根据温度的不同而定)。这类聚合物能够真正做到长期抗温抗盐。但按现有的生产条件(合成原料、合成方法、生产工艺)得到的耐温耐盐单体成本太高，聚合活性远低于丙烯酰胺，聚合得到的共聚物分子量低、成本高，只能少量用于特定场合，大规模用于油田三次采油在经济上难以承受，还必须进行大量的攻关研究，降低耐温耐盐单体的生产成本，提高单体的聚合活性。

（2）两性聚合物

两性聚合物是在聚合物分子链上同时引入阳离子和阴离于基团。在淡水中，由于聚合物分子内的阴、阳离子基团相互吸引，致使聚合物分子发生卷曲。在盐水中，由于盐水对聚合物分子内的阴、阳离子基团相互吸引力的削弱或屏蔽，致使聚合物分子比在淡水中更舒展，宏观上表现为聚合物在盐水中的粘度升高或粘度下降幅度小。

根据这一研制思想，两性聚合物满足大分子净电荷为零或分子链上正负电荷基团数目相等时，可使聚合物在不同矿化度盐水中的分子舒展状况变化不大，因而粘度的变化也较小，表现出抗盐的性能。但由于发生分子内阴、阳离子基团的内盐结构，溶解性能较差，而且油田三次采油用聚合物要求增粘能力很强，只有丙烯酰胺单体参与共聚，才能经济地达此目的。含丙烯酰胺的两性聚合物溶液随着老化时间延长，阴离子度(水解度)不断增大，分子链上正负电荷基团数目出现不相等，分子链的卷曲程度随矿化度增大而增大，溶液粘度大大下降，抗盐性能逐步消失。

更值得重视的是，两性聚合物的阳离子基团会造成聚合物在地层中的吸附量大幅度增大，聚合物大量吸附在近井地带，严重影响三次采油效率，增大三次采油成本。可见，两性聚合物的抗温抗盐应用是有条件的，并不适用于油田三次采油领域。

（3）疏水缔合聚合物

疏水缔合聚合物是指在聚合物亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物，其溶液特性与一般聚合物溶液大相径庭。在水溶液中，此类聚合物的疏水基团由于疏水作用而发生聚集，使大分子链产生分子内和分子间缔合。在稀溶液中大分子主要以分子内缔合的形式存在，使大分子链发生卷曲，流体力学体积减小，特性粘数(η)降低。当聚合物浓度高于某一临界浓度(临界缔合浓度)后，大分子链通过疏水缔合作用聚集，形成以分子间缔合为主的超分子结构-动态物理交联网络，流体力学体积增大，溶液粘度大幅度升高。小分子电解质的加人和升高温度均可增加溶剂的极性，使疏水缔合作用增强。在高剪切作用下，疏水缔合形成的动态物理交联网络被破坏，溶液粘度下降，剪切作用降低或消除后大分子链间的物理交联重新形成，粘度又将恢复，不发生一般高分子量的聚合物在高剪切速率下的不可逆机械降解。

疏水单体主要有油溶单体、两亲性单体(同一单体中含疏水基团和亲水基团)，将疏水单

体与丙烯酰胺共聚得到疏水缔合聚合物。因此，采用少量疏水单体与丙烯酰胺共聚得到的疏水缔合聚合物，可以出现经济高效增稠盐水的现象，这一特性使得疏水缔合聚合物的研制成为热点研究课题。

西北大学研发人员通过研究用氟碳链改性聚合物,与相同长度的碳氢链相比具有更低的内聚能密度和表面能,其疏水缔合作用比碳氢链更强。同时在结构中引入磺酸基团可以改善聚合物的耐盐性。从而合成了超临界CO2下含氟疏水缔合聚合物驱油剂。经过大量的试验探索，国内已经合成出了疏水缔合聚合物系列样品的粉剂，经性能评价实验表明，在温度

<100℃，矿化度<100000mg/L，疏水缔合聚合物在盐水中的增稠能力明显比目前国内外超高分子量聚丙烯酰胺在盐水中的增稠能力高，能够满足油田三次采油用聚合物的要求。

(4)多元组合共聚物

综合考虑以上三类聚合物的特性，设计聚合物分子使其同时具有以上两类或三类聚合物的特点，即将阳离子单体、阴离子单体、耐温耐盐单体、疏水单体、阳离子疏水单体分别进行组合共聚，这是目前国内外最热门的研究课题。

(5)梳形聚合物

梳形聚合物的研究只有十多年的历史，研制的主要标是想解决高分子表面活性剂由于分子量高、分子内及分子间易于相互缠结、不易在表/界面上排列、难以在表/界面上吸附以及高分子表面活性剂分子量仍不高的问题。梳形聚合物的研制思路是在高分子的侧链同时带亲油基团和亲水基团，由于亲油基团和亲水基团的相互排斥，使得分子内和分子间的卷曲、缠结减少，高分子链在水溶液中排列成梳子形状。

根据文献调研分析和从事耐温耐盐聚合物研究的经验，罗健辉认为采用仿照生物聚合物的分子结构，设计合成抗盐聚合物结构有发展前途。增大聚合物分子链的分子结构的规整性，使得聚合物分子链的卷曲困难，分子链旋转的水力学半径增大，增粘抗盐能力得到巨大提高。这种提高聚合物抗盐能力的原理，正好与梳形聚合物的研制思路有极类似之处。

4国内外化学驱油技术发展趋势

4.1国外化学驱油技术发展趋势

自20世纪80年代美国化学驱达到高峰以后的近20多年内，化学驱在美国运用越来越少，特别是表面活性剂驱几乎停止。2000年170个三次采油项目中，化学驱项目10个，仅占5.9%，化学驱原油产量1658bbl/d，占三次采油原油产量的0.2%。2000年与1998年相比，虽化学驱项目减少了一个，但原油产量却有大幅度的增加，由139bbl/d增加到1658bbl/d，这说明美国化学驱的应用规模近年有明显的扩大。

美国在应用聚合物调剖方面有较大发展。在深度调剖堵水方面已见到良好的效果，它已不再是单纯的增产措施，在一定条件下它可以代替聚合物驱，或与聚合物驱结合使用，使聚合物驱获得更大的成效。其中新的深度调剖体系(胶态凝胶CDG)近几年受到普遍关注，多数矿场试验获得成功。例如，在有高渗透层窜流的非均质油藏Ash单元，应用非交联聚合物、胶态分散凝胶CDG和整体凝胶三阶段处理的工艺技术，共注入聚合物和凝胶溶液0.262PV，增油235000~385000bbl，提高采收率17.2%OOIP，工艺成本为＄0.91~＄1.49/bbl。尽管美国的化学驱应用规模在三次采油占的比例很小，但美国能源部对提高采收率的基础研究仍十分重视：①重点放在流体深部转向技术上，即凝胶或沉淀型调剖上。②加强了在高分子物理、高分子化学、流变学等学科上的研究，表面活性剂-聚合物的相互作用、吸附损失等界面化学问题一直在进行理论研究。③在化学剂合成领域开发了多种耐温耐盐聚合物，在表面活性剂合成方面向高效廉价、耐温、抗盐方向发展。④通过识别诊断和图象系统研究油藏岩石性质和岩石、流体相互作用对采油过程的影响，并探讨如何应用新认识提高采收率。

国外近年还提出了一种新的低成本化学驱技术——微生物-三元复合驱提高采收率技术。这项技术是基于微生物可以改变原油，产生酸性物质，并在油水界面上被碱混合物中和，对三元复合驱不起作用的原油应用该技术是一项经济有效的创新技术。应用微生物和三元复合驱技术进行的岩心驱油试验表明，微生物驱和三元复合驱结合技术的原油采收率比单独微生物驱和单独三元复合驱都高。

值得指出的是，由于化学驱技术的发展进步和高油价的有利条件，国外又开始重新考虑化学驱的应用问题，化学驱可能再次成为经济可行的油田规模的提高采收率项目。

4.2国内化学驱油技术发展趋势

美国化学驱达到高峰以后的近20多年内，化学驱在美国运用越来越少，但在中国却得到了成功应用。中国化学驱技术已代表世界先进水平，其中，聚合物驱技术于1996年形成工业化应用；“十五”期间大庆油田形成了以烷基苯磺酸盐为主剂的“碱+聚合物+表面活性剂”二元复合驱技术，胜利油田形成“聚合物+表面活性剂”的无碱二元复合驱技术；目前，已开展“碱+聚合物+表面活性剂+天然气”泡沫复合驱室内研究和矿场试验。

化学驱油剂作为三次采油的核心技术所在，在以后很长时期内将在以下方面呈现较大较快发展。

4.2.1聚合物驱大规模工业应用及配套技术

提高采收率技术评价表明化学驱尤其是聚合物驱为我国近年来提高采收率的主攻方向，经过“七五”、“八五”国家重点项目攻关和现场试验的开展与扩大，我国聚合物驱在“九五”期间逐步发展形成了十大配套工艺技术，成功地实现了聚合物驱的工业化。配套工艺技术包括：注水后期油藏精细描述技术、聚合物筛选及室内评价技术、合理井网井距优化技术、数值模拟技术、注入井完井分注和测试技术；聚合物驱防窜技术、聚合物配制及注入工艺和注入设备国产化、采出液处理及应用技术、高温聚合物驱油技术、聚合物驱方案设计和矿场实施等十大配套技术。目前大庆、胜利、辽河、河南等油区均已达到一定的工业性规模，聚合物先导性和工业性矿场试验均取得比水驱提高采收率7~10%以上的好效果，为老油田减缓产量递减、保持产量稳定作出了贡献。

“十五”以来，国内开展聚合物驱主要油田又系统总结了项目实施的经验和教训，分析了聚合物驱效果及其影响因素，提出了改善聚合物驱效果的措施方法，进一步完善了聚合物驱配套工艺技术，为提高聚合物驱效果提供了有力保障。

4.2.2复合驱油技术及配套工艺技术

复合驱基础研究在驱油机理、数值模拟等方面取得重大突破，有些成果已达到国际先进水平。利用驱油剂之间的协同效应, 提高驱油效率。各种形式复合驱不断被提出。

继胜利孤东小井距复合驱试验之后，大庆、胜利、辽河和克拉玛依也先后成功地进行了多个复合驱先导和扩大试验，在先导试验的基础上；大庆又在杏二区中部开展了三元复合驱工业性试验。

孤岛油田西区三元复合驱矿场扩大试验提高采收率12%以上：包括6口注水井和13口采油井；采用的超低界面张力三元复合驱油溶液(主段塞)配方为：1.2%Na2CO3+0.3%复配表面活性剂(阴离子表面活性剂BES+木质素磺酸盐PS)+0.15%聚合物3530S；从1997年5月开始实施化学剂注入，注入前置段寒(0.2%聚合物溶液)0.097 PV、主段塞0.309 PV、后置段塞(0.15%聚合物溶液)0.05 PV，2001年11月转后续水驱；注完化学剂时的试验效果：全区油井综合含水由94.7%降至84.5%，日产油量由82t升至194t，累计增油10.42×104t，提高采收率5.27%，预计最终提高采收率12.04%；注水井纵向各层吸水均匀化，注水井流动系

数和流度下降；注水利用率提高，每采出1t原油的耗水量由17.9t降至10.4t。

大庆油田三元复合驱矿场试验提高采收率20%以上：①中区西部先导性矿场试验，1994年9月注入三元体系，1996年5月结束。累积注入化学剂0.603 PV，全区累积产油59366t，累积增油10804t，中心采油井累积产油8098t，累积增油4392t，比水驱提高采收率21.4个百分点；②杏五区中块先导性矿场试验，1995年1月注入三元体系，1997年4月结束。累积注入化学剂0.67 PV，四口采油井累积产油22988t，累积增油13774t，比水驱提高采收率25个百分点；③小井距生物表面活性剂先导性矿场试验，1997年12月注入生物表面活性剂三元复合体系，1998年12月结束。累积注入化学剂0.741PV，全区累积增油7154t，中心井累积产油3517t，累积增油2841t，比水驱提高采收率23.24个百分点。

大量实验研究和现场试验工作的开展推动了我国复合驱技术的发展，目前我国已初步形成了复合驱配套工艺技术，主要包括：复合驱配方体系优化设计、复合驱方案优化设计、复合驱井筒举升及防垢配套技术和复合驱采出液处理工艺技术等。

4.2.3高温高盐高粘高蜡等苛刻条件油藏聚合物驱技术

由于PAM、HPAM在高温条件下发生明显的分子降解,在高矿化度特别是高价金属离子含量高的油藏,其黏度会大幅度下降,甚至产生沉淀而丧失驱油能力,不适用于高温高盐储层。常规聚丙烯酰胺类驱油剂难以取得提高采收率的作用。国内近几年开发出了多种新型耐温抗盐聚合物，有些产品正在中试，有些产品已工业化。对这些新型耐温抗盐聚合物国内开展了大量的性能评价和驱油实验研究，并在此基础上进行了现场试验。

中原油田卫18-4井组AMPS聚合物驱先导性矿场试验：用引发聚合方法合成了

AMPS/AM/AMC14S三元共聚物，室内基本性能实验评价表明三元共聚物的耐温抗盐性较好，使用中试产品在卫18-4井组开展了先导性矿场试验，聚合物驱转为水驱后，压力由15.4MPa降为13.5MPa，4口井的含水低于注聚前的含水基质2.5个百分点，日产油高于注聚前2~4t。

国内近几年交联聚合物技术不断得到发展完善，并开始应用于高温高盐油藏聚合物驱。胜利油田研制开发了系列交联剂，可使国内外不同的聚合物产生交联增粘，适合于矿化度

8×104mg/L、温度低于80℃的油藏，1999年在孤岛渤19块进行了交联聚合物驱试验。试验选用AX-73聚合物和XL-2交联剂体系，采用清水配母液、污水稀释方式注入，设计注入0.25PV，分2个段塞注入。注聚后试验区注入井油压不断上升，全区平均压力从注聚前的4.4MPa提高到10.8MPa；吸水能力下降，注水强度1.lm3/(dmMPa)下降到0.6m3/(d mMPa)，转第2段塞后略升到0.7 m3/(dm.MPa)。至2002年1月，日产油由注聚前201t上升至325 t，综合含水由91.3%下降到86.3%，累计增油7.04×104t，提高采收率0.96个百分点。

“九五”期间，河南油田系统地开展了低浓度交联聚合物驱技术的研究，在交联剂研制生产、配方筛选优化、成胶机理、影响因素、渗流特性以及矿场试验的方案设计优化等诸多领域都取得了较大的进展。1999~2000年期间，先后在下二门H2Ⅲ(50℃)、双河437Ⅱ1-2(70℃)、双河IV1-3(80℃)三个区块共12口注入低浓度交联聚合物井的先导性试验。试验效果明显，注入压力上升、视吸水指数下降，保持了聚合物驱的降水增油效果。

4.2.4泡沫复合驱油技术显示出良好的应用前景

在三元复合驱及天然气驱基础上发展起来的泡沫复合驱,是在三元复合体系中加入天然气，其中碱和表面活性剂能与原油产生超低界面张力(σ<10.3mN/m)，体系中的天然气分散在表面活性剂水溶液内形成泡沫，而聚合物既可增加体系粘度，降低水油流度比，又可起固泡作用，使泡沫稳定。因而，泡沫复合驱既具有三元复合驱功能，又具有泡沫驱功效，所以

它能够大幅度提高驱油效率和波及系数，这一作用已经在室内的多次物理模拟实验中得到证实。

“九五”期间，大庆油田开展了大量泡沫复合驱的室内研究和两个矿场试验，其中北二东矿场试验取得了连续36个月含水在70%左右的良好效果，因此有必要对泡沫复合驱开展更加深入的研究。

4.2.5扩大驱油剂的原料来源

目前主要驱油剂的制备主要来自石油产品或石油化工产品,成本较高, 但来自煤、页岩、微生物和工业废液的驱油剂有着广阔的发展前景。

木质素改性制磺酸盐。现阶段的石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐、石油羧酸盐等驱油剂存在着原料来源不能保证、生产成本较高等问题。木质素在自然界中的蕴藏量仅次于纤维素,全世界每年约可产生6×1014 t 木质素,是极具潜力的一种资源。同时木质素也是化学制浆过程中主要的污染源之一,大约每生产1 t 纸就有约0.15 t 木质素排出,这不仅造成江河等污染,而且也是对天然资源的一种浪费。木质素的分子结构中存在着芳香基、酚羟基、醇羟基、羰基、羧基等多种活性基团,因而可以通过磺化、氧化、烷基化、胺化、接枝共聚等改性反应,在木素中接入亲水、亲油基团或改变相对分子量大小,提高其表面活性,从而使木质素的一些改性产品具有一定的驱油能力。因此,无论从资源利用、从环境保护的角度,还是从提高石油采收率、降低石油开采成本方面,木质素基驱油剂的研究、开发和利用都具有重要意义。

造纸黑液研制复配驱油剂。进行三次采油,提高原油采收率,是减缓多数油田衰老速度、维持原油稳产、减少我国对国外原油依赖程度的战略要求。复配体系有利于拓宽驱油剂与原油间形成超低界面张力的范围,同时能减少表面活性剂用量,降低驱油剂成本,这对于目前存

在的三元复合驱成本过高,经济效益较低是一种有效的解决途径。我国造纸厂制浆下来的黑液中含有大量的碱和碱木素,却没有被有效利用。有研究以黑液用量1.8 %,十二烷基苯磺酸钠用量0.6 % , ,NaOH 用量0.3 %为配方,制得的复配驱油剂驱替柴油采收率可达84.95 %。该复配驱油剂对造纸黑液的有效利用,及降低驱油剂成本具有实际意义,值得进一步研究。

华北石油管理局一项专利开发出一种油田注水井调剖与油层洗油、驱油、降粘、降凝为一体的多功能调剖驱油剂,它包括多种配方组合,均为有机和无机复合型,并以无机为主,有机为辅,由含油污泥、废泥浆、膨润土、氧化钙、水泥、聚合物、木质素、兼性厌氧微生物为原材料按不同的比例选配而成,不但根除含油污泥、废泥浆等污染物外排对环境造成的污染,而且具有良好的降水增油效果。其配制工艺简单,调剖强度高、有效期长,驱油效果好、油田开发效益高,可在高含水油田及井组降水增油治理中广泛应用。

4.2.6驱油剂与驱油强化剂共同发展

由于驱油剂不能单独使用, 所以各种强化驱油剂作用的化学剂如示踪剂、防膨剂、调剖剂、油井堵水剂、牺牲剂、流度控制剂等必将随着驱油剂发展而发展。

目前常规示踪剂受聚合物等化学剂的影响大、可选择种类少、注入量大、成本高，放射性示踪剂对人体危害较大、检测困难等问题，为此需要开展油田新型示踪剂的研制与应用工作。现已筛选出可用于聚合物驱的系列化荧光水相示踪剂。

在原油开采过程中,经常遇到水敏储层,为防止粘土膨胀和运移对储层造成伤害,需使用防膨剂。随着采出程度的增加,采出液含水率逐渐上升,为了进一步提高原油采收率,采用三次采油技术,向地层中注入一定量驱油剂以降低油水界面张力,因此,在三次采油中存在驱油剂与

防膨剂的配伍性问题。在油田水敏区块开展驱油剂与防膨剂配伍性的研究,考察驱油剂对防膨剂防膨效果的影响,发展配伍性较好的防膨剂对界面张力及驱油效率有重要影响。

调剖剂和驱油剂都可用于提高采收率, 但它们基于不同的机理。前者仅通过提高波及体

积增加采收率, 后者不仅可以通过提高波及体积而且可以通过提高洗油效率增加采收率。因此,可以认为, 驱油剂比调剖剂有更好的提高采收率效果. 调剖剂可独立使用。对一个区块调剖, 可只用调剖剂起提高采收率的作用。驱油剂则不能,它不能独立使用。驱油剂注入之前, 要用调剖剂调剖, 封堵高渗透层, 防止驱油剂窜流不起驱油作用。驱油剂注入之后要注入流度控制剂, 以保护驱油剂平稳通过地层。调剖剂与驱油剂都要求有好的稳定性, 其中包括热稳定性、剪切稳定性、化学稳定性和生物稳定性。调剖剂与驱油剂只有在区块综合治理中才能充分发挥它们的作用。