低矿化度水驱技术机理及适用条件研究

注水开发提高原油采收率主要是通过提高注入水的波及系数和洗油效率实现的。常规注水开发方式存在两方面的问题：（1）在提高波及系数方面受限于渗透率的非均质性，不实施增产措施的情况下波及系数较难提高；（2）在提升注入水洗油效率方面并不显著。常规水驱能有效提高波及系数，但在提高洗油效率方面表现较弱。因此，在采用注水开发方式的前提下，如何提高洗油效率成为提高原油采收率的一个关键。

1　低矿化度水驱技术

1967年Bernard最先提出“用注入淡水的方式可以提高原油采收率”。通过研究，本文给出了该技术的定义。低矿化度水驱是指向油藏注入矿化度接近临界矿化度的水，改变储层物理化学性质[1]，促进原油解吸，通过提高洗油效率提高原油采收率的一种油田注水开发技术。

2　低矿化度水驱EOR机理

低矿化度水驱提高原油采收率核心的机理是：注入的低矿化度水进入油层后，与岩石和原油间发生多种物理化学作用使得储层润湿性向着亲水方向变化，提高注入水的洗油效率，提高原油采收率。

2.1　流固件的物理化学作用

（1）阳离子桥接

注入低矿化度水导致高价阳离子浓度降低，使得原油由于失去阳离子桥接作用而从储层岩石表面解吸下来，同时使储层润湿性向亲水转变。

（2）双电子层扩散

注入低矿化度水使得高价阳离子浓度降低，使黏土矿物与高价阳离子、高价阳离子与负电油滴的双电层结构电层间距扩大，当静电斥力超过阳离子桥接力时，油滴就会从储层表面解吸下来，导致储层润湿性向亲水转变。

（3）类碱驱

碱性条件下，注入低矿化度水，油层中会发生以下综合反应。

酸碱反应：R－COOH+OH－→R－COO－+H2O

皂化反应：R1－COO－R2+OH－→R1－COO－+R2－OH 原油中的酸组分或极性组分皂化，像碱驱一样，反应生成的石油酸盐表面活性剂使孔隙砂岩亲水疏油，改变了储层润湿性。

（4）多官能团离子交换

注入低矿化度水时会发生多官能团离子交换，黏土界面上的有机极性官能团和有机金属络合物会被其他阳离子置换或者除去，原储层润湿性往亲水转变。

（5）多组分离子交换

注入低矿化度水时会发生H+替换的Ca2+，而生成的OH－和原油组分反应，使原油解吸附，储层润湿性向亲水转变。

2.2　物理化学作用的协同效应

油气形成后，原油中的表面活性物质将吸附于岩石表面，会使储层润湿性缓慢的由亲水向亲油转变。常规水驱通过弹性驱替和机械冲刷作用，能使原油采收率达到20%左右。但油藏中仍然有大量的原油大都以油膜的形式覆盖于储层岩石表面，很难通过常规注水开采出来。

当采用低矿化度水驱时，注入水与岩石和原油间的多种物理化学作用之间产生协同效应促使储层润湿性向亲水方向转变，再经注入水的冲刷，会使油膜变薄甚至脱落，注入水会更容易进入到微小孔隙中进行原油驱替，大大提高了注入水的洗油效率，从而使采收率提高。

3　低矿化度水驱技术适用条件

（1）地层水

地层水中有高价阳离子（Ca2+和Mg2+至少占阳离子总量的5%），高价阳离子是离子交换、桥接和扩散的必备条件。

（2）粘土矿物

黏土矿物是多官能团离子交换、阳离子桥接和双电层扩散等机理的必备条件。

（3）极性官能团

原油分子中的极性官能团是离子交换、桥接和双电层扩散机理的基础。

（4）合理的低矿化度注入水

注入水的矿化度不应偏离临界值太多。合理的低矿化度注入水是低矿化度水驱提高原油采收率的关键。

4　结束语

1）定义了低矿化度水驱的概念：低矿化度水驱是指向油藏注入矿化度接近临界矿化度的水，改变储层物理化学性质，促进原油解吸，通过提高洗油效率提高原油采收率的一种油田注水开发技术。

2）低矿化度水驱通过阳离子桥接、双层电子扩散、类碱驱、多官能团离子交换和多组分离子交换等作用相互之间产生的协同效应，促使储层润湿性向亲水方向变化，大大提高注入水的洗油效率，使原油采收率提高。

3）低矿化度水驱提高原油采收率的适用条件包括：储层中含有不同种类型的黏土矿物；原油中包含带电的极性组分；地层水含有高价阳离子（Ca2+和Mg2+等）；合理的低矿化度注入水。

参考文献

[1]张乐.注入水矿化度对油藏润湿性的影响[J].西部探矿工程，2013，43（3）：43-45.

低矿化度水驱技术机理及适用条件研究

张鑫君　于乐丹

西安石油大学　陕西　西安　710065

摘要：本文通过研究，定义了低矿化度水驱的概念，梳理总结了低矿化度水驱提高原油采收率的机理及其适用条件。

关键词：低矿化度水驱　洗油效率　储层润湿性　协同效应

Mechanism and applicable conditions of low salinity water flooding

Zhang Xinjun，Yu Ledan

Xi’an Shiyou University，Xi’an 710065，China

Abstract：This article describes the concept of low salinity water flooding and summarizes the mechanism and applicable conditions of low salinity water flooding to improve efficiency of oil recovery.

Keywords：low salinity water flooding；oil displacement efficiency；reservoir wettability；synergistic effect

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