表面活性劑驅及復合驅技術

關于表面活性劑驅及復合驅技術水驅油采收率低的主要原因波及效率低水K1K2K3油K4K1>K2>K3>K4垂向波及與平面波及圖（1）垂向上存在層間非均質性（滲透率差異），易于產生舌進現象，垂向波及效率低。——調剖堵水。（2）平面上存在微觀非均質性和油水粘度差，水的流度大，水驅油流度比高，易于產生粘性指進現象，平面波及效率低。——聚合物驅，弱凝膠和CD膠調驅。第2頁,共40頁，2024年2月25日，星期天波及區(qū)內的驅油效率低PAPB油水油r1r2水PAPB水油

波及區(qū)內微觀上是并聯(lián)毛細管模型，驅油速度不同，慢的留下殘余油。第3頁,共40頁，2024年2月25日，星期天Ganglia前進角θ1θ2后退角Pw1PoPw2

殘余油滴運動時存在動力滯后現象，產生附加毛管阻力附加毛管阻力：

排驅殘余油滴的條件：水驅油的壓力>附加毛管阻力。

——表面活性劑驅降低界面張力σ，可啟動殘余油。如果實現有利的相態(tài)（混相），就消除界面和界面張力，驅油效率將大幅度提高。表面活性劑驅通過乳化實現有利的相態(tài)，而氣體混相驅在一定條件下實現氣體與油的混相。第4頁,共40頁，2024年2月25日，星期天調剖堵水、聚合物驅、弱凝膠與CD膠調驅技術，主要啟動低滲透層和改善層內流度比，提高波及效率氣體混相驅是在一定條件下，實現注入氣體與油的混相，消除驅油過程中的界面張力，提高驅油效率。表面活性劑驅及復合驅，降低油水界面張力，通過乳化實現有利的相態(tài)，提高波及區(qū)內的洗（驅）油效率——重點講述表面活性劑驅及ASP復合驅提高驅油效率機理。提高水驅油采收率的主要途徑第5頁,共40頁，2024年2月25日，星期天

水驅油后，油層中有油水兩相，存在界面和界面張力，油水界面張力一般10-30mN/m

。加入表面活性劑后，由于表活劑具有兩親特性，有效地改變了界面性質，降低了界面張力。選擇適當的表面活性劑，可以使界面張力降至10-3mN/m數量級。油水界面與界面張力σ第6頁,共40頁，2024年2月25日，星期天σ降低，毛管數Nvc=μV/σ增加很大（而提高速度潛力很小，聚合物粘度也僅能增加幾十倍），Sor降低，驅油效率增高。SorNvc10-710-610-510-410-310-210-1第7頁,共40頁，2024年2月25日，星期天那么，σ降低到什么程度油滴才能流動呢？（1）油滴啟動的最高極限界面張力啟動條件：水驅油壓力梯度>附加毛管阻力梯度第8頁,共40頁，2024年2月25日，星期天σ≤1.4×10-3mN/mσmax=1.4×10-3mN/m

當界面張力降低至10-3mN/m時，達到超低界面張力（UltralowIFT)數量級，油滴才能啟動。令：毛管半徑r=10-4cm，油滴長度dl=10-2cm，強親水θ=0，得：強親水油藏第9頁,共40頁，2024年2月25日，星期天

水驅（σ高）→活性水驅（加入少量的表活劑）→膠束溶液驅（Micellar，加入較多表活劑，濃度高時將締結為膠束）→微乳液(Microemulsion)驅（多種組分共同作用，使σ達到超低值）。（2）降低界面張力的途徑第10頁,共40頁，2024年2月25日，星期天§1驅油用表面活性劑陰離子型(Anionic)磺酸鹽、羧酸鹽、硫酸鹽類陽離子型(Cationic):季胺鹽非離子型(Nonionic):烷基聚氧乙烯醚兩性離子型(Zwitterionic):甜菜堿

EOR使用陰離子型(穩(wěn)定性好、吸附量小、成本低)和非離子型（耐高礦化度，活性稍差）。一般不使用陽離子型（因為地層中吸附損失大）。第11頁,共40頁，2024年2月25日，星期天§1驅油用表面活性劑EOR使用陰離子型:十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、α-烯基磺酸鹽類、重烷基苯磺酸鈉、Gemini陰表面活性劑、石油磺酸鹽等。EOR使用非離子表面活性劑：如烷基酚聚氧乙烯基醚類、烷醇酰胺類、烷基葡糖苷等大多是陰離子與非離子復配使用，發(fā)揮二者的協(xié)同作用?。〉?2頁,共40頁，2024年2月25日，星期天

極性端,non-polarportion（親水）非極性端,polarportion（親油）headtail陰離子表活劑的分子結構——石油磺酸鹽（PetroleumSulfonates)第13頁,共40頁，2024年2月25日，星期天離子表活劑的分子結構親油基團親水基團烷烴基羧基

烷基苯基羥基烷基酚基磺酸基脂肪酸基硫酸脂基脂肪酸酰胺基磷酸基脂肪醇基季胺鹽聚氧丙烯基

胺基氟烴基氧乙烯基硅烴基

表面活性劑的主要親油基和親水基

第14頁,共40頁，2024年2月25日，星期天新型高效表面活性劑第15頁,共40頁，2024年2月25日，星期天

界面張力：使不互溶流體界面產生新界面所需的單位長度的力。油水界面膜F0L1L2第16頁,共40頁，2024年2月25日，星期天水油

油水（液液）界面吸附表活劑，因表活劑的兩親性，改變界面性質，界面張力降低。油水加入表活劑表活劑降低界面張力：第17頁,共40頁，2024年2月25日，星期天§2微乳液特性（BehaviorofMicroemulsions)油+水→不互溶——→形成一定分散程度的油水體系

劇烈攪拌———→

停止攪拌分層———————→加入活性劑，攪拌

易形成穩(wěn)定體系—————————→加入不同種類數量的表活劑形成不同性質的溶液（不同分散體系） 第18頁,共40頁，2024年2月25日，星期天1.乳狀液油+水+少量表活劑—→乳狀液。特性：外觀不透明，分散液滴的尺寸大（1-10μm），體系σ大，需要在強烈的攪拌作用下才能生成，熱力學不穩(wěn)定體系。一.乳狀液、膠束溶液、微乳液第19頁,共40頁，2024年2月25日，星期天（1）水中加入活性劑a.濃度很小時，活性劑濃集于水表面水油+水+較多表活劑——→

膠束溶液2.膠束溶液第20頁,共40頁，2024年2月25日，星期天b.濃度增大，活性劑開始進入水中。水第21頁,共40頁，2024年2月25日，星期天c.濃度進一步增大到CMC(Criticalmicelleconcentration)以上，活性劑非極性端締結為膠束（因極性端親水）。第22頁,共40頁，2024年2月25日，星期天（2）再加入油油會溶解到非極性的膠束核心中去（增溶作用）。膠束溶液特性：外觀透明，膠束直徑?。?.001-0.01μm)，單相溶液，熱力學穩(wěn)定體系。第23頁,共40頁，2024年2月25日，星期天油+水+較多活性劑+其他成分。特性：外觀透明或半透明，膠束直徑（0.01-0.1μm），體系界面張力低，甚至可達10-3mN/m以下，熱力學穩(wěn)定體系。3.微乳液第24頁,共40頁，2024年2月25日，星期天1.組成油(hydrocarbon)+水(water)+活性劑(surfactant)+助劑(co-surfactant)+電解質(electrolytes)，按一定比例組成的高度分散的低張力體系。二.微乳液組成及性質第25頁,共40頁，2024年2月25日，星期天

油：模擬地層油（因有些原油成分復雜，給配制帶來困難），0-80%（體積比）。水：蒸餾水，10-95%?；钚詣宏庪x子型，石油磺酸鹽，<1-15%。助劑：脂肪醇（改變體系性質），0-10%。電解質：NaCl，<1-10%。第26頁,共40頁，2024年2月25日，星期天a.配制一定濃度的鹽水b.試取油：鹽水=1：1，混合c.加入活性劑和醇震蕩，攪拌，靜置十幾分鐘到數小時。注：任何一種組份或含量改變，都會影響微乳液的生成和性質。2.微乳液的配制第27頁,共40頁，2024年2月25日，星期天O過剩油M微乳液OM3.分類a.下相微乳液第28頁,共40頁，2024年2月25日，星期天M微乳液W過剩水b.上相微乳液MW第29頁,共40頁，2024年2月25日，星期天c.中相微乳液O過剩油M微乳液W過剩水OMW第30頁,共40頁，2024年2月25日，星期天d.單相微乳液M微乳液M第31頁,共40頁，2024年2月25日，星期天a.下相微乳液σMO水包油結構oil-in-water，水外相，含水相油+膜σo，水+膜σw，σo>σw按能量趨于最小的原則，膠束非極性端聚集。OMO4.微乳液的微觀結構第32頁,共40頁，2024年2月25日，星期天b.上相微乳液油包水結構water-in-oil，油外相，含油相油+膜σo，水+膜σw，σo<σw。膠束極性端聚集。MWσMWW第33頁,共40頁，2024年2月25日，星期天c.中相微乳液（有三種結構）

水包油（O/W）OMW油包水（W/O）OMW第34頁,共40頁，2024年2月25日，星期天層狀結構，lamellarσo=σwOMW水油水第35頁,共40頁，2024年2月25日，星期天

活性水驅是以濃度小于CMC的表面活性劑水溶液作為驅動介質的驅油方法。采用非離子型表活劑效果好：可減少吸附損失，對地層水中高價陽離子（Ca2+、Mg2+）不敏感。將非離子型和陰離子型表活劑復合使用效果更好。發(fā)揮前者的乳化作用和后者的潤濕、分散作用。§5活性水驅第36頁,共40頁，2024年2月25日，星期天主要驅油機理：降低油水界面張力，使殘余油變成可動油。改變地層表面的潤濕性，如親油→親水。增加原油在水中的分散，形成O/W乳狀液，油滴被活性水夾帶而被采出。改變原油的流變性，高粘原油，非牛頓液體性質，活性劑進入油中，降低極限動剪切應力。實例第37頁,共40頁，2024年2月25日，星期天§6復合化學驅（ASP驅）一.復合驅概念由兩種或兩種以上的化學劑混合使用，利用它們之間的協(xié)同效應的驅油方法。既提高波及效率，有提高驅油效率，從而大幅度提高采收率。如：二元：P+S，P+A

三元：A+S