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1、西北大學(xué)地質(zhì)系碩士研究生課程作業(yè)提高采收率原理專業(yè):固體地球物理學(xué)生:李萍年級(jí):碩研2005學(xué)號(hào):200521338二〇〇六年十一月6表面活性劑驅(qū)油技術(shù)在三次采油中的應(yīng)用進(jìn)展目前,常規(guī)方法生產(chǎn)的原油產(chǎn)量不斷下降,提高采油率就成為石油開采研究的重大課題,三次采油就是提高采收率的一個(gè)重要方法,將在資源利用方面發(fā)揮重要作用[1]。三次采油方法可分為四大類:一是熱力驅(qū),包括蒸汽驅(qū)、火燒油層等;二是混相驅(qū),包括CO2混相、烴混相及其他惰性氣體混相驅(qū);三是化學(xué)驅(qū),包括聚合物驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、堿水驅(qū)和注濃硫酸驅(qū)等;四是微生物采
2、油,包括生物聚合物、微生物表面活性劑驅(qū)。其中表面活性劑是提高采收率幅度較大、適用較廣、具有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N化學(xué)驅(qū)油劑。采用表面活性劑驅(qū)油為進(jìn)一步開發(fā)利用現(xiàn)有原油儲(chǔ)量展示了廣闊的前景[2]。表面活性劑單體一般是由一個(gè)非極性的親油基和一個(gè)極性的親水基構(gòu)成[3]。根據(jù)極性基團(tuán)的性質(zhì)可以把表面活性劑分為陰離子型、陽(yáng)離子型、兩性型、非離子型和混合型[4]。表面活性劑溶液具有降低表面張力、乳化、形成膠束、形成微乳液和增溶等作用[5],一、三次采油對(duì)表面活性劑的要求使用表面活性劑水溶液可以降低油與水的界面張力,增加洗油能力。一般
3、認(rèn)為,能使原油采收率大幅度提高的表面活性劑應(yīng)具有以下條件[6]:①在油水界面上的表面活性高,使油—水界面張力降至0.01~0.001mN/m以下,具有適宜的溶解度、濁點(diǎn)、PH值,降低巖層對(duì)原油的吸附性。②在巖石表面上的被吸附量要小。③在地層介質(zhì)中應(yīng)有較大的擴(kuò)散速度。④當(dāng)在水中濃度較低時(shí),應(yīng)有較強(qiáng)的驅(qū)油能力。⑤應(yīng)具有能阻止其他化學(xué)劑副反應(yīng)發(fā)生的能力,即所謂的“阻化性質(zhì)”。⑥注水用表面活性劑應(yīng)考慮到它與地層礦物組分、地層水注入水成分、地層溫度以及油藏的枯竭程度等相互關(guān)系。⑦應(yīng)具有抗地層高溫、高鹽濃度的能力。⑧具有較高
4、的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,投入產(chǎn)出比具備優(yōu)勢(shì)。二、表面活性劑溶液驅(qū)油的機(jī)理及油層條件注水采油后,還約有三分之二的原油滯留在油層中,由于毛細(xì)管力的作用,這部分油陷留在較細(xì)的毛管孔道中,要把這部分油驅(qū)替出來(lái),單靠增加壓差是很難辦到的。油水界面張力約為3.0×10-2N.m-1,計(jì)算表明驅(qū)動(dòng)所需的壓差一般為9.81MPa*m,而注水時(shí)壓差僅為(196.13~392.27)kPa.m,遠(yuǎn)小于驅(qū)動(dòng)壓差。所以利用表面活性劑降低油水界面張力,使殘余油變?yōu)榭闪鲃?dòng)油,這是一個(gè)既可行又有前途的方法[7]。然而,單獨(dú)使用表面活性劑驅(qū)油存在著活性劑波
5、及系數(shù)低、驅(qū)油效率差、吸附損失較為嚴(yán)重、活性劑用量大、成本高等缺點(diǎn)。在表面活性劑-堿一聚合物三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)中,其特點(diǎn)是利用表面活性劑和堿之間的協(xié)同作用,使復(fù)合驅(qū)體系與原油形成超低界面張力,三元復(fù)合驅(qū)具有極高的驅(qū)油效率。表面活性劑溶液驅(qū)油的油層條件包括:(1)巖石必須是砂巖。(2)原油密度小于9.042kg.m-2。粘度小于3.0×10-2Pa.s。(3)地層溫度不能太高,一般低于120℃(4)地層水的礦化度應(yīng)盡可能地低。(5)地層滲透率高于2.0×10-3μm2,而且不含裂縫。三、表面活性劑溶液驅(qū)油作用機(jī)理類型
6、6根據(jù)所采用的體系不同,表面活性劑驅(qū)可分為:活性水驅(qū)、堿水驅(qū)、微乳狀液驅(qū)、泡沫驅(qū)、增稠水驅(qū)、正向異常液驅(qū)等[1]。3.1活性水驅(qū)活性水驅(qū)是在油層中注入表面活性劑水溶液的采油方法,其表面活性劑水溶液的作用如下:①降低界面張力,使殘余油變?yōu)榭闪鲃?dòng)油;②改變地層表面的潤(rùn)濕性;③增加原油在水中的分散作用;④改變?cè)偷牧髯冃?降低原油熟度和極限剪切應(yīng)力?;钚运?qū)所用的表面活性劑HLB為8~13,為親油性,優(yōu)先采用的是耐堿性好的表面活性劑。一般來(lái)講,使用復(fù)配的表面活性劑更為有效、有時(shí)還使用一些聚合物和其他助劑來(lái)提高效果。如:
7、聯(lián)邦德國(guó)專利359355合成海水中加w=2%的羥甲基化環(huán)氧乙烷加成物、w=2%的異辛基丁基苯磺酸鹽和w=4%的異丁酸,注入地層可使原油采收率達(dá)85%。3.2泡沫驅(qū)利用表面活性劑發(fā)泡性配成驅(qū)油劑進(jìn)行采油的方法稱為泡沫驅(qū)。泡沫驅(qū)油法是在注人活性水中通人氣體(如空氣、煙道氣或天然氣)形成泡沫,利用賈敏效應(yīng)(氣阻效應(yīng)),使水不能任意沿微觀大孔道、宏觀高滲透層或高滲透區(qū)竄流,從而改善波及系數(shù)提高采收率的方法,這種方法也稱注混氣水提高采收率法。泡沫驅(qū)是由水氣混注可提高采收率而得到啟發(fā)。它是通過(guò)降低水相的有效滲透率(Kw)和提
8、高水相的視粘度(μw)而達(dá)到降低水流度的目的。但水氣混注遇到的困難是由于氣體分散在水中是一個(gè)不穩(wěn)定體系,氣體很難均勻地分布在水中并保持一定的穩(wěn)定時(shí)間。為了改進(jìn)混氣水的穩(wěn)定性,常采用泡沫劑來(lái)降低體系表面能,這即有利于泡沫的形成,也有助于泡沫體系處于低能位而較為穩(wěn)定。泡沫驅(qū)油機(jī)理是依靠迭加的氣阻效應(yīng),提高微觀波及效率,即排驅(qū)效率。進(jìn)人地層的泡沫液首先竄入大孔道,由于液膜層的異