表面活性剂驱

第四章化学驱与混相驱第二篇采油化学一、采油中存在的问题采收率低地层非均质性波及系数洗油效率前言波及系数：是指驱油剂波及到的油层容积与整个含油容积的比值。原油采收率（ER）=采出储量（NR）/地质储量（N）×100％水驱采收率（ER）=波及系数（EV）X洗油效率（ED）×100％VVEswVVsw－驱油介质驱替到的容积；V－油藏总容积；前言二、原油采收率洗油效率：是指驱油剂波及到的油层所采出的油量与这部分油层储量的比值。油层改造有两个途径：提高波及系数提高洗油效率ooroDSSSESo－原始含油饱和度；Sor－残余油饱和度；前言二、原油采收率提高波及系数影响因素：不均质性、水油流度比提高波及系数的主要方法：改变驱油剂、油的流度。流度是流体通过孔隙介质能力的一种量度k前言提高洗油效率提高洗油效率的主要方法№1改变岩石表面的润湿性№2减小毛细管阻力效应的不利影响前言提高洗油效率提高洗油效率的主要方法№1改变岩石表面的润湿性№2减小毛细管阻力效应的不利影响前言提高洗油效率提高洗油效率的主要方法№1改变岩石表面的润湿性№2减小毛细管阻力效应的不利影响前言提高洗油效率提高洗油效率的主要方法№1改变岩石表面的润湿性№2减小毛细管阻力效应的不利影响前言提高洗油效率提高洗油效率的主要方法№1改变岩石表面的润湿性№2减小毛细管阻力效应的不利影响前言提高洗油效率提高洗油效率的主要方法：№1改变岩石表面的润湿性№2减小毛细管阻力效应的不利影响前言提高洗油效率提高洗油效率的主要方法№1改变岩石表面的润湿性№2减小毛细管阻力效应的不利影响前言化学驱油法（化学驱）聚合物驱油法（聚合物驱）表面活性剂驱油法（表面活性剂驱）碱驱油法（碱驱）复合驱混相驱油法（混相驱）烃类混相驱油法（烃类混相驱）非烃类混相驱油法（非烃类相驱）热力采油法（热采）蒸汽驱油法（蒸汽驱）热水驱油法（热水驱）油层就地燃烧法（火烧油层）激活油藏本源微生物采油法注入适合微生物采油法前言三、提高原油采收率的方法微生物采油法（微生物驱）本章主要内容4-1聚合物驱4-2表面活性剂驱4-3碱驱4-4复合驱4-5混相驱第一节聚合物驱第四章油层化学改造滞留的两种形式:（l）吸附聚合物吸附是指聚合物通过色散力、氢键等作用力而聚集在岩石孔隙结构表面的现象。（2）捕集聚合物捕集是指直径小于孔喉直径的聚合物分子的无规线团通过“架桥”而留在孔喉外的现象。四、聚合物在孔隙介质中的滞留第一节聚合物驱滞留的两种形式:（l）吸附聚合物吸附是指聚合物通过色散力、氢键等作用力而聚集在岩石孔隙结构表面的现象。（2）捕集聚合物捕集是指直径小于孔喉直径的聚合物分子的无规线团通过“架桥”而留在孔喉外的现象。四、聚合物在孔隙介质中的滞留第一节聚合物驱聚合物驱是以聚合物溶液为驱油剂的驱油法。也称为：聚合物溶液驱聚合物强化水驱稠化水驱和增粘水驱注聚第一节聚合物驱一、概念一、概念第一节聚合物驱聚合物驱是以聚合物溶液为驱油剂的驱油法。也称为：聚合物溶液驱聚合物强化水驱稠化水驱和增粘水驱注聚1.部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）油田主要用HPAM热稳定性好；剪切稳定性较差；化学稳定性较差；生物稳定性好第一节聚合物驱二、聚合物驱用聚合物*CH2*CHCOONa*CH2*CHCONH2*xy驱油用HPAM具有以下基本特征：（1）高分子量：一般驱油用HPAM的分子量为1千万到几千万；（2）多分散性：HPAM的分子量具有不均一性，是分子量不等的同系聚合物的混合物；（3）几何结构多样化：聚合物的几何结构有线型、支型和体型三种形态；（4）物化性能稳定：HPAM具有稳定的化学性质和特殊的物理性能，以满足驱油的要求。第一节聚合物驱2黄胞胶（XC）（生物聚合物）耐温性能提高了（93℃）；生物稳定性差（24小时，需加醛类杀菌剂）；剪切稳定性好（支链）。第一节聚合物驱增加水的粘度◎超过一定浓度，聚合物分子互相纠缠形成结构，产生结构粘度。◎聚合物链中的亲水基团在水中溶剂化（水化）。◎若为离子型聚合物，则可在水中解离，形成扩散双电层产生许多带电符号相同的链段（由若干链节组成，是链中能独立运动的最小单位），使聚合物分子在水中形成松散的无规线团，因而有好的增粘能力。三、聚合物对水的稠化能力第一节聚合物驱滞留的两种形式:（l）吸附聚合物吸附是指聚合物通过色散力、氢键等作用力而聚集在岩石孔隙结构表面的现象。（2）捕集聚合物捕集是指直径小于孔喉直径的聚合物分子的无规线团通过“架桥”而留在孔喉外的现象。四、聚合物在孔隙介质中的滞留第一节聚合物驱四、聚合物溶液的粘弹性第一节聚合物驱聚合物溶液是一种粘弹体，既具有粘性也具有弹性。聚合物弹性是由拉伸作用下聚合物分子采取较伸直的构型，而在拉伸作用消失后聚合物采取较卷曲的构象引起的。聚合物通过岩心的孔喉结构受到拉伸作用时表现出了它的弹性。滞留的两种形式:（l）吸附聚合物吸附是指聚合物通过色散力、氢键等作用力而聚集在岩石孔隙结构表面的现象。（2）捕集聚合物捕集是指直径小于孔喉直径的聚合物分子的无规线团通过“架桥”而留在孔喉外的现象。四、聚合物在孔隙介质中的滞留第一节聚合物驱五、聚合物在孔隙介质中的滞留滞留的两种形式:（l）吸附聚合物吸附是指聚合物通过色散力、氢键等作用力而聚集在岩石孔隙结构表面的现象。（2）捕集聚合物捕集是指直径小于孔喉直径的聚合物分子的无规线团通过“架桥”而留在孔喉外的现象。第一节聚合物驱1、定义：盐对聚合物溶液粘度产生特殊影响（粘度降低）的效应。2、原因：盐加入后，羧基与钠离子形成的扩散双电层受到盐的压缩作用，使链段的负电性减小，HPAM分子形成紧密的无规线团，因而对水的稠化能力大大减小。最好用清水配注聚合物，且前后注淡水段塞。第一节聚合物驱六、盐敏效应提高了平面的波及系数第一节聚合物驱七、聚合物驱与水驱的对比提高了纵向的波及系数第一节聚合物驱1.波及系数与水油流度比的关系定义：水油流度比第一节聚合物驱八、聚合物驱的EOR原理随着MWO的减小，波及系数增大，采收率提高第一节聚合物驱2.聚合物降低水油流度比的原因（Ⅰ）I增加水的粘度缠绕+亲水基团的溶剂化+离子型聚合物的解离→稠化增粘→减小了λW→减小了MWO→增大了EV→提高了ER第一节聚合物驱Ⅱ减小孔隙介质对水的渗透率滞留＝吸附和捕集→增大了水的流动阻力→减小水的KrW→提高EV→提高了ER3.聚合物降低水油流度比的原因（Ⅱ）第一节聚合物驱通过对水的稠化→增大水的粘度在孔隙中滞留→减小了对水的渗透率降低了水的流度→减小了水油流度比→抑制水沿高渗透层的指进→增大了波及系数→提高了原油采收率聚合物驱机理（一）第一节聚合物驱第一节聚合物驱聚合物溶液粘弹性驱油机理（二）聚合物溶液通过孔喉时受拉伸作用下聚合物分子采取较伸直的构型，而离开孔喉时拉伸作用消失后聚合物采取较卷曲的构象引起的，从而使溶液向流动方向的法线方向膨胀，显出弹性，驱出水驱不能驱出的沙粒间的剩余油，达到提高聚合物溶液的洗油效率。九、一个实例第一节聚合物驱第一节聚合物驱九、矿场试验目前聚合物驱的矿场试验所用的聚合物主要为HPAM，使用的质量浓度在800~2000mg/L范围，注入量一般在0.30~0.60倍孔隙体积范围。九、一个实例第一节聚合物驱第一节聚合物驱九、矿场试验一个聚合物驱油试验区的采油曲线前后的段塞主要是防止聚合物的盐敏效应第一节聚合物驱（1）原油：稀油，密度＜0.966,粘度＜150mPa.s;（2）水质:矿化度＜40000mg/L，钙镁离子含量＜500mg/L；最好不含三价的金属离子(最好为清水)；（3）油藏：温度＜93℃（最好＜70℃），深度＜2740m，油田整装，油层较厚，油水井对应关系较好，尚有增产潜力的油藏。第一节聚合物驱十、聚合物驱适用条件十、聚合物驱适用条件第一节聚合物驱（2）水质:矿化度＜40000mg/L，钙镁离子含量＜500mg/L；最好不含三价的金属离子(最好为清水)；（3）油藏：温度＜93℃（最好＜70℃），深度＜2740m，油层渗透率50毫达西，油田整装，油层较厚，油水井对应关系较好，尚有增产潜力的油藏。（1）原油：稀油，密度＜0.966,粘度＜150mPa.s聚合物驱小结一、基本概念：聚合物驱；采收率；波及系数；洗油效率；流度；流度比；聚合物的盐敏效应。二、基本原理：①聚合物驱提高采收率的基本原理。②驱油用聚合物及其重要性质与要求。③聚合物驱的适应范围与条件。④聚合物驱的基本段塞。第一节聚合物驱第二节表面活性剂驱第四章油层化学改造1.定义以表面活性剂体系作为驱油剂的驱油法2.表面活性剂体系稀表面活性剂体系（c2%）活性水胶束溶液浓表面活性剂体系(c2%)水外相微乳油外相微乳中相微乳第二节表面活性剂驱一、概念与分类1.定义以表面活性剂体系作为驱油剂的驱油法2.表面活性剂体系稀表面活性剂体系（c2%）活性水胶束溶液浓表面活性剂体系(c2%)水外相微乳油外相微乳中相微乳第二节表面活性剂驱一、概念与分类第二节表面活性剂驱一、概念与分类1.定义以表面活性剂体系作为驱油剂的驱油法2.表面活性剂体系稀表面活性剂体系（c2%）活性水胶束溶液浓表面活性剂体系(c2%)油外相微乳中相微乳水外相微乳二活性剂驱用活性剂1、磺酸盐型表面活性剂合成磺酸盐是另一类重要的磺酸盐型表面活性剂。可由相应的烃类（如烷烃、烷基苯、烷基甲苯、烷基二甲苯等）用相应的合成方法制得。烷基磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、-烯烃磺酸盐等属这一类磺酸盐。第二节表面活性剂驱2、羧酸盐型表面活性剂第二节表面活性剂驱3、聚醚型表面活性剂第二节表面活性剂驱非离子型表面活性剂没有阴离子集团，没有同电排斥作用，亲水基的有效面积一般不大，因此比较容易将亲水、亲油集团的有效面积调到基本相等，从而使该类活性剂在无碱条件下，油水之间可以达到超低界面张力。低分子量的非离子型活性剂一般作为“助剂”加入到主活性剂中；高分子量的可作为“主剂”使用。可以使用非离子型表面活性剂，但不应使用最常见的NP型和OP型非离子型表面活性剂。这两个产品本身都没有毒性，但这两个系列（包括用这两个系列的化合物合成的新化合物）自然分解后的产物中有一个化合物的形状有一些类似雌性激素分子的形状。医学已经证实，它有一定的雌性激素的作用，虽然其强度比雌性激素低很多，但若往自然界中的排放量大（尤其是三次采油中的用量很大），其危害会比较大。因此欧美多数国家已经禁止使用。其它类型的非离子型活性剂可以使用，目前看效果比较好。第二节表面活性剂驱4、非离子-阴离子型两性表面活性剂它的界面张力可以比较低，并且由于有“醚键”，耐盐性能好，耐高价金属离子常用阴离子型及非离子型表面活性剂第二节表面活性剂驱5、孪生表面活性剂第二节表面活性剂驱6、生物表面活性剂第二节表面活性剂驱三、活性水驱1定义：以活性水作为驱油剂的驱油法叫活性水驱。活性水：属稀表面活性剂体系，其中的表面活性剂浓度小于临界胶束浓度。第二节表面活性剂驱2活性水驱的EOR原理（1）低界面张力机理表面活性剂在水油界面吸附，可以降低水油界面张力▽降低岩石对原油的粘附力，提高洗油效率▽增大毛管数▽减少亲油油层的毛细管阻力第二节表面活性剂驱（2）润湿反转机理亲水性活性剂→使原来亲油的表面转化为亲水的表面→油对地层表面的润湿角增大→粘附功减小→洗油效率提高第二节表面活性剂驱（3）乳化机理驱油用的表面活性剂的HLB值一般在7～18范围，可形成稳定水包油乳状液。乳化的油在向前移动中不易重新粘附回地层表面，提高了洗油效率。乳化的油在高渗透层产生叠加的Jamin效应，可使水较均匀地在地层推进，提高了波及系数。活性剂→形成O/W乳状液→乳化油移动而不易粘附→洗油效率提高；乳化油在高K地层的Jamin效应→提高了波及系数第二节表面活性剂驱（4）提高表面电荷密度机理阴离子活性剂的吸附提高了表面的电荷密度,增加了油珠与岩石表面的静电斥力,油珠易被带走,提高了洗油效率第二节表面活性剂驱（5）聚并形成油带机理第二节表面活性剂驱活性水中的表面活性剂浓度较低，加上在地层表面的吸附会引起损耗，所以