表面活性剂驱油技术在提高油藏采收率中的应用研究

王雪

摘要：在三次采油方法中，表面活性剂驱是一种极具发展及推广潜力的提高采收率方法，并在国内在油田取得了良好的应用效果。基于此，本文就国内表面活性剂驱中的表面活性剂的种类、要求及驱油方式进行了综述，并总结了国内表面活性剂驱在三次采油中的应用，同时对表面活性剂驱油技术在提高高含水期油藏采收率中的有效应用提出了几点建议。

关键词：表面活性剂驱油;提高采收率;高含水期油藏

1表面活性剂提高采收率的机理

表面活性剂提高采收率的机理主要包括：（1）低界面张力机理，（2）润湿反转机理，（3）乳化机理;（4）提高电荷密度机理，（5）聚并形成油带机理等。 目前已能生产出适用于各种油层条件下进行化学驱的表面活性剂，并已合成出可抗高温、高盐的优质表面活性剂及更为稳定的聚合物，表面活性剂驱在三次采油中得到广泛应用，尤其是对稠油和含蜡原油的开采，成效很大。

2驱油用表面活性剂要求、种类及驱油方式

2.1表面活性剂要求

简单的说表面活性剂在三次采油中作用主要是加入表面活性剂以降低油水界面张力，改变岩石湿润性，以利于吸附在岩石颗粒表面的残余油膜的剥离，提高洗油效率，并使油珠或油滴能被注入水带走。使用表面活性剂水溶液可以降低油与水的界面张力，增加洗油能力。一般认为，能使原油采收率大幅度提高的表面活性剂应具有以下条件：

（1）可使原油与水的界面张力降至最低程度，约O.0l-0.001mN/m以下，具有适宜的溶解度、pH值、浊点和相持性。

（2）可降低岩层对原油的吸附作用。

（3）于储油岩层的温度下。在油层盐水中长时间保持其理化稳定性，耐盐性好，对电解质不敏感。

（4）能与大部分的储油层接触，提高驱油率。

（5）具有较高的经济价值。

2.2驱油用表面活性剂种类

（1）非离子表面活性剂

由于非离子性基团的亲水性要比离子眭基团差得多，因此非离子性表面活性剂要保持较强的乳化作用，其分子结构中—般含有多个非离子性亲水基，形成含许多醚键、酯键、酰胺键或羟基或者它们相互两两组合或多种组合的结构。常用品种有脂肪醇系列聚氧乙烯醚、烷基酚系聚氧乙烯醚、烷基酚系聚氧乙烯醚甲醛缩合物、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、烷基酰胺型、聚氧乙烯聚氧丙烯醚亚砜、烷基（聚）配糖物、油酸聚氧乙烯酯等。此类表面活性剂的优点是抗盐能力强，临界胶束浓度CMC的低，但浊点低，不能用于超过其浊点的地层。目前通过改性，使其既具有以上优点，同时浊点很高，抗盐能力更强，适用于高盐高温地层。

（2）阴离子表面活性剂

阴离子表面活性剂其分子结构中离子性亲水基为阴离子，这类阴离子亲水基组成的盐有磺酸盐、羧酸盐、硫酸（酯）盐、磷酸（酯）盐。在表面活性剂的分子中阴离子基的数量可为一个，也可为两个或两个以上也可含有非离子性亲水基的嵌段结构，且种类也可不局限一种，其长度或嵌段结构的分子量也可互不相同，这些都取决于表面活性剂的功能、使用环境、驱油工艺参数等因素。常用的有石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐、木质素磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐，烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚梭酸盐、聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚硫酸盐、烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯多硫酸盐等。优点是浊点很高，在砂岩表面上吸附量少，但抗盐能力差，临界胶束浓度较高。

（3）其他表面活性劑

阳离子表面活性剂，因其易被地层吸附或产生沉淀，故降低油水界面张力的能力差，一般不适用配制二次或三次采油的胶束。在某些特定的条件下可使用季铵两性表面活性剂、季铵磺酸盐等，常用的其他药剂有：水溶性高分子聚合物（如聚丙酰胺）、低碳脂肪醇等。

驱油效果除与表面活性剂本身的特性有关外，还与原油、岩层、盐水状况及所用的采油工艺等有关。在三次采油中，表面活性剂驱往往不是使用一种表面活性剂，而是由复合表面活性剂、聚合物和助剂等组成的配合体系，只有互相配合才能提高石油的采收率，如使用水溶性的石油磺酸盐驱油，可以与少量增溶助剂二烷基苯聚氧乙烯烷基磺酸盐混合，提高驱油效率。表面活性剂驱根据所采用的体系不同，可分为活性水驱、碱水驱、胶束溶液驱、微乳液驱、泡沫驱，增稠水驱，正向异常液驱等方式。

3国内表面活性剂驱简况

我国已用于生产的表面活性剂驱有：大庆油田所用的较好的三次采油用表面活性剂是进口的石油磺酸盐ORS-41，取得了很好的效果，克拉玛依油田用的是磺酸盐表面活性剂KPS-2，其生产成本低，已取得了显著的增油效果;胜利油田驱油用的三种多组分磺酸盐的混合物，也取得了良好的效果。 郭东红等提出为提高驱油剂降低油水界面张力的能力，提高原油的采收率，在石油磺酸盐表面活性剂的基础上。研制了改性纳米二氧化硅一石油磺酸盐复合驱油剂。研究表明，在一定的浓度条件下。石油磺酸盐能降低油水界面张力至lxl0—2mN/m，改性纳米二氧化硅一石油磺酸盐复合驱油剂能降低油水界面张力至3.2x10-3mN/m，纳米石油磺酸盐复合驱油体系表现出较好的界面活性。 乔卫红等对低成本的改性木质素磺酸盐代替石油磺酸盐作主表面活性剂进行了研究，获得了比较好的结果，它和石油磺酸盐复配有很好的增效作用，复配体系可达到超低界面张力的要求。 郭东红等以糠醛抽出油为原料，通过磺化制备了一种表面活性剂KOSC。界面张力测试结果表明，在强碱NaOH存在的条件下，当含量为0.2%，碱含量在0.6%-1.4%范围时，KOSC体系与大庆油田采油四厂原油可形成超低界面张力（10-3mN/m）。在无碱条件下，表面活性剂KOSC单独用于大港油田枣园1256断块原油时，油一水界面张力可达到10-2 mN/m。KOSC能够满足不同油田化学驱对表面潘眭剂的要求。

4三次采油用表面活性剂的研究趋向

三次采油是充分利用石油资源的重要途径，虽然三次采油方法很多和这方面的研究取得巨大的突破，但是除聚合物驱外其它驱油法目前仍处于基础理论研究和先导性试验阶段，特别是现在浊价不高的情况下还不宜实现大规模的工业化。随着三次采油技术的不断进步，不断发展对表面活性剂的要求越来越高，不仅要求它具有低的油水界面张力和低吸附值，而且要求它与油藏流体配伍和廉价。由于合适的表面活性剂复配体系，不仅能产生很好的协同效应而降低体系的界面张力，而且还能够降低主表面活性剂的用量，甚至驱油液表面活性剂的总浓度也有可能降低，同时表面活性剂的其他性能如耐盐能力、耐温性镜或吸附损耗减少等得到强化，因此通过多种表面活性剂的合适复配混合，可使各自优点充分发挥，相互取长补短。随着三次采油技术的不断进步，一些特种表面活性剂成为重要的研究方向，比如氟表面活性剂，生物表面活性剂，和孪生表面活性剂（Gemini）等。同时各种三次采油的驱油方法，都有不同的适用条件，需要根据不同油田的油藏情况、原油组成、地层状况、盐的种类和含量、经济效益等因素合理选择和充分试验。目前，在三次采油方法中化学复合驱无论是提高采油率幅度，还是降低成本都有很大发展潜力，因此完善化学复合驱采油技术仍是今后三次采油试验研究的主攻方向。

参考文献

[1]刘方，李玉华.石油开采中表面活性剂驱的应用与展望.精细与专用化学品，2000，22：9～ll.

[2]郭东红，张飞字.三次采油表面活性剂的研究与应用进展（三）.应用科技，2008，16（9）：21～23.

天津大港油田滨港石油科技集团有限公司工艺研究所 天津 300280