【正文】 性劑發(fā)生協(xié)同增效作用,大大降低了驅(qū)油劑成本。世紀年代,國內(nèi)幾個大型油田開展了表面活性劑復合驅(qū)的先導試驗和先導擴大試驗,取得了較大成果。近年來,表面活性劑驅(qū)油研究一直比較活躍,應(yīng)用前景也更加廣泛,被認為是一種驅(qū)油效果理想、有前途的提高采收率方法[1114]。蒲萬芬[48]等認為聚/表二元復合驅(qū)在高礦化度非均質(zhì)油藏具有較好的可行性,在實驗室合成了雙陽離子型表面活性劑NNMB,將研制的表面活性劑與疏水締合聚合物進行復配成二元聚/表體系,在中原油田油藏條件下進行性能評價,得到兩點認識:(1)疏水締合聚合物對雙陽離子型表面活性劑NNMB溶液的界面張力沒有明顯的影響,其數(shù)量級均為10 3。(2)聚/表二元復合體系中加入一定量的鹽(氯化鈉)可以增加表面活性劑降低界面張力的效率。李柏林[49]等的研究結(jié)果表明,表面活性劑對體系粘度影響不大,體系的粘度隨著表面活性劑濃度的增大而輕微下降。聚/表二元配方體系的粘度明顯高于三元體系,聚/表二元體系對大慶采油一廠脫水原油的界面張力可以達到超低,室內(nèi)物理模擬實驗可提高采收率20%以上。王德民[50]院士認為,聚/表二元復合驅(qū)若能取得成功并推廣,有可能對大慶的穩(wěn)定發(fā)展起重大作用,同時還能進一步促進化學驅(qū)理論的發(fā)展并形成新的經(jīng)濟增長點。李華斌[51]等對復合驅(qū)中界面張力數(shù)量級與提高采收率的關(guān)系進行了研究,認為盡管目前復合驅(qū)在技術(shù)上是成功的,但是有兩個最重要的因素嚴重阻礙了復合驅(qū)的大規(guī)模應(yīng)用:(1)認為油水平衡界面張力只有達到10 3mN/m數(shù)量級的超低值,才能大幅度地提高采收率,這就大大縮小了選擇表面活性劑的范圍。在此基礎(chǔ)上,還要考慮表面活性劑在高礦化度的地層水中具有理想的溶解性。(2)由于溫度和鹽度使得聚合物分子在地層水中的構(gòu)相呈收縮和卷曲狀態(tài),使得復合體系的表觀粘度較低。為了能使油層的波及效率達到理想的效果,不得不大幅度地提高聚合物的用量,最終導致聚合物的用量成倍增加,從而大幅度降低了復合驅(qū)的經(jīng)濟效果。在大慶油田條件下,油水平衡界面張力達到10 2mN/m數(shù)量級,就可以大幅度提高采收率。因此,大多數(shù)國內(nèi)工業(yè)表面活性劑產(chǎn)品的復合體系與原油的界面張力都可以滿足使束縛油流動的要求,這就大大降低了對表面活性劑的苛刻條件,擴大了表面活性劑的來源和范圍。大量的巖芯實驗結(jié)果表明,如果油水動態(tài)(瞬時)界面張力可以達到10 3mN/m或10 2mN/m數(shù)量級,其驅(qū)油效果與穩(wěn)定平衡界面張力達到10 3mN/m數(shù)量級時的效果基本相同。這更加擴大了表面活性劑的挑選范圍,并為表面活性劑驅(qū)油的商業(yè)性應(yīng)用提供了實驗依據(jù)。吳文祥[52]等針對聚/表二元復合驅(qū)進行了物理模擬實驗,人造均質(zhì)巖芯的物理模擬結(jié)果表明,相同條件下的聚/表二元復合驅(qū)油采收率與三元復合驅(qū)采收率基本相當。而在非均質(zhì)巖芯上,相同條件下的聚/表二元復合驅(qū)采收率要明顯高于三元復合驅(qū)的采收率,且均大于20%?；瘜W劑成本(按聚合物及表面活性劑價格計算后得到)基本相同條件下,增加復合體系段塞體積而適度降低主段塞聚合物濃度,有利于聚/表二元復合體系的注入,且二元復合驅(qū)采收率仍然較高。李孟濤[53]等針對聚/表二元復合體系進行了驅(qū)油實驗研究,研究結(jié)果表明,該種聚/表二元體系具有較寬活性劑濃度范圍,界面張力可以達到10 2mN/m的低張力值,溶液的界面張力穩(wěn)定性好,受溫度和礦化度影響小,與原油不易形成高粘度W /O型乳化液,有利于油井生產(chǎn)。該體系比相當濃度的聚合物驅(qū)采收率高,相同條件下不低于大慶現(xiàn)場應(yīng)用三元復合驅(qū)采收率,增加聚/表二元復合體系段塞而適度降低主段塞中聚合物濃度,有利于該體系的注入,且采收率仍然較高。該體系克服了三元復合體系中堿引起的不利因素,且相同條件下,其注入壓力比聚合物驅(qū)低,有利于礦場實施。在中國提高采收率技術(shù)的應(yīng)用大部分是先導性礦場試驗,己經(jīng)進行工業(yè)化應(yīng)用的主要是聚合物驅(qū)、三元復合驅(qū)和熱采,其它方法主要集中在可行性研究方面。大慶油田2001年5月,利用新研制的國產(chǎn)表活劑在杏北油田開展了三元復合驅(qū)工業(yè)化礦場試驗,取得了明顯的增油降水的效果。大慶油田泡沫復合驅(qū)進行實驗研究的基礎(chǔ)上,在薩北油田北二區(qū)東部開展了泡沫復合驅(qū)先導性礦場試驗,取得了比水驅(qū)提高采收率25%以上的顯著效果。聚合物/表面活性劑二元復合驅(qū)(簡稱為聚/表二元復合驅(qū))是一種可以充分發(fā)揮表面活性劑和聚合物的協(xié)同作用來提高原油采收率的強化采油方法。很早以前人們就認識到毛管力是造成水驅(qū)油藏掃及區(qū)滯留大量原油的主要原因,而毛管力又是油水兩相界面張力作用的結(jié)果,它抵消外部施加的粘滯力,使注入水與聚集的共生水只起到部分驅(qū)油作用。毛管力使一部分原油圈閉在低層孔隙之中,通過降低界面張力和提高注入水的粘滯力,可以降低毛管壓力,增大毛管數(shù),從而提高采收率。聚/表二元復合驅(qū)是在三元的基礎(chǔ)上去掉堿所形成的低濃度的聚/表二元復合體系。三元復合驅(qū)技術(shù)中大量使用堿劑,堿的使用可引起多價離子沉淀、巖石礦物溶蝕等現(xiàn)象。解決上述問題的根本途徑是不使用堿劑,但不加堿的復合體系必須產(chǎn)生超低界面張力,聚/表二元復合驅(qū)油體系的粘度明顯高于同等條件下的三元復合體系,界面張力達到超低,且驅(qū)油效率較高。聚/表二元復合體系作為一種新的驅(qū)油方法,可以最大限度地發(fā)揮聚合物的粘度和彈性,減少乳化液處理帶來的負面影響,減弱由于堿的存在引起的地層以及井筒結(jié)垢的現(xiàn)象。由于體系還具有較低的界面張力,因此,在化學劑成本相同的情況下,可以達到與三元體系相同的驅(qū)油效果,可能成為一項代替三元復合驅(qū)的新技術(shù)。[1416]水驅(qū)油微觀物理模擬實驗研究：微觀滲流模擬技術(shù)是通過微觀物理模型（光 化學刻蝕的仿真玻璃模型和真實砂巖微觀模型）上的微觀驅(qū)油實驗來研究水驅(qū)油的微觀驅(qū)油機理，實驗過程的圖象既可以通過圖象分析系統(tǒng)錄入到計算機中對結(jié)果進行計算，又可以對實驗過程進行錄像后進行動態(tài)分析。通過這些圖象的定性分析和定量計算，可以詳細了解到水驅(qū)油及其它各種驅(qū)油方式不同條件下的微觀滲流機理、水驅(qū)剩余油特征及驅(qū)替效果，從而為油田注水開發(fā)和三次采油研究提供重要手段[16_17]。李中鋒[32]等通過微觀物理模擬水驅(qū)油實驗及殘余油分布分形特征的研究，得出了,隨驅(qū)替速度增大,形成的殘余油量減少。隨原油粘度增大,形成的殘余油量增多。容量維數(shù)表征了殘余油的多少,它與殘余油飽和度、孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)。分形維數(shù)則表征了殘余油空間分布的非均質(zhì)性,分形維數(shù)越大,殘余油空間分布的非均質(zhì)性越強。王瑞飛[2627]等通過特低滲透砂巖微觀模型水驅(qū)油實驗找出了驅(qū)油效率的影響因素。從而得出,特低滲透砂巖儲層驅(qū)油過程中,潤濕性不同,驅(qū)替機理不同。水濕儲層表現(xiàn)為驅(qū)替機理和剝蝕機理。油濕儲層表現(xiàn)為驅(qū)替機理和油沿孔道壁流動機理。特低滲透砂巖儲層水驅(qū)開發(fā)中影響開發(fā)效果的因素較多,其中包括物性、孔隙結(jié)構(gòu)、注入量、注水速度、潤濕性等。特低滲透砂巖儲層水驅(qū)開發(fā)效果對注水速度較為敏感。針對不同的儲層,采取合適的注水速度,才能取得較好的開發(fā)效果。 主要研究內(nèi)容（1）調(diào)研致密油層表活劑驅(qū)替開發(fā)或采油進展及有關(guān)工藝方法，了解表面活性劑的概念及基本性質(zhì)和類型；表活劑驅(qū)油的基本原理及影響因素，表活劑驅(qū)油與水驅(qū)油微觀特征的差異。（2）實驗方法建立。（3）進行至少2塊以上低滲致密儲層微觀模型的表活劑驅(qū)油實驗，并對實驗數(shù)據(jù)進行分析研究。502 表面活性劑驅(qū)油機理和影響因素 表面活性劑驅(qū)又分為：活性水驅(qū)、膠柬溶液驅(qū)和微乳液驅(qū)。目前化學驅(qū)已經(jīng)成為正在發(fā)展的強化采油提高采收率的主要方法，作為化學驅(qū)用表面活性劑應(yīng)具備以下條件：(1)在油水界面上的表面活性高，使油水界面張力降至(0．0l～0．001)mN／m以下，具有適宜的溶解度、濁點、pH值，能降低巖層對原油的黏附性：(2)在巖石表面的吸附量要?。?3)在地層介質(zhì)中應(yīng)有較大的擴散速度：(4)當在水中濃度較低時，應(yīng)具有較強的驅(qū)油能力；(5)應(yīng)具有能阻止其他化學劑副反應(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、地層水和注入水成分、地層溫度以及油藏枯竭程度等相互關(guān)系：(7)應(yīng)具有抗地層高溫、高鹽濃度的能力；(8)具有較高的經(jīng)濟價值，投入產(chǎn)出比具備優(yōu)勢。在選用表面活性荊時，必須根據(jù)室內(nèi)實驗，在油層條件下，用地層流體，用懸滴法測定油水界面張力，獲得低界面張力的最佳范圍。改變表面活性劑的種類、用量，確定表面活性劑類型、濃度、最佳含鹽量，使其在最佳含鹽量附近，使界面張力最低。否則，通過調(diào)節(jié)助劑、表面活性劑，以適應(yīng)含鹽度的要求。同時還要在地層條件下，用天然巖心進行驅(qū)油實驗和表面活性劑吸附量測定，確定油層條件下采收率和表面活性劑的吸附量，由此選擇適當?shù)谋砻婊钚詣┖蜐舛?。最佳含鹽量范圍的確定，應(yīng)主要考慮總鹽含量及二價陽離子含量范圍，如果體系中二價陽離子超過允許范圍，就會引起表面活性劑沉淀，造成表面活性劑損失。總之，在選擇表面活性劑時，要使相圖中的單相區(qū)盡可能大，形成乳化液驅(qū)的界面張力要足夠低，以阻止因毛管力而形成死油區(qū)[1415]。對于機理的研究，現(xiàn)在大致分為兩種理論： ① 毛管數(shù)理論，以毛管數(shù)的數(shù)值來評價表活劑是否能夠啟動殘余油； ② 從微觀上對各種界面現(xiàn)象進行的力學研究[15]。 表活劑驅(qū)的驅(qū)油機理主要有以下幾方面：（1)低界面張力機理出于引起油在油藏孔隙中被圈捕的主要作用力是黏滯力瓤毛細管力。若想改善油藏的微觀驅(qū)油效率，使被捕集的油流動，必須使毛管數(shù)由106增至102，界面張力降至mN／m。用低濃度表面活性劑水溶液驅(qū)油時，活性劑吸附在油水界面上，降低油水界面張力，增加了毛管數(shù)，從而減少了油珠通過狹小孔道移動對暴萄變形所需功，降低原油的流動阻力，將巖石中的殘余油驅(qū)出來，使用適當?shù)谋砻婊钚詣w系，大量的滯留油珠都能移動，這些油滴富集并形成油墻，如圖2l所示。一般產(chǎn)生這種超低界面張力最小值，對應(yīng)于開始形成膠柬時而且表面活性劑分配系數(shù)接近l。因此，通過調(diào)節(jié)表面活性刺的濃度、含擊}；量等可形成超低界面張力。(2)潤濕反轉(zhuǎn)機理油濕表面驅(qū)油效率差，水濕表面驅(qū)油效率好。選擇合適的表面活性劑，能選擇性地改變巖石對油和水的潤濕性并能產(chǎn)生良好的條件咀提高驅(qū)油效率。研究表明，表面活性劑對巖石表面潤濕性的改變與降低油水之問界面張力也是密切相關(guān)的。油藏流體在巖石中的分布和流動受巖石的潤濕性控制，因此，通過改變巖石的潤濕性，使油水的相對滲透率向有利于油流動的方向改變。(3)乳化機理驅(qū)油用的表面活性劑的HLB值一般在7～18范圍，它在油水界面上的吸附，可穩(wěn)定水包油乳狀液。乳化的油在向前移動中不易重新粘濕潤濕性地層表面，提高了洗油效率。而且乳化的油在高滲透層產(chǎn)生疊加的Jamin效應(yīng)，可使水較均勻地在地層推進，提高了波及系數(shù)。(4)提高表面電荷密度機理當驅(qū)油表面活性劑為陰離子型表面活性劑時，它在油珠和地層表面上的吸附，可提高表面的電荷密度，增加油珠與地層表面之間的靜電斥力，使油珠易為驅(qū)動介質(zhì)帶走，提高了洗油效率。(5)聚并形成油帶機理若從地層表面沈下的油越來越多．則它們在向前移動時，可發(fā)生相互碰撞。當碰撞的能量能克服它們之間的靜電斥力產(chǎn)生的相斥的能量時，就可聚并。油的聚并可形成油帶，油帶在向前移動時又不斷將遇到的分散的油聚并進來，使油帶不斷擴大，最后從油井采出。 表面活性劑驅(qū)油的微觀特征由低滲透模型不同化學驅(qū)油體系對微觀孔喉殘余油啟動的影響可見，水驅(qū)后孔喉中仍存在大量的殘余油，主要以柱狀、簇狀以及膜狀的形式被束縛于孔隙網(wǎng)絡(luò)中，還有部分分布于盲端或準盲端，簇狀殘余油實質(zhì)是水驅(qū)后被細小喉道包圍起來、包含數(shù)個孔隙喉道在內(nèi)的大油塊。 膜狀殘余油位于孔隙和喉道的內(nèi)壁，具有相當高的流動阻力。 盲端處的殘余油相當于一端封閉或一端極不易流動的柱狀殘余油[21,37]，主要在模型的邊緣處存在。利用表面活性劑驅(qū)替盲端中的殘余油，其潤濕性改變及殘余油被采出的全過程見圖21(驅(qū)替方向由右至左)。實驗所用的巖心模型為親油盲端孔隙模型。對于親油盲端，經(jīng)過水驅(qū)之后，盲端中的殘余油只有少量被驅(qū)出[圖21(a)]。當表面活性劑驅(qū)油體系進入盲端后，由于體系與油形成超低界面張力，盲端處殘余油與水的界面逐步沿流動方向變形[圖21(b)至圖21(d)]，變形后的彎液面所產(chǎn)生的毛管力在超低界面張力的作用下為原來的1／1 000。該彎液面沿流動方向被拉伸，逐漸斷裂成小油珠而被驅(qū)替液攜帶，盲端內(nèi)殘余油變少、變薄，如圖21(b)至圖21(h)。隨著表面活性劑沿盲端壁面向盲端內(nèi)的擴散，在孔道的壁面產(chǎn)生吸附，表面活性劑的親水基朝外，因此盲端的潤濕性向親水方向轉(zhuǎn)變，隨著表面活性劑體系的進一步驅(qū)替，孔道壁面潤濕性也隨之改變?yōu)橛H水，如圖21(i)至圖21(j)，從而使油更易通過變形被拉伸成油珠而被驅(qū)替液帶[15,25,26]。圖21 表面活性劑驅(qū)替盲段中殘余油的過程圖22為水驅(qū)后附著在巖石壁面上油膜被驅(qū)替的情況(驅(qū)替方向由右至左)。由于水驅(qū)過程中剪切力不足以使油膜脫離壁面，當表面活性劑體系接觸到油膜以后，由于兩性表面活性劑的吸附和超低界面張力的共同作用使三相接觸點的平衡條件被破壞，油膜發(fā)生變形，并逐漸被拉長、斷裂成小油滴而脫離壁面，并持續(xù)重復這一過程，直至油膜被驅(qū)替干凈。在油膜被驅(qū)替的過程中，三相接觸點處存在3個界面張力（σow）、油與壁面的界面張力（σow）和水與壁面的界面張力（σow）。在驅(qū)替過程中，由于表面活性劑壁面的擴散及其吸附作用，壁面潤濕反轉(zhuǎn)。當油前緣變形為蝌蚪狀時[圖22（c）]，油膜前緣只須克服毛管力的作用，而且超低油水界面張力降低了該毛管力的大小，所以油膜前緣的蝌蚪狀油滴聚集到一定程度時發(fā)生斷脫[圖2