表面活性剂驱.ppt

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 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 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 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 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 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 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 W 减小了MWO 增大了EV 提高了ER 第一节聚合物驱 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ER 3 聚合物降低水油流度比的原因 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 聚合物驱提高采收率的基本原理 驱油用聚合物及其重要性质与要求 聚合物驱的适应范围与条件 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 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 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 c 2 活性水 胶束溶液 浓表面活性剂体系 c 2 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 要使活性水驱要取得良好的效果 就必须使用大段塞大剂量 可用牺牲剂减少表面活性剂的吸附 牺牲剂是指以自己的损耗减少其他药剂损耗的廉价化学剂 可用的牺牲剂有 1 碱性物质 2 多元羧酸及其盐 3 低聚物与高聚物 4 木质素磺酸盐 第二节表面活性剂驱 四 胶束溶液驱 1 定义 以胶束溶液作驱油剂的驱油法叫胶束溶液驱 2 胶束溶液 属稀表面活性剂体系 其中表面活性剂浓度大于临界胶束浓度 但其质量分数不超过2 10 2 第二节表面活性剂驱 胶束溶液的配制表面活性剂加入醇 如异丙醇 正丁醇 或 盐 如氯化钠 醇和盐等助剂的加入是为了调整油相和水相的极性 使表面活性剂的亲油性和亲水性得到充分平衡 从而最大限度地吸附在水油界面上 产生超低界面张力 小于10 2mN m 1的界面张力 强化了胶束溶液驱油的低界面张力机理 胶束溶液的配制 表面活性剂加入醇 如异丙醇 正丁醇 或 盐 如氯化钠 醇和盐等助剂的加入是为了调整油相和水相的极性 使表面活性剂的亲油性和亲水性得到充分平衡 从而最大限度地吸附在水油界面上 产生超低界面张力 小于10 2mN m 1的界面张力 强化了胶束溶液驱油的低界面张力机理 第二节表面活性剂驱 第二节表面活性剂驱 3胶束溶液驱的EOR机理 具备活性水驱的全部机理胶束存在 增溶机理由于活性剂的浓度较高 而且醇和盐的存在 界面张力可以降到超低 强化了低界面张力机理 第二节表面活性剂驱 第二节表面活性剂驱 五微乳驱 1 微乳分类水外相微乳水外相微乳用水溶性表面活性剂配得溶有油的表面活性剂胶束分散在水中所形成的分散体系油外相微乳油外相微乳用油溶性表面活性剂配得溶有水的表面活性剂胶束分散在油中所形成的分散体系中相微乳 第二节表面活性剂驱 2 微乳类型的相互转化 微乳类型决定于 活性剂的类型 使用温度 油的性质 如烃的碳数 水中的电解质 种类和浓度 体系中的助表面活性剂 种类和浓度 第二节表面活性剂驱 1 中相微乳与油的界面张力 MO 和中相微乳与水的界面张力 MW 处在相等的最低值 由于毛管阻力取决于最大一个界面张力 所以当 MO MW且处于最低值时最好 2 表面活性剂的滞留量最小 这是由于油水界面张力越低 表面活性剂在界面层堆积越紧密 因而电荷密度越大 由于静电斥力 使表面活性剂在地层中的吸附量减少 在界面张力处于相等的最低值下 将对应着表面活性剂在地层最小的吸附量 滞留量 处于最佳盐含量下的中相微乳有许多特点 第二节表面活性剂驱 3 增溶参数VO VS 单位体积表面活性剂增溶油的体积 与VW VS 单位体积表面活性剂增溶水的体积 达到相等的最大值 因这时表面活性剂对油和水有着最适宜的平衡关系 4 采收率最高 处于最佳盐含量下的中相微乳有许多特点 中相微乳M驱比油外相微乳驱U 水外相微乳L驱的驱油效果好 第二节表面活性剂驱 3 微乳与乳状液的区别 转化 微乳 热力学稳定体系 油水间不存在相界面乳状液 热力学不稳定体系 油水间存在相界面 第二节表面活性剂驱 4 微乳的配制 三个主要成分油 原油或它的馏分 如汽油 煤油 柴油 水 淡水或盐水表面活性剂 阴离子型 非离子型和非离子 阴离子型表面活性剂 最好用石油磺酸盐 钠盐或铵盐 第二节表面活性剂驱 两个辅助成分助表面活性剂 最好用醇 也可用酚调整水和油的极性 参与形成胶束 增加胶束增溶能力电解质 无机的酸 碱 盐 但最好用盐减小表面活性剂和助表面活性剂极性部分的溶剂化程度 使胶束在更低的表面活性剂浓度下就可形成 可使微乳与油或水产生超低界面张力 第二节表面活性剂驱 4 微乳的配制 5 微乳驱EOR机理 微乳驱有胶束溶液驱的全部机理 即 1 低界面张力机理 2 润湿反转机理 3 乳化机理 4 增溶机理 5 提高表面电荷密度机理 6 聚并形成油带机理 由于微乳属浓表面活性剂体系 所以微乳驱在增溶机理和提高表面电荷密度机理上比胶束溶液驱更突出 第二节表面活性剂驱 5 微乳驱EOR机理 水外相微乳为例 当微乳与油层接触时 由于它是水外相 可与水混溶 均相 而它的胶束可增溶油 所以也可与油混溶 均相 混相微乳驱当微乳进入油层并当油在微乳的胶束中增溶达到饱和 微乳与被驱动油之间产生界面 这时 混相微乳驱就转变为非混相微乳驱当微乳进一步进入油层 被驱动油进一步进入胶束之中 原来的胶束转化为油珠 水外相微乳转化为水包油乳状液 第二节表面活性剂驱 5 微乳驱EOR机理 水外相微乳为例 驱油机理复杂 主要是由于水和油进入微乳中 使它产生相应的相变化引起的 微乳与水和油没有界面 无毛细管阻力 提高了波及系数 微乳与油完全互溶 提高了驱油效率 第二节表面活性剂驱 6 微乳驱段塞图 预冲洗段塞 盐水段塞 除去地层中Ca2 Mg2 等可交换阳离子 或是牺牲剂段塞减少表面活性剂在地层中的损耗 第二节表面活性剂驱 六 泡沫驱 1 定义 泡沫驱是以泡沫做驱油剂的驱油法 2 泡沫配制 水 淡水 也可用盐水气 氮气 二氧化碳气 天然气 炼厂气或烟道气起泡剂 主要是表面活性剂如烷基磺酸盐 烷基苯磺酸盐 聚氧乙烯烷基醇醚 15 聚氧乙烯烷基苯酚醚 10 聚氧乙烯烷基醇醚硫酸酯盐 聚氧乙烯烷基醇醚羧酸盐等 在起泡剂中还可加入适量的聚合物 如部分水解聚丙烯酰胺 钠羧甲基纤维素等 提高水的粘度 从而提高泡沫的稳定性 第二节表面活性剂驱 六 泡沫驱 第二节表面活性剂驱 第二节表面活性剂驱 油田现场产生泡沫的方法 1 交替的向地层注入起泡剂溶液和气体 2 将起泡剂和气体分别从油管和套管同时注入地层 第二节表面活性剂驱 3 泡沫性质 1 泡沫特征值 指泡沫中气体体积对泡沫总体积的比值 通常泡沫特征值是在0 52 0 99之间 泡沫特征值小于0 52时的泡沫叫气体乳状液 泡沫特征值大于0 99时的泡沫易于反相变为雾 泡沫特征值超过0 74时 泡沫中的气泡就会变成为多面体 第二节表面活性剂驱 泡沫特征值与采收率关系 泡沫特征值越大 采收率越高 第二节表面活性剂驱 2 泡沫粘度 当泡沫特征值小于0 74时 当泡沫特征值大于0 74时 泡沫粘度的来源 A相对移动的分散介质液层间的内摩擦B分散相间的相互摩擦 第二节表面活性剂驱 4 泡沫驱EOR原理 1 Jamin效应叠加机理对泡沫 Jamin效应是指气泡对通过喉孔的液流所产生的阻力效应 当泡沫中气泡通过直径比它小的喉孔时 就发生这种效应 Jamin效应可以叠加 所以当泡沫通过不均质地层时 它将首先进入高渗透层 由于Jamin效应的叠加 所以它的流动阻力逐渐提高 因此 随着注入压力的增加 泡沫可以依次进入那些渗透性较小 流动阻力较大而原先不能进入的中 低渗透层 提高波及系数 第二节表面活性剂驱 2 增粘机理由于泡沫有大于水的粘度 所以它有大于水的波及系数 因而泡沫驱有比水驱高的采收率 3 稀表面活性剂体系驱油机理泡沫的分散介质为表面活性剂溶液 根据表面活性剂在其中的浓度 它应具有稀表面活性剂体系 加活性水 胶束溶液 的性质 因此具有与它们相同的驱油机理 第二节表面活性剂驱 第二节表面活性剂驱 表面活性剂驱小结一 基本概念 活性水驱 胶束溶液驱 微乳驱 水外相微乳 油外相微乳 泡沫驱 泡沫特征值等二 基本原理 表面活性剂驱 四种方法 提高采收率的机理分析 举例说明表面活性剂驱主要的活性剂类型 三 思考题 表面活性剂驱为什么要用预冲洗段塞 常用的预冲洗段塞有几种 配制微乳需要那两个辅助成分 其作用是什么 第二节表面活性剂驱 第三节 碱驱 第四章油层化学改造 一定义以碱溶液作驱油剂的驱油法 又叫 碱溶液驱碱强化水驱二碱驱用碱碱 NaOH KOH NH4OH盐 潜在碱 Na2CO3 Na2SiO3 Na4SiO4 Na3PO4Na2CO3和NaHCO3复配Na3PO4与Na2HPO4复配 第三节碱驱 三碱与石油酸的反应 原油中可与碱反应的石油酸 生成相应的石油酸盐脂肪酸环烷酸胶质酸和沥青质酸 碱驱中还常加入盐 调整亲水亲油平衡 第三节碱驱 四碱驱与水驱的对比 1 0 0 水驱 2 0 5 10 4 3 1 0 10 4 4 5 0 10 4 第三节碱驱 五碱驱EOR机理 l 低界面张力机理在低的碱含量和最佳的盐含量下 碱与石油酸反应生成的表面活性剂 可使油水界面张力降至1 10 2mN m 1 第三节碱驱 2 乳化 携带机理在碱含量和盐含量都低的情况下 由碱与石油酸反应生成的表面活性剂可使地层中的剩余油乳化 并被碱水携带着通过地层 此机理特点 可以形成油珠直径相当小的乳状液 通过乳化提高碱驱的洗油效率 碱水在油井突破前采油量不可能增加 油珠的聚并性质对过程有不利影响 第三节碱驱 3 乳化 捕集机理在碱含量和盐含量都低的情况下 由于低界面张力使油乳化在碱水相 但油珠直径较大 因此当它向前移动时 就被捕集 增加了水的流动阻力 即降低了水的流度 从而改善了流度比 增加了波及系数 提高了原油采收率 此机理特点 可以形成油珠直径较大的乳状液 分散的油珠会被捕集在较小孔道 碱水在油井突破前采油量可以增加 油珠的聚并性质对过程有有利的影响 第三节碱驱 4 由油湿反转为水湿机理在碱含量高和盐含量低的情况下 碱可通过改变吸附在岩石表面的油溶性表面活性物质在水中的溶解度而解吸 恢复岩石表面原来的亲水性 使岩石表面从油湿反转为水湿 提高了洗油效率 也即提高了原油采收率 第三节碱驱 5 由水湿反转为油湿机理在碱含量和盐含量都高的情况下 碱与石油酸反应生成的表面活性剂主要分配到油相并吸附到岩石表面上来 使岩石表面从水湿转变为油湿 这样 非连续的剩余油可在其上形成连续的油相 为原油流动提供通道 第三节碱驱 5 由水湿反转为油湿机理与此同时 碱驱生成的表面活性剂的亲油性和它产生的低界面张力 导致油包水乳状液的形成 乳状液中的水珠 堵塞流通孔道 使注入压力提高 高的注入压力迫使油从乳化水珠与岩石表面之间的连续油相这条通道排泄出去 留下高含水率的乳状液 达到提高原油采收率的目的 第三节碱驱 碱驱机理实现条件 第三节碱驱 碱驱进行的条件是原油中有能够产生表面活性剂的石油酸 因此要求碱驱油层的原油有足够高的酸值 1克原油被中和到pH值产生突跃时所需氢氧化钾的质量 单位为mg g 1 当原油的酸值小于0 2mg g 1时 油层就不适宜进行碱驱 六碱驱进行的条件 第三节碱驱 一定的酸值是进行碱驱的必要条件 但不是充分条件 充分条件是原油中的石油酸与碱的反应产物为表面活性剂 如原油中的二甲酚属石油酸 它与碱反应产物为二甲酚盐就不是表面活性剂 六碱驱进行的条件 第三节碱驱 七碱驱的段塞图 第三节碱驱 碱驱小结 1 碱驱提高采收率的基本机理 2 碱驱的基本段塞 3 碱驱常用的碱 4 碱驱的适应范围与条件 5 石油酸及其与碱的反应 第三节碱驱 第四节 复合驱 第四章油层化学改造 一概念复合驱是指两种或两种以上驱油成分组合起来的驱动 第四节复合驱 二驱油效果对比 驱动方式的对比 二元复合驱与单一驱动 碱 聚合物驱的效果是碱驱的5倍 聚合驱的3倍 第四节复合驱 三元复合驱效果好的原因是由于各组份之间的协同效应 第四节复合驱 1聚合物的作用 聚合物改善了表面活性剂和 或 碱溶液对油的流度比 聚合物对驱油介质的稠化 可减小表面活性剂和碱的扩散速率 从而减小它们的药耗 聚合物可与钙 镁离子反应 保护了表面活性剂 使它不易形成低表面活性的钙 镁盐 聚合物提高了碱和表面活性剂形成的水包油乳状液的稳定性 使波及系数 按乳化 捕集机理 和 或 洗油能力 按乳化 携带机理 有较大的提高 三复合驱中各组分的协同效应 第四节复合驱 2表面活性剂的作用 表面活性剂可以降低聚合物溶液与油的界面张力 使它具有洗油能力 表面活性剂可使油乳化 提高了驱油介质的粘度 乳化的油越多 乳状液的粘度越高 若表面活性剂与聚合物形成络合结构 则表面活性剂可提高聚合物的增粘能力 表面活性剂可补充碱与石油酸反应产生表面活性剂的不足 第四节复合驱 3碱的作用 碱可提高聚合物 HPAM 的稠化能力 碱与石油酸反应产生的表面活性剂 可将油乳化 提高了驱油介质粘度 因而加强了聚合物控制流度的能力 碱与石油酸反应产生的表面活性剂与合成的表面活性剂有协同效应 表4 3 碱可与钙 镁离子反应或与粘土进行离子交换 起牺牲剂作用 保护了聚合物与表面活性剂 碱可提高砂岩表面的负电性 减少砂岩表面对聚合物和表面活性剂的吸附量 表4 4 碱可提高生物聚合物的生物稳定性 第四节复合驱 碱可提高砂岩表面的负电性 减少砂岩表面对聚合物和表面活性剂的吸附量 第四节复合驱 四ASP三元复合驱段塞及实例 牺牲剂溶液 ASP体系 聚合物 水ASP体系典型配方碱 1 104 2 104mg L 表面活性剂 2 103 6 103mg L 聚合物 1 103 2 103mg L各段塞体积盐水预冲洗段塞 0 2 0 4PV 牺牲剂溶液段塞 0 05 0 5PV ASP体系段塞 0 2 0 4PV 聚合物溶液段塞 0 1 0 2PV 第四节复合驱 四ASP三元复合驱段塞及实例 牺牲剂溶液 ASP体系 聚合物 水ASP体系典型配方碱 1 104 2 104mg L 表面活性剂 2 103 6 103mg L 聚合物 1 103 2 103mg L各段塞体积盐水预冲洗段塞 0 2 0 4PV 牺牲剂溶液段塞 0 05 0 5PV ASP体系段塞 0 2 0 4PV 聚合物溶液段塞 0 1 0 2PV 第四节复合驱 四 ASP三元复合驱段塞及实例 第四节复合驱 牺牲剂溶液 ASP体系 聚合物 水 ASP体系典型配方 碱 1 104 2 104mg L 表面活性剂 2 103 6 103mg L 聚合物 1 103 2 103mg L 各段塞体积 盐水预冲洗段塞 0 2 0 4PV 牺牲剂溶液段塞 0 05 0 5PV ASP体系段塞 0 2 0 4PV 聚合物溶液段塞 0 1 0 2PV 矿场实例 第四节复合驱 矿场实例 第四节复合驱 矿场实例 第四节复合驱 五色谱分离效应 ASP驱的优点就是三组分之间协同作用的存在 但是 吸附损失可以破坏这种协同作用 色谱分离 也可破坏协同作用 由于复合体系中的各种组分与岩石间的作用不同 诸如竞争吸附 离子交换 分配系数 分散作用 渗透能力等的差异 使得三组分间产生差速运移 这种现象叫做驱油体系的色谱分离 牺牲剂在地层的吸附可以减缓色谱分离效应 第四节复合驱 六ASP三元复合驱技术中的几个问题 表面活性剂的筛选与研制 减少化学剂的损失 抑制复合体系的组分分离 色谱分离 防垢 除垢 采出液处理 第四节复合驱 复合驱小结复合驱的有哪几种组合方式 ASP三元复合驱通常需要几个段塞 为什么要用盐水预冲洗地层 常用的牺牲剂有哪几种 简述复合驱中聚合物 碱 活性剂之间的协同效应与提高采收率的基本原理 适合复合驱油田的基本标准或条件是什么 第四节复合驱 第五节 混相驱 第四章油层化学改造 一概念 混相是指相间界面消失 混相驱是指以混相注入剂做驱油剂的驱油法 混相注入剂则是指在一定条件下注入地层 能与地层原油混相的物质 第五节混相驱 1混相注入剂 1 烃类混相注入剂液化石油气 LPG C2 C6含量大于50 富气 C2 C6含量在30 50 的范围 贫气 C2 C6含量小于30 在贫气中把CH4含量大于98 的气体叫干气 C2 C6的烃气叫富化剂 它的存在使混相易于发生 通常讲的气体富化 加富 是指气体中C2 C6的含量增加 第五节混相驱 2 非烃类混相注入剂这类混相剂是指CO2 N2等一类混相注入剂 烟道气是一种工业废气 它是混合的非烃类混相注入剂 1混相注入剂 第五节混相驱 一种烟道气的成分 在烟道气中 x CO2 一般在0 05 0 20范围 主要由火力发电站燃烧煤得到 第五节混相驱 2混相驱分类 按混相入剂的性质 混相驱可分为 烃类混相驱液化石油气驱 LPG驱 富气驱干气驱非烃类混驱N2驱CO2驱 第五节混相驱 二LPG驱 LPG驱是指以LPG为混相注入剂的一种混相驱 这种驱动是先注一段塞LPG 再注一段塞气体 然后用水驱动 形成如图4 27所示的段塞图 第五节混相驱 两相区 液相区 第五节混相驱 第五节混相驱 LPG驱的EOR原理 1 低界面张力机理LPG与油是一次接触混相 混相即不存在界面 因此界面张力为零 即LPG有很高的洗油效率 2 降粘机理LPG粘度低 它与油混合后可以使油降粘 提高油的流度 改善驱油介质与油的流度比 有利于提高波及系数 第五节混相驱 1CO2驱段塞 第五节混相驱 三CO2驱 2混相过程 第五节混相驱 第五节混相驱 3CO2混相驱的EOR机理 l 低界面张力机理CO2驱油过程是CO2不断富化的过程 CO2富化是通过CO2对原油中的C2 C6组分的抽提得到的 CO2越富 它与原油之间的界面张力就越低 因而洗油效率就越高 2 降粘机理CO2可溶于油 使油降粘 图4 33 提高油的流度 有利于提高驱油剂的波及系数 第五节混相驱 第五节混相驱 CO2溶于原油后 可使原油的体积膨胀 膨胀后的原油将易为驱动介质驱出 CO2使原油膨胀的程度可用膨胀系数表示 膨胀系数是