1、第二章 化学驱,一、化学驱基本概念 1、驱油的定义 驱油用驱油剂将地层中的原油驱替出来。 水驱是指以水作驱油剂的驱动（二次采油）。 化学驱是指在水中加入各种化学剂后的驱动（三次采油）。,一次采油,二次采油,三次采油 (强化采油),四次采油,10-25%,15-25%,？,第二章 化学驱,2、水驱的优点和缺点 优点：便宜、易得，能大量使用。 缺点：（1)水的粘度一般比油低；（2)水与油不互溶；（3)水与地层中的粘土作用，产生粘土膨胀、微粒运移；（4)水的洗油能力不高。,第二章 化学驱,3、化学驱针对水驱的缺点，发展了化学驱油法聚合物驱、碱驱、表面活性剂驱及其复合驱。化学驱主剂主要有三种，即聚合物
2、、碱和表面活性剂。聚合物驱在国内油田得到了较为广泛的应用。,第二章 化学驱,二、聚合物驱,1、聚合物驱用剂 （1）主剂主剂为聚合物有两类聚合物已用于现场主要用部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）,第二章 化学驱,人工合成聚合物：部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）：,相对分子量：100-2000万；水解度：1-45%；浓度：25-2000mg/L;注入量：0.25-0.60VP。,热稳定性较好；剪切稳定性较差；化学稳定性较差；生物稳定性较好。,第二章 化学驱,天然聚合物：生物聚合物XC（不常用）,生物聚合物，分子量1300-1500万，使用浓度100-2000mg/L，注入量0.01-0.25VP。,热稳
3、定性差（71）；生物稳定性差（24小时，需加醛类杀菌剂）；剪切稳定性好（支链）。,第二章 化学驱,驱油用HPAM的基本特征 （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。,第二章 化学驱,HPAM在使用中遇到的问题 (1)溶解速度慢(水化溶涨，配制需要较长时间）； (2)降解（热降解、剪切降解和氧化降,93）； (3)盐敏（不适合于高矿化度地层）。,
4、第二章 化学驱,（2） 助剂 除氧剂：如亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、甲醛和硫脲等，用于减少聚合物的氧化降解（提前加）； 杀菌剂：如甲醛、戊二醛等，用于减少XC生物聚合物的生物降解。,第二章 化学驱,2、聚合物驱提高采收率的机理聚合物增大水的粘度降低了水的流度（增粘和降渗）减小了水油流度比抑制了水的指进提高了波及系数改善了水驱的效果提高原油的水驱采收率,第二章 化学驱,2、聚合物驱提高采收率的机理(1)注聚合物的作用：两方面作用：增加水相粘度；因聚合物的滞留引起渗透率下降（增粘和降渗），结果是引起聚合物溶液在油层中的流度明显降低。两个基本作用机理：一是控制水淹层段中水相流度，改善水油流度比（水油流度比
5、），提高了水淹层段的波及系数；二是降低了高渗透层的水淹层段中流体总浓度，缩小了高低层段的间水线推进速度差，调整了吸水剖面，提高了实际波及系数，从而善了水驱的效果，提高了原油的水驱采收率。,第二章 化学驱,2、聚合物驱提高采收率的机理(2）在扩大波及系数方面的机理：绕流作用：聚合物进入高渗透层后，增加了水相的渗流阻力，产生了有高渗透层指向低渗透的层的压差，使得注入液发生绕流，进入到中、低渗透地层，扩大了水驱波及体积。调剖剖作用：聚合物进入改善了水油流度比（水油流度比），控制了注入液在高渗透层的前进速度，使得注入液在高、低渗透层中以较均匀的速度向前推进，改善了非均质地层的吸水剖面，提高了波及系数。
6、,第二章 化学驱,2、聚合物驱提高采收率的机理(3）在提高洗油效率方面的机理：吸附作用：聚合物吸附在孔壁上，降低了水相的流动能力，而对有相影响不大，在相同的含油饱和度下，油相的相对渗透率比水驱时有所提高，使得部分残余油重新流动。粘滞作用：聚合物的粘弹性加强了水相对残余油的粘滞作用，在聚合物溶液的携带下，残余由重新流动，被携带而出。增加驱动压差：聚合物驱提高了岩石内部的驱动压差，使得注入液可以克服小孔道的毛细管阻力，进入细小孔道中驱油。,第二章 化学驱,降低了水油的流度比提高了波及系数提高了采收率,3、聚合物驱适应的基本条件（1）原油：稀油，密度0.966,粘度150mPa/S;（2）水质: 矿
7、化度40000(5000)mg/L，钙镁离子含量500(100) mg/L；最好不含三价的金属离子；（3）油藏：温度93（最好70 ），深度2740m，油田正装，油层较厚，油水井对应关系较好，尚有增产潜力的油藏。,第二章 化学驱,4、聚合物溶液的配制及注入工艺聚合物溶液的配制和注入工艺对聚合物溶液的粘度和驱油效果有很大的影响。因此选择合理的配制和注入工艺十分重要。聚合物溶液的配制必须考虑水质、温度、搅拌速度等的影响，注入过程中必须考虑排量、压力、泵、管、阀、混合器及计量仪表等的影响。注聚前还必须进行必要的预处理。,第二章 化学驱,（1）配制母液：聚合物一般先用低矿化度的清水配制成高浓度的水溶液
8、，既聚合物母液，为保证聚合物溶液注入地层后达到良好的驱油效果，一般要求地面配制的聚合物母液浓度在5000mg/L左右，低温或常温配制(分散装置)。,第二章 化学驱,从聚合物的形态上分，聚合物的配制工艺有干粉、乳液和板胶三种配制方法，常用干粉配制工艺。最典型的聚合物配制工艺流程主要有分散初溶流程和SNF短流程。典型的聚合物配制注入系统工艺有两种：一种是国内的“紧凑型”配制注入工艺，既聚合物配制和注入部分配套在一起，流程紧凑，即配既注；另一种是国内在大庆油田首先建成的用于大规模工业化生产的“集中配制，分散注入”的配制注入工艺即一座规模较大的聚合物配制站周围卫星式的布满多座注聚站，由配制站分别给各个
9、注入站供液，这种配制注入工艺的技术经济效益更好。,第二章 化学驱,（2）熟化：聚合物的配制过程中，熟化是很重要的。所谓熟化就是聚合物在水中的水解，并充分溶解，以获得所要求的粘度的化学变化和物理变化的综合过程。聚合物干粉经分散装置润湿后，仍需悬浮在水中一定时间，经过溶胀阶段，一般6-8小时，现场实际2小时左右，才能充分溶解若水温过低还需要更长时间(熟化罐)。,第二章 化学驱,（3）稀释注入：将母液稀释至一定浓度（800-2000mg/L）后注入(混合器、注聚泵)。目前国内聚合物注入工艺主要有两种：一为单泵单井流程（如大庆油田），二是一泵多井流程（如大港油田）。单泵单井流程的优点是每台泵与每口井的
10、压力、流量均互相对应，不需节流，能量利用充分，单井注入方案比较容易改变，缺点是设备多，投资大，维护量也大。一泵多井流程的优点是柱塞泵、静态混合器等设备少，流程简单，投资少，维护工作量也少。缺点是全系统为一个注入压力，注入井单井压力、流量调节损失能量，单井注入方案不易调整，增加了流量调节器的成本。,第二章 化学驱,清水罐,搅拌机,清水泵,分 散 装 置,加料斗,分 散 装 置,加料斗,分 散 装 置,加料斗,分 散 装 置,加料斗,分 散 装 置,加料斗,外 输 泵4# 站,去6#站,流量计,去4#站,外 输 泵4# 站,外 输 泵4# 站,外 输 泵6# 站,外 输 泵6# 站,外 输 泵6#
11、 站,注 聚 泵,注 聚 泵,注 聚 泵,增 压 泵,高 压 污 水,高压污水,单 向 阀,电 磁 流 量 计,混 合 器,电 子 水 表,注聚井,过滤器,孤东油田七区中注聚工艺流程示意图,5、聚合物驱的研究进展及发展趋势,新型抗温抗盐聚合物大部分处在室内研究阶段，且成本较高，尚未大面积推广应用； 工艺设备及工艺参数的优化投资较大，有局限性，且效果有限； 交联聚合物驱技术、调驱一体化技术正在扩大应用; 化学复合驱技术虽然效果较好,但成本较高; 污水改性处理配注聚合物技术引人注目,一是可以节约大量的清水；二是可以减少采油污水的处理费用，减少对环境的污染；三是可以避免清污水混合不配伍而造成的不良影
12、响等。,总体现状与趋势,(1)研制开发新型或改性聚合物 a.在结构中引入环结构，提高它的热稳定性，如,第二章 化学驱,第二章 化学驱,第二章 化学驱,第二章 化学驱,b.在结构中引入支链，提高HPAM的刚性，从而提高它的抗剪切能力，并通过缔合提高其稠化能力，如,第二章 化学驱,c.从分子结构上，通过引入强亲水基团的方法，提高HPAM的耐盐能力，如,第二章 化学驱,d.开发新的聚合物或改性聚合物，如HEC和SGHEC是一种改性的天然聚合物，由纤维素经碱化和羟乙基化得到，其的结构式为,第二章 化学驱,SG是一种生物聚合物，由小核菌属真菌在葡萄糖中发酵制得，其结构式为,第二章 化学驱,两性聚合物两性
13、聚合物是在聚合物分子链上同时引入阳离子和阴离子基团。在淡水中由于聚合物分子内的阴、阳离子基团相互吸引，致使聚合物分子发生卷曲。在盐水中，由于盐水对聚合物分子内的阴、阳离子的基团相互吸引力的削弱或屏蔽，致使聚合物分子比淡水中更舒展，宏观上表现为在盐水中聚合物的粘度升高或粘度下降幅度小。但由于发生分子内阴、阳离子基团的内盐结构，溶解性能较差，而且，油田三次采油用聚合物要求增粘能力较强，只有丙稀酰胺单体参与共聚，才能达到此目的，且比较经济。含丙稀酰胺的两性聚合物溶液随着老化时间延长，阴离子度（水解度）不断增大，分子链上正负电荷基团数目出现不相等，分子链的卷曲程度随矿化度的增大而增大，溶液粘度大大下降
14、，抗盐性能逐步消失。更值得重视的是，两性聚合物的阳离子基团会造成聚合物在地层中的吸附量大幅度增加，聚合物大量吸附在近井地带，严重影响驱油效率，增加三次采油成本，可见，两性聚合物的抗温抗盐是有条件的，并不是适用于所有油田。,耐温耐盐共聚物耐温耐盐单体共聚物的研制的主导思想是研制与钙、镁离子不产生沉淀反应，在高温下水解缓慢或不发生水解反应的单体，如2丙稀酰胺基2甲基丙磺酸钠（NaAMPS）,N乙烯吡咯烷酮（N-VP），3丙稀酰胺基3甲基丁酸钠（NaAMB），N乙烯酰胺（N-VAM）等，将一种或多种耐温耐盐单体与丙稀酰胺共聚，得到的聚合物在高温高盐条件下的水解将受到限制，不会出现与钙、镁离子发生反应
15、出现沉淀的现象，从而达到耐温耐盐的目的。这类聚合物能够真正做到长期耐温抗盐，但按现在的生产条件得到的耐温抗盐单体成本太高，大规模用于三次采油在经济效益上难以保证，还必须进行大量的攻关研究，降低耐温耐盐单体的生产成本，提高单体的聚合活性。,疏水缔合聚合物疏水缔合聚合物是指在聚合物亲水性大分子链上有少量疏水基团的水溶性聚合物，其溶液特性与一般溶液大相径庭。在水溶液中，此类聚合物的疏水基团由于疏水作用而发生聚集，使大分子链产生分子内和分子间缔合。在稀溶液中大分子主要是以分子内缔合的形式存在，使大分子链发生卷曲，流体力学体积减小，特性粘度降低。当聚合物浓度高于某一临界浓度后，大分子链通过疏水缔合聚集，
16、形成分子间缔合为主的超分子结构动态物理交联网络，流体力学体积增大，溶液粘度大幅度增高。小分子电介质的加入和升高温度均可增加溶剂的极性，使疏水缔合作用增强。在高剪切作用下，疏水缔合形成的动态物理交联网络被破坏，溶液粘度下降，剪切作用降低或消除后大分子链间的物理交联重新生成，粘度又将恢复，不发生一般高分子量的聚合物在高剪切速率下的不可逆机械降解。,综合考虑以上三类聚合物的特性，设计聚合物的分子使其同时具有以上两类或三类聚合物的特性，即将阳离子单体、阴离子单体、耐温耐盐单体、疏水单体、阳离子疏水单体分别进行组合共聚。这是目前国内外最热门的研究课题。这类聚合物比上述单一的两性聚合物、耐温抗盐单体共聚物
17、、疏水缔合聚合物具有优良而独特的性能，应用领域得到进一步的拓宽，但在耐温抗盐机理上仍不能克服两性聚合物、耐温抗盐单体共聚物、疏水缔合聚合物存在的问题，目前还不能达到油田三次采油的要求。,梳型聚合物梳型聚合物的研制思路是在高分子的侧链同时带亲油基团和亲水基团，由于亲油基团和亲水基团的相互排斥，使得分子内和分子间的卷曲缠结减少，高分子链在水溶液中排列成梳子形状。经过大量的试验表明此聚合物在盐水中的增稠能力比目前国内外的超高分子量聚丙烯酰胺在盐水中的增稠能力提高50以上，溶解性与过滤因子均达到油田三次采油用聚合物的要求。,(2)减少聚合物溶液粘度损失研究,驱油聚合物交联技术a.与酰胺基团作用的有机类
18、交联剂：醛类交联剂 、有机树脂交联剂等。常用的有机类交联剂有酚醛树脂、蜜胺树脂、糠醛树脂、脲醛树脂等。最常用的有机交联剂是苯酚/甲醛的酚醛树脂。b.与羧酸基团作用的过渡金属有机交联剂：主要是过渡金属有机交联剂 ，一是高价金属离子：如铝离子、铁离子、铬离子、锆离子、钛离子等；二是鳌合剂：乙酸根、丙酸根、丙二酸根、乳酸根、葡萄糖酸、甘醇酸、柠檬酸根、水杨酸根等有机酸根。,其中，有机铬和有机铝交联剂得到了应用。目前交联剂的趋势由单一的有机交联剂和含有多价金属离子的交联剂，转向复合型交联剂的使用。有人已经采用有机交联剂之间的复合，过渡金属交联剂之间的复合以及有机交联剂和过渡金属交联剂之间的复合。, 影
19、响聚合物溶液粘度的因素 a.驱油聚合物结构及特性对粘度的影响：主要包括聚合物的类型、结构、分子量、水解度等； b.驱油聚合物环境因素对粘度的影响：主要包括溶剂、温度、矿化度（盐含量）、离子组成与含量、剪切速率、氧及细菌等； c.现场配注工艺设备及条件对粘度的影响：主要包括搅拌时间与速度、聚合物的熟化时间、聚合物的加入方式和速度、配注用泵、管线、阀门及注入速度等。对于特定的聚合物体系而言，主要是温度、矿化度（盐含量）、离子组成与含量、剪切速率和热、氧等影响。,采油污水改性处理关于污水处理的研究很多,但用于聚合物驱油的研究却较少，尚未见有关应用的报道。虽然人们从聚合物的结构、配制和注入参数、加杀菌
20、剂和除氧剂等方面作了大量的研究和尝试，但效果并不太佳，尚未见大规模矿场试验的报导。中国石油大学（华东）在污水改性和聚合物水溶液粘度稳定方面做了大量的室内研究工作，从影响聚合物水溶液粘度的因素和程度入手，对水质进行改性，并探讨了粘度的稳定方法，取的了一些有用的数据和进展。并于2006年9月在孤东油田开始进行现场试验。,该项目于2006年9月18日进行现场试验，现场检测效果证明浓度在21002200mg/L，平均粘度在50mPa.s，达到了设计要求，运行正常，正在进行跟踪检测。,（3）改进型聚合物驱-调驱一体化技术，应用越来越广泛。改进聚合物驱技术（CD、弱凝胶等）、调驱一体化技术(2+3技术)、
21、复合驱技术。 （4）聚合物合成方法与工艺技术研究有所进展。进一步提高聚合物的分子量和稳定性。 （5）聚合物水溶液粘度稳定性研究引起重视。研究环境条件对聚合物水溶液粘度的影响，减少聚合物粘度的损失，提高粘度的稳定性和保留率。,第二章 化学驱,（6）聚合物的吸附、降解和抗剪切性能研究。研究聚合物的动静态吸附规律、抗剪切性能和降解性能，从结构和工艺条件上进一步减轻降解和剪切。 （7）聚合物驱后续综合利用与提高采收率技术研究。地层残余聚合物的综合利用技术、高压注聚井解堵技术、聚合物、注聚井调剖技术研究等得到重视，后续提高采收率技术与配套技术研究正在兴起。 （8）注聚井采出污水的综合利用与处理技术研究。
22、采出污水的综合处理技术、原油的破乳脱水技术等没有得到根本解决。,第二章 化学驱,三、表面活性剂驱,1、 活性剂驱用剂（1）主剂表面活性剂（阴离子型为主？）,第二章 化学驱,驱油用表面活性剂的基本要求 在油水界面上的表面活性高，使油水界面张力降低到10-210-3N/甚至以下，具有适宜的溶解度、浊点、pH值，降低岩层对原油的吸附性; 在岩石表面上被吸附量小; 在地层介质中应有较大的扩散速度; 当在水中浓度较低时应有较强的驱油能力; 应具有能阻止其他化学剂副反应发生的能力，即所谓的“阻化性质”; 与地层矿物组分、地层注入水配伍性好; 来源广、价格低廉等。由于砂岩地层表面通常带负电荷，所以驱油用的表
23、面活性剂主要有阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂等。,第二章 化学驱,用于驱油的表面活性剂种类： (1)石油磺酸盐 (2)烷基苯磺酸盐 (3)重烷基苯磺酸盐 (4) 木质素磺酸盐 (5)烯烃磺酸盐 (6)石油羧酸盐 (7)对羟基苯甲酸盐 (8)脂肪醇聚氧乙烯醚 (9)烷基酚聚氧乙烯醚 (10)脂肪酸聚氧乙烯酯 (11)烷基醇酞胺 (12)吐温和斯盘 (13)烷基苷烷基苷（AP G） (14)聚氧乙烯醚羧酸盐 (15)聚氧乙烯醚硫酸酯 (16)聚氧乙烯磷酸酯,第二章 化学驱,主要用石油磺酸盐和合成磺酸盐。 石油磺酸盐是一类重要的磺酸盐型表面活性剂。,第二章 化学驱,磺酸盐型表面活
24、性剂,第二章 化学驱,羧酸盐型表面活性剂,气相氧化法和液相氧化法,第二章 化学驱,聚醚型表面活性剂,第二章 化学驱,非离子一阴离子型两性表面活性剂,耐盐性能好，耐高价金属离子,第二章 化学驱,石油磺酸盐的一般规格,第二章 化学驱,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。,第二章 化学驱,工业上磺化和硫酸化的主要方法： （1）过量硫酸的磺化法和硫酸化发； （2）共沸去水磺化法； （3）三氧化硫的磺化法和硫酸化法； （4）氯磺酸的磺化法和硫酸化法； （5）焙烧
25、磺化法； （6）磺氧化和磺氯化法； （7）亚硫酸钠亲核取代磺化法。,第二章 化学驱,活性剂驱存在的问题表面活性剂驱的问题也是药耗（滞留）、乳化、流度控制，它的药耗主要由地层表面吸附引起。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。,第二章 化学驱,（2）助剂 主要用两种助剂： 1)助表面活性剂，如异丙醇、异丁醇等（改变亲水亲油性）。 2)电解质，主要用氯化钠（改变亲水亲油性）。,第二章 化学驱,2、活性剂驱驱提高采收率的机理 活性剂降低油水界面张力；润湿反转；乳化；提
26、高表面电荷密度；并聚形成油带等提高了洗油效率提高了原油的采收率,第二章 化学驱,表面活性剂驱提高原油采收率的机理 (1)降低油水界面张力机理增大毛管数理论改变界面现象降低界面张力 增大界面电荷密度 降低界面粘度 (2)乳化机理 (3)聚并形成油带机理 (4)改变岩石表面润湿性机理 (5)改变原油的流变性机理,第二章 化学驱,3、表面活性剂驱的适应条件,界面张力最好达到10-3mN/m。,第二章 化学驱,4、三次采油用活性剂的研究进展与发展趋向 A.普通表面活性剂采油性能的强化（1）扩大表面活性剂的原料来源，降低成本（2）提高抗温和抗盐的能力（3）发挥表面活性剂的多种效用（4）利用表面活性剂的协
27、同效应B.新型多功能表面活性剂的开发和选用(1)阴离子-非离子表面活性剂非离子-磷酸酯盐型；非离子-硫酸酯盐型；非离子-羧酸酯盐型；非离子-磺酸酯盐型等。 (2)双子型表面活性剂具有极高的表面活性，而且具有很低的Krafft点和很好的水溶性，这是普通表面活性剂难以比拟的。,第一章 化学驱,（3）生物表面活性剂 以糖为亲水基的脂系生物表面活性剂； 以低缩氨基酸为亲水基的酰基缩氨基酸系生物表面活性剂； 以磷酸基为亲水基的磷脂系生物表面活性剂； 以羧酸基为亲水基的脂肪酸系生物表面活性剂； 结合多糖、蛋白质及脂的高分子生物表面活性剂; 海藻糖酯可使石油采收率增大30%。 （4)特种表面活性剂含氟碳链也
28、可同时含有如 C、H、S等其它原子，分子结构上的其它部分和表面活性剂的分类与普通表面活性剂完全相同。氟表面活性剂优良而独特的性能表现在“三高”即高表面活性、高热稳定性、高化学惰性和 “二憎”即憎水憎油，另外复配性能好和用量低，毒性较低或极低等优点，使得其在石油工业中特别是在三次采油中的应用日益受到重视。,第二章 化学驱,4、三次采油用活性剂研究进展与发展趋向(1)发展耐盐、耐高价金属离子的两性表面活性剂，如,第二章 化学驱,519,(2)开发新型或改性表面活性剂高活性、抗温抗盐活性剂等的开发。如：双子活性剂、含氟活性剂等 （3）开发或寻求廉价的牺牲剂。（碱性物质、多元羧酸及其盐、低聚物木质素磺
29、酸盐等）如工业副产物、皂脚改性物、改性褐煤（腐植酸）等。 （4）超低界面张力研究。 （5）表面粘弹性研究。 （6）泡沫驱技术。 （7）活性剂驱采出污水的综合处理技术研究。,第二章 化学驱,（8）强化泡沫驱,大幅度提高石油采收率,驱油体系,精细描述,协同效应,乳化与破乳,色谱分离,剩余油分布,非牛顿渗流,物理模拟,数学模拟,超分子结构,氟碳表面活性剂的特性,“三高”,复配性能好,两憎,用量少,氟碳活性剂泡沫体系,（6）粘土稳定剂 （7）防腐涂料 （8）原油蒸发抑制剂 （9）燃油增效剂 （10）杀菌剂,氟碳表面活性剂在石油领域中的应用,（1）酸化压裂助排剂 （2）泡沫压裂液起泡剂 （3）原油破乳剂
30、 （4）油料灭火剂 （5）原油捕集剂,氟碳活性剂泡沫体系,氟碳表面活性剂在油田化学中的应用前景 期待作为高温高盐油藏开发用剂得到应用：,（1）驱油用活性剂 （2）泡沫酸化用剂 （3）凝胶泡沫调驱剂 （4）稠油热采助剂 （5）润湿性调节剂,氟碳活性剂泡沫体系,引言,泡沫以其独特的性能在钻井、调剖驱油、酸化压裂等石油开发和油田化学领域受到日益广泛的应用。而起泡剂是形成泡沫的必要组分，它常常是表面活性剂，其性能的好坏是影响泡沫体系性能的最重要因素之一。 氟碳表面活性剂具有高表面活性，高耐热性，高化学稳定性。它形成泡沫有较好抗盐、抗油性能，远比使用碳氢表面活性剂生成的泡沫稳定。 在文献调研的基础上，在
31、室内新合成了一种非离子氟碳表面活性剂全氟烷基羧酸二乙醇酰胺FCDA，并对其作为起泡剂的泡沫性能等进行了研究。,氟碳活性剂泡沫体系,冻胶泡沫的特性,冻胶泡沫是一种气体均匀分散在冻胶中的分散体系，由冻胶泡沫剂、交联剂和高分子溶液在气体作用下发泡形成的。冻胶泡沫体系成胶前具有泡沫的特性，成胶后具有冻胶的特性。在实际应用中，它既可克服泡沫的缺点，又可克服冻胶的缺点。冻胶泡沫可以改进宏观非均质多孔隙介质的注入井剖面，除去驱动流体的窜流通道，提高波及效率。,泡沫冻胶调驱一体化体系,冻胶泡沫的应用,泡沫冻胶调驱一体化体系,泡沫冻胶调驱一体化体系,冻胶泡沫的应用,冻胶泡沫体系与影响因素研究,泡沫质量,表面活性
32、剂浓度对凝胶泡沫质量的影响不明显；凝胶泡沫质量随着聚丙烯酰胺浓度的增大呈线性增加；凝胶泡沫质量随温度的升高而增加。,流变性,随着剪切速率的变化，凝胶泡沫的粘度呈现出很好的假塑性。,稳定性,表面活性剂对凝胶泡沫的稳定性影响不大；凝胶泡沫的稳定性随着聚丙烯酰胺浓度的增加而增加；稳定性随着交联剂浓度的增大而增加。,泡沫冻胶调驱一体化体系,冻胶泡沫调驱机理研究,冻胶泡沫剂注入地层后，在气体驱替作用下形成泡沫，体系在一定条件下成胶，有效封堵高渗透层，迫使后续液体转向含油饱和度高的部位驱替原油，从而提高波及系数。,在含油饱和度高的油层部位，起泡剂易溶于油，不起泡，也不堵塞孔隙孔道，具有很好的选择性封堵能力
33、。,起泡剂是一种表面活性剂，能降低油水界面张力，提高驱油效率。,泡沫冻胶调驱一体化体系,研制出了几种凝胶泡沫体系，并对其性能进行了研究。（1）冻胶泡沫主要用作堵剂和调剖,在驱油、压裂、稳定地层及酸化等方面也具有潜在的应用价值；（2）冻胶泡沫技术可大大提高泡沫的稳定性和机械强度；（3）冻胶泡沫在地层中具有较强的选择性堵水、堵气能力；（4）关于驱油机理方面，有待对冻胶泡沫复合体系在不同注入方式下的驱油情况进一步认识；（5）有必要对表面活性剂、聚合物在油层岩石表面的吸附及在孔隙介质中的滞留机理作更深入、全面的研究，以尽量降低吸附；（6）在将冻胶泡沫应用于提高采收率时，有必要使用数值模拟方法作出最优化
34、评价和更详细的可行性分析。,泡沫冻胶调驱一体化体系,双子表面活性剂的分子结构与性质,双子表面活性剂又称为孪连、双生或偶联表面活性剂，由2个传统的表面活性剂分子通过特殊的连接基团以化学键方式连接而成,分子中含有2个亲水基团及2个疏水链。,疏水链,亲水基,联接基,亲水基,疏水链,（9）磺酸盐型双子表面活性剂,双子表面活性剂的优良性质,三次采油上良好的应用前景,良好的水溶性及很低的Krafft点,独特的流变性能：黏弹性,极高的表面活性及低CMC,水溶助长性和生物安全性,对油的增溶能力更强,良好的协同效应,其用量降低，降低驱油助剂成本，耐高矿化度，有利于三元复合驱弱碱化和无碱化的研究。粘弹性扩大波及体
35、积，有望大幅度降低聚合物用量或取代聚合物，实现 二元驱或一元驱。,（9）磺酸盐型双子表面活性剂,双子表面活性剂在油田的应用,油田用双子表面活性剂的研究进展,1. 阳离子型双子表面活性剂,2. 阴离子型双子表面活性剂,3. 非离子型双子表面活性剂,4. 两性离子型双子表面活性剂,目前对于油田用双子表面活性剂的研究以阳离子型、阴离子型为主，非离子型及两性离子型的研究较少。,（9）磺酸盐型双子表面活性剂,与传统表面活性剂相比，阳离子型双子表面活性剂兼有聚合物和传统表面活性剂两种驱替剂的性能，在油田的三次采油应用中具有极大的潜在应用前景,阴离子型双子表面活性剂在油田领域的应用还处于起步阶段，但基于双子
36、表面活性剂的优良性能，许多科研工作者对此方面的研究抱有极大兴趣，并且做了很多工作。,（9）磺酸盐型双子表面活性剂,双子表面活性剂的研究进展,四、复合驱,1. 定义这里讲的复合驱仅指两种或两种以上化学驱主剂组合起来的驱动。,第二章 化学驱,2. 种类,第二章 化学驱,3. 对比,驱动方式的对比,第二章 化学驱,4. 作用机理通过主剂及其协同效应提高原油采收率。,表面活性剂与碱的协同效应,第二章 化学驱,5. 问题复合驱的主要问题是成分多了，地层对驱油剂的色谱效应更严重了。,此外，复合驱只适合于低浓度体系，因为浓度高了，成分间的配伍问题就很突出。,第二章 化学驱,6. 研究进展与发展趋势（1）目前
37、的复合驱已经开始涉及到化学驱与混相驱、化学驱与热力采油或混相驱与热力采油的复合，在更广的范围内发挥各种三次采油方法的协同效应。,第二章 化学驱,（2）开发新型、廉价、抗盐、抗温的驱油剂牺牲剂。进一步降低成本，提高驱油的效果。 （3）采出污水的综合处理技术研究。,第二章 化学驱,思考题： （1）化学驱及其提高原油采收率的基本原理？ （2）驱油用聚合物（HPAM）的基本特征有哪些？ （3）驱油用表面活性剂主要有哪几种类型？ （4）影响聚合物水溶液粘度的因素主要有哪些？ （5）简述配注聚合物的基本步骤。 （6）化学复合驱之间的协同效应及其存在的问题。 （7）综述新型或改性驱油用聚合物、活性剂的研究现状及其进展。,第二章 化学驱,
