提高稠油采收率的主要方法和机理
规范的工程实施；
(5)即使进行油藏驱替动态观察、测试、评价并根据现场实施情况和问题进行相应的调整；
(6)建立适宜的采出液分离和污水处理系统，防止对环境的任何污染等。 2.2.1.1 聚合物驱油的基本原理
(1)增加驱油剂的粘度，降低油水流度比，增加面积波及效率。 (2)调整纵向吸水剖面的波及效率，可以从如下两个方面解释： ①由于聚合物溶液的强度大于注入水的强度，在注入并开注聚合物溶液后，在相同注入量的情况下，启动注入压力将增加，从而将会使原来不能吸水的低渗透率油层开始吸水，这样便改善了油层的吸水剖面，增加了油层的吸水厚度；
②根据聚合物溶液流变性的特点，即粘度随剪切速率降低的性质，其在多孔介质流动过程中，剪切速率是流速和孔隙几何形态的函数，由于在窄小孔隙中的剪切速率大于在较大孔隙中的剪切速率，因此，在大孔隙中聚合物溶液显示了较高的视强度。根据油藏工程的概念，在聚合物注入过程中，在相同的达西速度下，首先进入已经被水占据的高渗透率带(大孔隙带)的聚合物溶液表现了高的粘度，起到了“堵塞”大孔道的作用，迫使聚合物溶液进入较低的渗透率带(较小的孔道)，从而，降低了聚合物溶液沿高渗透率地层的窜流，增加了低渗透率地层的吸水能力，这样就会使原来末被波及的低渗透率地带中的油投入流动。调整了吸水剖面。
与其他化学驱油技术相比，由于聚合物驱油机理较为清楚、技术较为成熟、成本较为低廉等原因，目前已经在世界上许多油田应用，中国大庆油田、胜利油田等已经发展成为商业生产措施[13]。 2.2.1.2 聚合物驱油油藏的筛选标准
符合表2-4要求的油田适合聚合物驱[14]。
表2-4 注蒸汽开采技术与火烧油层技术的油藏筛选标准 参 数 要 求 原油 密度/(g·cm-3) 粘度/( mPa·s) <0.966 <150 16
提高稠油采收率的主要方法和机理
续表2-4 参 数 原油 水 油藏 成分 矿化度/(mg·L-1) Ca2+、Mg2+含量/(mg·L-1) 含油饱和度/VP 厚度/m 渗透率×103/μm2 埋深/m 温度/℃ 岩性 要 求 不限 <4×104 <500 >0.50 不限 >10 <2740 <93(HPMA),<71(XG) 砂岩、灰岩 2.2.1.3 聚合物驱存在的问题
聚合物驱存在的问题主要来自两方面，即聚合物和地层。
聚合物溶解必须经过溶胀阶段，因此聚合物溶液配制过程，必须有一定的淑华时间(6—8h)。
聚合物在地层中损耗使聚合物驱存在的一个重要问题。聚合物主要损耗于降解和滞留。
为了避免聚合物的热降解，聚合物驱不能用于过深的地层，防止地层温度超过聚合物使用的限制温度。
为了减少聚合物的剪切降解，可选用适当的泵(如柱塞泵等)或泵后混合，不要使用离心泵。
为了防止氧化降解，可用除氧剂(如Na2SO3、NaHSO3、CH2O等)处理配制用水。要注意除氧剂必须使用在聚合物加入之前。
对易发生生物降解的聚合物(如XG)，应在聚合物溶液中加入配伍的杀 聚合物(特别是XG)中的机械杂质和微胶可堵塞地层，影响驱油剂的注入。可用超微过滤法、粘土絮凝法、酶澄清法或化学分解法等将这些堵塞物除去。注入井中若发生聚合物的机械杂质和微胶堵塞地层，影响驱油剂的注入，则可用过氧化氢、二氧化氯等氧化剂氧化除去。
低渗透地层不宜进行聚合物驱，因地层中聚合物不可入孔隙的体积太大，聚合物溶液波及的体积太小，加上注入速度太低，方案实施的时间太长，
17
菌剂。
提高稠油采收率的主要方法和机理
而且井眼周围出现的高剪切会使聚合物大量降解。因此聚合物驱要求地层渗透率大于10×10-3μm2 。
地层水矿化度太高的地层应在聚合物驱前用淡水进行预冲洗，以减小盐对聚合物的不利影响。
有漏失段的地层不宜进行聚合物驱。对漏失段，可用交联聚合物降低它
的渗透性，即聚合物驱前地层的注入剖面应进行适当调整[15]。 2.2.2 表面活性剂驱油
表面活性剂驱油是注入适量的表面活性剂(即它充分降低了油水界面张力，少量吸附在岩石基质上)以驱替石油。界面张力降低和由此产生的残余油饱和度降低，这是我们期望的结果。乳状液的就地形成也有助于改善有效的流度比，使用表面活性剂的主要问题是经过几种机理后对岩石基质的损失。其关键因素是单位采油量(㎏/m3)所消耗的表面活性剂。
根据驱油剂的性质和注入方式，表面活性剂驱替的方式可分为：(1)表面活性剂水驱，亦称活性水驱，注入较低的表面活性剂溶液以增加驱油效率；(2)胶束驱，注入的表面活性剂浓度在临界胶束浓度以上以利用大幅度的降低界面张力和胶束的增溶作用增加驱油效率，在注入时通常在表面活性剂主段塞的前、后沿注入聚合物溶液段塞以保护主驱油段塞，因此，通常亦称为胶束一聚合物驱(micellar—polymer，MP)；(3)微乳状液驱，在较高的表面活性剂浓度下形成中相微乳液以利用在油—水界面的混相作用增加驱油效率；(4)复合驱，将碱、表面活性剂、聚合物进行不同的复配，形成碱—表面活性剂(AS)，碱—表面活性剂—聚合物(AsP)等多元化学复合驱，(5)泡沫驱，以表面活性剂溶液为发泡剂同气体(氮气、二氧化碳、天然气或者空气)混合形成泡沫驱油剂(可以地下发泡也可以地面发泡)，主要作用在于增加驱油剂的波及体积以提高石油采收率。 2.2.2.1 表面活性剂驱油机理
表面活性剂驱油剂的主要原理在于增加驱油剂的驱油效率。因此，表面活性剂驱油的基本原理可以归纳为：
(1)降低滞留油的毛细管力使滞留的油流动，适当匹配的表面活性剂溶液体系具有很高的表面活性，其与原油间具有非常低的界面张力(大大低于油—水界面张力)，能够使岩石多孔介质中作用于油—水界面的毛细管力降
18
提高稠油采收率的主要方法和机理
低至足以使滞留油流动。
(2)改变岩石孔隙壁表面的润湿性由亲油为亲水，或者使润湿接触角(θ)小于90o，从而使粘附的油膜剥落；这是由于驱油过程中表面活性剂溶液内的表面活性剂能够定向吸附在岩石孔隙表面，使润湿性转换，从而使油膜剥落投入流动。
(3)增溶孔隙内的剩余原油使其形成乳状液(或微乳液)从而投入流动，表面活性剂水溶液中的表面活性剂浓度大于临界胶束浓度(CMC)的情况下，表面活性剂的聚集体—胶束具有增溶油相的能力，使剩余油同表面活性剂溶液形成油—水互溶的中相微乳液，从而使剩余油投入流动。
(4)表面活性剂在剩余油滴的油—水界面上定向吸附(极性基向水，非极性基向油)增加了界面的电荷，增强了油滴与原本荷负电的岩石孔隙表面问的静电荷斥力，使油滴容易在孔隙中流动。
(5)在表面活性剂溶液的作用下，剩余油的分散油滴由于驱油剂具有降低界面粘度的作用在驱油剂段塞前产生聚并富集形成油墙(或富集油带)，成为连续的流动相，油相渗透率增加，从而增加了油相的流度，致使富集油带不断扩大从而采收率增加[16]。
2.2.2.2 表面活性剂驱油油藏的筛选标准
符合表2-5要求的油田适合表面活性剂驱[17]。
表2-5 注蒸汽开采技术与火烧油层技术的油藏筛选标准 参 数 要 求 原油 水 2+密度/(g·cm-3) 粘度/( mPa·s) 成分 矿化度/(mg·L-1) Ca、Mg含量/(mg·L-1) 2+<0.934 <35 轻烃含量高 <4×104 <500 >0.35 不限 >10 <2740 <93 砂岩 油藏 含油饱和度/VP 厚度/m 渗透率×103/μm2 埋深/m 温度/℃ 岩性 19
提高稠油采收率的主要方法和机理
2.2.2.3 表面活性剂驱存在的问题
表面活性剂驱主要存在三个问题：
(1)表面活性剂滞留，表面活性剂在地层中有四中滞留形式。即吸附(主要吸附在蒙脱石界面上)、溶解(在三次剩余油和水中溶解)、沉淀(由阴离子性表面活性剂与多价金属离子反应生成)和聚合物不配伍，由此产生絮凝、分层[18]。
(2)乳化，类似碱驱，乳化机理液是表面活性剂驱的重要机理。表面活性剂驱的产出液为原油与水的乳状液。可用处理碱驱产出液同样的方法处理表面活性剂驱的产出液。
(3)流度控制，由于表面活性剂体系流度大于油的流度，所以表面活性剂体系也易沿高渗透层指进入油井而不起驱油作用，为了使表面活性剂体系平稳地通过地层，需用流度控制剂控制流速，可用流度控制剂包括聚合物溶液和泡沫。 2.2.3 碱驱
碱驱是指以碱溶液作为驱油剂的驱油法[19]。碱驱属化学驱，是一种二次采油法，也是一种三次采油法。碱驱是一种提出最早(1917年)，试验最早(1930年)，化学剂最便宜，操作最简单，但驱油机理最复杂，限制也多，因此矿场试验的规模和范围远小于聚合物驱的一种提高采收率方法。
碱驱目的是使注入的碱性溶液与原油中的酸性物质发生反应就地生成活性物质。 2.2.3.1 碱驱机理
(1)低界面张力(LIFT)机理
这个机理认为在低的碱质量分数和一个最佳的盐含量下，碱与原油中酸性成分发生反应生成的表面活性物质，可使油水界面张力降低，油水界面张力低意味着粘附功小，即油易从岩石表面洗下来，提高洗油效率。
(2)乳化—携带(Emuls-Ebtrain)机理
在低的碱质量分数和低的盐含量下，由于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。
(3)乳化—捕集(Emuls-Entrap)机理
20