采油化学——化学驱与混相驱ppt课件.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（1）,采 收 率 低,前 言,低（酸化压裂技术）,蜡（清防蜡技术）,水（调剖堵水技术）,稠（稠油降粘开采技术）,砂（防砂技术）,一、采油中存在的问题（2）,前 言,油水井问题,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： 改变驱油剂和（或）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,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）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）,前 言,三、改造油层的方法,热力采油法（热采） 蒸汽驱油法（蒸汽驱）油层就地燃烧法（火烧油层）,微生物采油法激活油藏本源微生物采油法注入适合微生物的采油法,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,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,部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）,油田主要用HPAM,热稳定性好（耐温93）；剪切稳定性较差；化学稳定性较差（氧化降解）；生物稳定性好,第一节 聚合物驱,二、聚合物驱用聚合物,高温高盐油藏,图1疏水缔合聚合物分子结构示意图（R为疏水侧链,碳原子数在12-20间不等）,疏水缔合聚合物大分子链上带有少量疏水基团，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。当聚合物浓度高于某一临界浓度（CMC）后，溶液粘度大幅度升高。 疏水缔合聚合物增粘及抗温、抗盐能力强；抗剪切能力强。,疏水缔合聚合物（Hydrophobically Modified ）,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）,热稳定性差（71）；生物稳定性差（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,四、聚合物溶液的粘弹性,聚合物溶液的弹性是由拉伸作用下聚合物分子采取伸直的构象，而在拉伸作用消失后聚合物分子采取较蜷曲的构象所引起的。,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。,五、聚合物在孔隙介质中的滞留,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,2 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,第一节 聚合物驱,3.聚合物溶液粘弹性驱油机理,当聚合物溶液经过孔吼结构受拉伸作用时，溶液中的聚合物分子采取较伸直的构象，但当它离开孔吼结构时，溶液中聚合物分子则采取较蜷曲的构象，从而使溶液向流动方向的法线膨胀，显示出弹性，驱出水驱不能驱出的砂粒间的剩余油，达到提高聚合物溶液洗油效率的目的。,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,八、聚合物驱段塞图,九、一个实例,第一节 聚合物驱,聚合物配注工艺 目前使用的聚合物地面配注工艺系统为集中配制、分散注入工艺。,聚合物驱地面流程,孤东油田七区中注聚工艺流程示意图,聚合物熟化罐,聚合物溶液注入设备,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。 聚合物驱的基本段塞。,第一节 聚合物驱,1、表面活性剂 加入少量就能降低溶液的表面张力的物质。 它具有润湿、乳化、起泡和洗涤等作用。,基本概念,洗洁精脂肪醇聚氧乙烯醚烷基苯磺酸钠,2、表面张力 引起液体表面自动收缩的单位长度上的力。 单位为：mN/m或N/m。,2005年度科学幻想摄影奖作品爱因斯坦年奖(Einstein Year Award):第1名“表面张力”(Surface tension);作者:罗伯特安德森(Robert Anderson),3、临界胶束浓度 当表面活性剂在溶液中超过一定浓度时，会从单个的离子或分子缔合成为胶态聚集物，也就是胶束。此时溶液性质发生突变，溶液形成胶束时的浓度称为临界胶束浓度。,4、表面活性剂的亲水亲油平衡值 HLB值（HydrophileLipophile Balance）：表面活性剂分子中亲水基的强度与亲油基的强度之比值，就称为亲水亲油平衡值，简称HLB值。 通常将亲油性强的油酸的HLB值规定为1，而将亲水性强的油酸钠的HLB值规定为18。以这两个值为标准，就可以相对的确定每种表面活性剂的HLB值。HLB值越大，亲水性越强。,润湿性：表面被流体润湿（铺展）的情况。,分类：亲水性、亲油性、两性润湿,接触角：沿气液固三相交点对液滴表面所作切线与液固界面所夹的角，通常用q表示,若q 90，说明液体对固体润湿性不好，如汞在玻璃表面；,若q 90，液体对固体润湿性好，如水在洁净的玻璃表面。,若q = 0，液体对固体完全润湿。,若q = 180，液体对固体完全不润湿。,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,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,4、非离子-阴离子型两性表面活性剂,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、孪连表面活性剂,表面活性高，有协同效应,（R为联接基团）,6、生物表面活性剂,环境友好,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,第二节 表面活性剂驱,表面活性剂可以使降低,（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,图2-35 液滴或气泡在孔道窄口处遇阻变形示意图,贾敏效应：当液滴或气泡在通过狭窄的孔隙喉道时，由于发生变形，流体流动产生附加阻力的现象。,曲界面两侧的压力差,（3）乳化机理,驱油用的表面活性剂的HLB值一般在718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。,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210-2。,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）和（或）盐（如氯化钠）,第二节 表面活性剂驱,水溶性的醇可减小水的极性，油溶性的醇可增加油的极性。,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10-2mNm-1的界面张力），强化了胶束溶液驱油的低界面张力机理。,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,胶束,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,表面活性剂的亲油性增加，从水相转移到油相,水、表面活性剂助表面活性剂：异丁醇和 盐（NaCl、KCl等）油相 :正辛烷,高价阳离子如Ba2+、Ca2+加入O/W型乳状液中，会中和油滴界面的负电荷，液滴间排斥力减少，范德华吸引力相对增大，使液滴靠拢。一方面将界面间的水挤压出来；另一方面又将各界面空间的水包围起来，形成中间水滴，四周被油滴包围的复杂结构的团粒。当油滴进一步连结起来形成连续相时，水相形成不规则的液滴，并进一步变成小液珠，这样乳液由O/W型转变为W/O型。,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 （体系不会随着时间的变化而失稳）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：助表面活性剂和电解质助表面活性剂：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,第二节 表面活性剂驱,4、微乳的配制,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,离子型表面活性剂加入无机盐后，与表面活性剂反离子具有相同性能的离子，压缩胶束的扩散双电层，离子间斥力减小，从而使更多离子型表面活性剂加入胶束，溶液cmc下降。,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,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0.520.99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,贾敏效应：当液滴或气泡（液-液或气-液不相混溶的两相 ）在通过狭窄的孔隙喉道时，由于发生变形而流体流动产生附加阻力的现象。,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,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、Na3PO4 Na2CO3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,w（NaOH)10.0（水驱）；20.510-4；31.010-4；45.010-4,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110-2 mNm-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(油溶性)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。压缩扩散双电层，亲水性下降,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 mgg-1 ）。当原油的酸值小于 0.2 mgg-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,（1）聚合物改善了表面活性剂和（或）碱溶液对油的流度比。（2）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。（3）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。（4）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,（1）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。（2）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。（3）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。（4）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,（1）碱可提高聚合物（HPAM）的稠化能力（2）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。（3）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）。,第四节 复合驱,（4）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（5）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）。（6）碱可提高生物聚合物的生物稳定性。,第四节 复合驱,Al-OH + OH- Al-O- + H2O,四 ASP三元复合驱段塞及实例,盐水牺牲剂溶液ASP体系聚合物水,第四节 复合驱,ASP体系典型配方 碱：11042104mg/L； 表面活性剂：21036103mg/L； 聚合物：11032103mg/L各段塞体积 盐水预冲洗段塞：0.20.4PV； 牺牲剂溶液段塞：0.050.5PV； ASP体系段塞：0.20.4PV； 聚合物溶液段塞：0.10.2PV,盐水牺牲剂溶液ASP体系聚合物水,矿场实例,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，C2C6含量大于50）富气（C2C6含量在3050的范围）贫气（C2C6含量小于30）在贫气中把CH4含量大于98的气体叫干气。 C2C6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C2C6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0.050.20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,9,联线规则体系F与体系C混合，体系组成将沿FC的联线变化,两相区,均相区,第五节 混相驱,气相,油,富化剂,第五节 混相驱,LPG(75%C4),驱动气体,联线规则,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,1 CO2驱段塞,第五节 混相驱,三 CO2驱,2 混相过程,第五节 混相驱,共点,临界点,CO2与原油中的重组分部分互溶,两相区,重组分,轻组分,原油,nFGF=nCGC,在三组分相图中，两种物质混合成为一种混合物(或一种混合物分解为两种物质)时，它们的组成点在一条直线上，它们的重量比与其它组成点之间的距离成反比。,杠杆规则（体系F与体系C混合）,第五节 混相驱,联线规则,杠杆规则确定点 相1 点 ,均相区,3 CO2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C2C6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,原油粘度,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。膨胀系数是指一定温度和CO2饱和压力下原油的体积与同温度和0.1MPa下原油体积之比。图4-34为原油的膨胀系数与CO2物质的量分数的关系。,（3）原油膨胀机理,第五节 混相驱,第五节 混相驱,从图4-34可以看到，原油中CO2物质的量分数越高，原油的密度越高，相对分子质量越小，原油的膨胀系数越大。,（4）提高地层渗透率机理 CO2溶于水，生成碳酸。碳酸可与地层中的石灰岩和白云岩反应生成水溶性的重碳酸盐，提高地层的渗透率，扩大驱油介质的波及体积，有利于提高原油的采收率。 H2CO3+CaCO3 Ca(HCO3)2（5）溶气驱机理 从注入井到采油井的驱油过程是降压过程。随着压力下降，CO2从原油中析出，产生原油内的气体驱动，使原油采收率提高。,第五节 混相驱,混相驱小结概念：混相、混相注入剂、富化剂、膨胀系数混相注入剂有哪几种？混相驱有哪几种？LPG提高原油采收率的机理。CO2提高采收率的基本原理。LPG与CO2低界面张力驱油机理的区别。,第五节 混相驱,本章小结,1.基本概念:采收率;流度;流度比；波及系数;洗油效率;油层改造;聚合物驱;活性剂驱;碱驱;复合驱;混相驱；酸值；泡沫特征值；原油的膨胀系数等。2.油层改造的主要方法:油层改造的主要的方法、提高采收率的基本的原理、适应的范围或条件、主要的化学剂（配比）、配制与注入的方法（段塞）等3.油层改造的研究进展:了解有关油层改造方面的研究现状和最新进展。4.请各举出油层改造方法的应用实例或典型配方。,第四章 油层化学改造,复合驱用聚合物研究进展,疏水缔合聚合物（Hydrophobically Modified ）,疏水缔合聚合物是指在聚合物亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物。其溶液具有独特的性能，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，高分子流体动力学半径增大。当聚合物浓度高于某一临界浓度（CMC）后，溶液粘度大幅度升高，小分子电解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。,AP-P4分子结构、理化参数,图1 缔合聚合物分子结构示意图（R为疏水侧链,碳原子数在12-20间不等）,梳形抗盐聚合物KYPAM,疏水聚合物优点： （1）增粘及抗温、抗盐能力强； （2）抗剪切能力强； （3）岩心流动有较大的阻力系数与残余阻力系数；,疏水缔合聚合物需要继续改进的方面有以下几点： (1)溶解性。溶解性较HPAM差。疏水基不同，影响程度不同。 (2)注入性。早期研制的聚合物样品和中试产品，在试验中发现注入性不好，压力不断升高，经岩心后的溶液聚合物损失很大； (3)临界浓度。缔合聚合物溶液浓度低于其粘度的临界浓度，则其直接测定的粘度比高相对分子质量HPAM的低。 (4)聚合物溶液的稳定性。研究中发现缔合聚合物溶液的高粘度随老化时间增长而下降。甚至出现陡然下降的现象。,本章完,