寧 凱

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300457）

1 影響原油采收率的關(guān)鍵因素

我國原油基本上都位于油藏巖石的微孔道里，經(jīng)過了上千萬年的時間，使原油和巖石表面形成了極強的作用力以及化學(xué)鍵，由此導(dǎo)致原油吸附比較困難，根本無法運用當(dāng)前的技術(shù)高效開采原油，只能開采一些位于地層孔隙的滲流液體以及半固態(tài)的原油，所以我國原油采收率非常低。影響原油采收率的因素非常多，其中最為主要的有：巖隙的孔隙結(jié)構(gòu)、儲層孔隙表面潤濕性以及流體性質(zhì)。

1.1 巖隙的孔隙結(jié)構(gòu)

巖隙的孔隙結(jié)構(gòu)指的就是吼道和巖石所形成的空間結(jié)果，通常巖隙的孔隙結(jié)構(gòu)都不一樣，會受很多因素的影響，如孔隙尺寸、吼道連通度、孔隙形狀、微觀非均質(zhì)性以及黏土礦物質(zhì)成分等。因為油藏的巖石孔隙大部分都呈非均質(zhì)多孔式，而且不同區(qū)塊的孔隙結(jié)構(gòu)也都不一樣，現(xiàn)階段對巖隙的孔隙結(jié)構(gòu)與原油采收率關(guān)系的變化還沒有具體的評價體系，不過能夠得出，當(dāng)孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性較小時，驅(qū)替液對原油的驅(qū)動作用較強；當(dāng)孔隙較大、滲透率較高時，原油較為容易開采。

1.2 儲層孔隙表面潤濕性

儲層孔隙表面潤濕性指的就是介質(zhì)于固體表面的浸潤程度。通常油藏的儲層會含有大量的油、水、氣混合流體，當(dāng)某個流體于巖石表面的浸潤程度強，就會將巖石表面叫作流體潤濕。對于油層巖隙表面潤濕性來說，其會受到很多因素的影響，主要有：礦物成分、原油成分、地層水、礦物表面結(jié)構(gòu)、流體性質(zhì)以及孔隙老化時間等，潤濕性不僅會嚴重影響到流體的運行情況，而且還會影響毛管力的大小和方向，如果是潤濕相的毛管力，則是前進動力；如果是非潤濕相的毛管力，則是前進阻力。按照濕潤性的不同，油層巖隙表面潤濕性還可分成三種形式，分別為：油濕、水濕與中性潤濕，其中油濕的巖石孔隙表面作用力較大，驅(qū)替介質(zhì)無法良好作用，需要將其轉(zhuǎn)變成潤濕性才能有效提高原油采收率。由此可知，儲層孔隙表面潤濕性會嚴重影響原油的采收率，所以潤濕性轉(zhuǎn)換技術(shù)極為重要，能夠很大程度地影響原油采收率。

1.3 流體的性質(zhì)

流體的性質(zhì)會嚴重影響流體的滲流行為，常見的流體有：原油、地層水和注入液體等，不同區(qū)塊的原油成分也不同，所以黏性、電性也都不同。如果原油的黏性較大、流動性較差，就比較難驅(qū)動。不過原油里的表面活性物質(zhì)能夠改變原油流體性質(zhì)，將水濕油藏孔隙變成油濕，進而改變原油和巖隙表面的作用，最終提高原油采收率。

2 提高原油采收率的主要方法

從影響原油采收率的因素可知，能夠有效提高原油采收率的方法有：提高波及系數(shù)、調(diào)整儲層結(jié)構(gòu)以及改善流體間界面作用，通過增強驅(qū)油效果來增大采收率。

2.1 提高波及系數(shù)

通常影響波及系數(shù)的因素有很多，常見的為：油層非均質(zhì)性、重力、毛細管力以及注水速率等。因為不同油藏的原油性質(zhì)具有很大的差異，所以現(xiàn)階段還沒有能夠有效提高全部油藏波及系數(shù)的辦法，只能通過水動力學(xué)、矢量井網(wǎng)以及三次采油等方法來提高波及系數(shù)。對于普通滲透率油藏來說，可利用注高黏度液體、提升注液速率以及加大生產(chǎn)壓差等方法提高波及系數(shù)。對于稠油油藏來說，可利用減少原油黏性來調(diào)整流度比，從而提高波及系數(shù)。對于高含水以及特高含水的油藏來說，其采收率較大，不過波及系數(shù)較低，可利用水動力法、矢量井網(wǎng)、調(diào)剖封堵以及注聚合物等三次采油技術(shù)來提高其波及系數(shù)。

2.2 調(diào)整儲層結(jié)構(gòu)

我國大部分油藏儲層結(jié)構(gòu)都是非均質(zhì)多孔式，按照滲透程度的不同可將其分成三種形式，分別為：普通滲透油藏、低滲透油藏以及致密油藏。對于普通滲透油藏來說，其具有良好的滲透性，所以注采效果佳，能夠利用三次采油技術(shù)來提高采油率。對于低滲透以及致密油藏來說，其孔隙都較小、滲透率均較低，油水滲流較為復(fù)雜，所以可利用壓裂造縫的方法來增大儲層滲透率，從而調(diào)整水油流度比。

2.3 改善流體間界面作用

驅(qū)替介質(zhì)和原油的性質(zhì)具有極大的差別，特別是表面能，差別非常大，就會造成界面作用大，進而難以混溶，所以可通過減少驅(qū)替介質(zhì)和原油的界面作用來提升原油采收率，具體可借助表面活性劑來減少油水的界面張力與流度比，從而調(diào)整巖石表面的潤濕性，最終改變流度比。另外，因為原油具有某些酸性物質(zhì)，能夠移到油水界面和堿性物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，生成表面活性劑，從而改善油水界面的作用。

3 化學(xué)驅(qū)提高原油采收率的進展情況

通過化學(xué)方法來調(diào)整驅(qū)替液和原油的作用是目前三次采油的主要發(fā)展趨勢，現(xiàn)階段已研制出了很多種化學(xué)驅(qū)油技術(shù)，主要包括：堿驅(qū)（A）、表面活性劑驅(qū)（S）、聚合物驅(qū)（P）、三元（ASP）/二元（SP）復(fù)合驅(qū)等。其中，堿驅(qū)、表面活性劑驅(qū)、聚合物驅(qū)都在油田展開了大量的應(yīng)用，均得到了良好的效果。

3.1 表面活性劑驅(qū)

表面活性劑屬于原油采收率提升、產(chǎn)量增大極其關(guān)鍵的一項技術(shù)。借助表面分子能夠有效減少油水的界面張力與潤濕性，進而良好改變油、水、巖隙之間的界面作用。通常采收率以及殘余油飽和度都和毛管力具有很大的關(guān)系，一般鹽水驅(qū)的毛管數(shù)為10-6～10-7，要是增加毛管數(shù)，如果將其增加為10-3～10-4，則殘余油飽和度會降到90%；如果將其增加為10-2，則殘余油飽和度會變成0，這時就要把油水的界面張力從20～30mN/m 減為10-2～10-3。根據(jù)成分的不同，可將表面活性劑分成很多種類型，主要包括：陰離子類、陽離子類、兩性類、黏彈性類以及含氟類等。因為油藏的礦物成分、滲透率、pH、鹽度以及溫度均差異很大，所以要求油藏的表面活性劑必須具有較好的耐溫性、耐鹽性以及低吸附性，并且還應(yīng)和地層溫度、地層水、鹽度以及原油屬性具有較好的協(xié)調(diào)性。由此可見，調(diào)配油藏表面活性劑非常重要，屬于難度較大的工作。

3.2 聚合物驅(qū)

聚合物驅(qū)就是利用增大注入流體黏度來提高原油的波及系數(shù)，減少油水流度比，從而調(diào)整孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性。在三次采油過程中，聚合物的流變學(xué)行為、熱穩(wěn)定性以及吸附滯留是最為重要的內(nèi)容。首先，流變學(xué)行為。其屬于設(shè)計聚合物和評價性能的基礎(chǔ)，經(jīng)過把驅(qū)替黏度增大到一定程度來提升驅(qū)替相流度比。其次，聚合物的熱穩(wěn)定性。因為聚合物在高溫中會受熱分解，從而損壞分子結(jié)構(gòu)，使黏度下降，所以應(yīng)當(dāng)利用疏水性基團使分子之間形成疏水締合效果，進而改善熱穩(wěn)定性。最后，聚合物的吸附滯留。因為儲層的圈閉與滯留作用會影響驅(qū)油效果，所以借助電性轉(zhuǎn)換能夠有效改善聚合物的吸附滯留作用。另外，聚合物還有很多屬性，如地層水配伍性、化學(xué)穩(wěn)定性、生物穩(wěn)定性、吸水性等，能夠良好用于提高原油采收率。

3.3 三元/二元復(fù)合驅(qū)

（1）三元復(fù)合驅(qū)。三元復(fù)合驅(qū)主要由堿、表面活性劑以及聚合物構(gòu)成。其中，聚合物能夠減小油水流度比，所以三元復(fù)合驅(qū)的波及體積較大；表面活性劑能夠減少油水界面張力，使毛細管數(shù)顯著增大，所以三元復(fù)合驅(qū)的微觀波及效率較高；堿能夠和原油里的有機酸發(fā)生反應(yīng)，形成表面活性物質(zhì)，再和表面活性劑作用顯著減少油水界面張力。由此可知，三元復(fù)合驅(qū)具有很多的優(yōu)點，不僅表面活性劑的界面張力小，而且聚合物的黏度大，又有堿的作用，能夠顯著減小表面活性劑于巖石表面的吸附損失，很大程度地提高原油采收率。雖然三元復(fù)合驅(qū)的優(yōu)點很多，而且在我國被廣泛使用，不過三元復(fù)合驅(qū)的缺點也有很多，主要包括：注入管線的結(jié)垢現(xiàn)象較為嚴重、產(chǎn)液乳化程度較為嚴重等，其缺點嚴重阻礙了三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)的發(fā)展和進步。

（2）二元復(fù)合驅(qū)。二元復(fù)合驅(qū)主要由聚合物以及表面活性劑構(gòu)成，其屬于無堿驅(qū)油技術(shù)，這樣就顯著避免了堿對聚合物黏彈性的影響，同時還防止了結(jié)垢、黏土分散、乳化以及腐蝕等情況發(fā)生。因為聚合物和表面活性劑能夠有效減少表面活性劑的界面張力，增大聚合物的黏度，所以二元復(fù)合驅(qū)具有較大的波及體積與微觀波及效率，可以有效控制流度比。另外，二元復(fù)合驅(qū)的聚合物在無堿的情況下，其增黏效果更佳，能夠顯著降低聚合物的用量，同時配制成本以及操作成本均很低。不過二元復(fù)合驅(qū)對表面活性劑的要求更大，因為沒有堿作用，所以必須于無堿情況下形成超低界面張力?，F(xiàn)階段二元復(fù)合驅(qū)的評級制度以及理論知識還不是特別完善，而且油田試驗也比較少，具有一些技術(shù)風(fēng)險，需要進一步研究和探索。從國內(nèi)外的三元/二元復(fù)合驅(qū)在油田中的使用情況調(diào)查可知，其原油采收率提高水平大概是20%。

3.4 納米微球類體系化學(xué)驅(qū)

納米微球材料，是從核心到外層（多層結(jié)構(gòu)，每層結(jié)構(gòu)不同，負責(zé)水化、膨脹、強度等），彈性強度依次降低的帶負電荷的高分子材料。對大孔道有效封堵，利用納米微球巨大的表面面積和表面特性，有堵的作用，非堵為主，互相之間不粘連，遇水膨脹，遇油粘連。與之配套使用的超分子微球是兩種以上高分子材料組成。一種材料為陽離子內(nèi)核（A）、強度網(wǎng)、保護層、外網(wǎng)四層，并帶有相異電荷，另一種材料為納米微球，是從核心到外層，彈性強度依次降低的帶負電荷的高分子材料（B）。鍵接方式為非共價鍵相連接?？刂脐栯x子上的基團，決定結(jié)合陰離子的數(shù)量，控制膨脹倍數(shù)。通過控制A、B 兩種材料內(nèi)部的陰、陽離子度，調(diào)節(jié)封堵強度。納米微球與超分子體系組合驅(qū)油提高采收率：兩種材料，一種納米材料通過化學(xué)鍵或其他作用力將另一種納米材料包覆起來形成的。陽離子內(nèi)核、吸水的水化層強度可控。內(nèi)核外翻，正負電荷不均，互相粘連，靠膨脹。保證注入性、封堵大孔道。所以納米微球類材料以及技術(shù)被廣泛用于各個領(lǐng)域，其中油田領(lǐng)域也應(yīng)用了納米材料和技術(shù)，并取得了良好的經(jīng)濟效益與社會效益?，F(xiàn)階段為了提高原油采收率，人們已經(jīng)研究出了很多種納米功能材料以及技術(shù)，主要有：納米黏彈性表面活性劑聚集體采油技術(shù)、微納米顆粒封堵技術(shù)、正電納米鉆井液技術(shù)、納米降壓增注技術(shù)和分子沉積薄膜技術(shù)等，這些技術(shù)均取得了良好的成效。

4 結(jié)束語

化學(xué)劑驅(qū)油是提高原油采收率常用的一個方法，主要就是利用調(diào)整注入液體和原油間的流度比、界面張力和巖石表面潤濕性來改善驅(qū)替液和原油間的作用力。不過化學(xué)驅(qū)提高原油采收率技術(shù)的影響因素比較多，而且主要問題就是化學(xué)劑和油藏巖石、流體間作用力的問題，需要進一步的探究，于是就對表面活性劑、聚合物以及三元/二元復(fù)合驅(qū)的三次采油技術(shù)進展展開了研究，并提出了納米化學(xué)驅(qū)，因為納米材料的尺寸較小、表面活性強、界面效果大，就使得化學(xué)驅(qū)能夠有效提高原油的采收率，其效果就是通過調(diào)整聚合物的黏彈性、耐溫耐鹽性，來減少表面活性劑的吸附作用，從而增強界面效應(yīng)，改善巖石表面潤濕性、減少原油于巖石表面的黏附度。不過納米材料的表面活性較高，非常容易產(chǎn)生團聚，失去納米性能，所以現(xiàn)階段驅(qū)油納米材料只具有納米小尺寸效應(yīng)。由此可見，在利用納米化學(xué)驅(qū)提高原油采收率時，其研究的方向主要有：首先，利用納米顆粒表面結(jié)構(gòu)的功能性官能團，研制出不同結(jié)構(gòu)以及屬性的新納米顆粒。其次，調(diào)整納米顆粒的表面結(jié)構(gòu)以及電性，來避免團聚情況，使納米顆粒于高溫、高鹽度環(huán)境下，能夠穩(wěn)定分散。最后，研發(fā)更多的功能性納米材料，并大量應(yīng)用，既能達到油田領(lǐng)域的使用需求，又能提高原油采收率。