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1、第四章 油层化学改造 第二篇 采油化学 一、采油中存在的问题（1） 采采 收收 率率 低低 地层非均质性地层非均质性波及系数波及系数洗油效率洗油效率 油层化学改造油层化学改造 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） 油水井的化学改造 一、采油中存在的问题（2） 前 言 油 水 井 问 题 波及系数波及系数：是指驱油剂波及到的油层容积与整：是指驱油剂波及到的油层容积与整 个含油容积的比值。个含油容积的比值。 原油采收率（原油采收率（ E ER R ）= =采出储量（采出储量（ N NR R ）/ /地质储量（地质储量（ N N ）
2、100100 水驱采收率（水驱采收率（ E ER R ）= =波及系数（波及系数（ E EV V ）X X 洗油效率（洗油效率（ E ED D ）100100 V Vs sw w 驱油介质驱替到的容积；驱油介质驱替到的容积； V V 油藏总容积；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： l提高波及系数 l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 提高波及系数提高波及系数 影响因素：不均质性、水油流度比影响因素：不均质性、水油流度比 提高波及系数的主要方法：提高波及系
3、数的主要方法： 改变驱油剂、油的流度。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 提高洗油效率的主要方法提高洗油效率的主要方法 1 1 改变岩石表面的润湿性改变岩石表面的润湿性 2 2 减小毛细管阻力效应的不利影响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） 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） 前 言
4、 三、改造油层的方法 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： v聚合物溶液驱 v聚合物强化水驱 v稠化水驱和增粘水驱 注聚注聚 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；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 驱油用驱油用HPAMHPAM具有以下基本特征：具有以下基本特征： （1 1）高分子量高分子量：一般驱油用：一般驱油用HPAMHPAM的分子量
5、为的分子量为1 1千万到几千千万到几千 万；万； （2 2）多分散性多分散性：HPAMHPAM的分子量具有不均一性，是分子量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；不等的同系聚合物的混合物； （3 3）几何结构多样化几何结构多样化：聚合物的几何结构有线型、支型：聚合物的几何结构有线型、支型 和体型三种形态；和体型三种形态； （4 4）物化性能稳定物化性能稳定：HPAMHPAM具有稳定的化学性质和特殊的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。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（24小
6、时， 需加醛类杀菌剂）；剪切稳定性好（支链）。 第一节 聚合物驱 增加水的粘度增加水的粘度 超过一定浓度，聚合物分子互相纠缠超过一定浓度，聚合物分子互相纠缠 形成结构，产生形成结构，产生结构粘度结构粘度。 聚合物链中的亲水基团在水中聚合物链中的亲水基团在水中溶剂化溶剂化 （水化）。（水化）。 若为离子型聚合物，则可在水中解离若为离子型聚合物，则可在水中解离 ，形成扩散双电层产生许多带电符号相，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），使聚合物分子独立运动的最小单位），使聚合物分子 在水中形成在水中形成松散的无规
7、线团松散的无规线团，因而有好，因而有好 的增粘能力。的增粘能力。 三、聚合物对水的稠化能力 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 1 1、定义定义：盐对聚合物溶液粘：盐对聚合物溶液粘 度产生特殊影响（粘度降低）的度产生特殊影响（粘度降低）的 效应。效应。 2 2、原因原因：盐加入后，羧基与：盐加入后，羧基与 钠离子形成的扩散双电层受到盐钠离子形成的扩散双电层受到盐 的压缩作
8、用，使链段的负电性减的压缩作用，使链段的负电性减 小，小，HPAMHPAM分子形成紧密的无规线分子形成紧密的无规线 团，因而对水的稠化能力大大减团，因而对水的稠化能力大大减 小。小。 最好用清水配注聚合物，且前最好用清水配注聚合物，且前 后注淡水段塞。后注淡水段塞。 第一节 聚合物驱 五、盐敏效应 提高了提高了平面平面的波及系数的波及系数 第一节 聚合物驱 六、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 1 波及系数与水油流度比的关系波及系数与水油流度比的关系 定义： 水油流度比水油流度比 第一节 聚合物驱 七、聚合物驱的EOR原理 随着随着M MWO WO的减小，波及系
9、数 的减小，波及系数 增大，采收率提高增大，采收率提高 第一节 聚合物驱 2 2 聚合物降低水油流度比的原因（聚合物降低水油流度比的原因（） I I 增加水的粘度增加水的粘度 缠绕缠绕+ +亲水基团的溶剂化亲水基团的溶剂化+ +离子型聚合物的离子型聚合物的 解离解离稠化增粘稠化增粘减小了减小了 W W 减小了减小了M MWO WO 增大了增大了E EV V 提高了提高了E E R R 第一节 聚合物驱 减小孔隙介质对水的渗透率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 2 聚合物降低水油流度比的原因（聚合物降低水油流度比的原因（） 第一节
10、聚合物驱 通过对水的稠化通过对水的稠化增大水的粘度增大水的粘度 在孔隙中滞留在孔隙中滞留减小了对水的渗透率减小了对水的渗透率 降低了水的流度降低了水的流度减小了水油流度比减小了水油流度比抑制抑制 水沿高渗透层的指进水沿高渗透层的指进增大了波及系数增大了波及系数提提 高了原油采收率高了原油采收率 3 3、基本原理、基本原理 第一节 聚合物驱 前后的段塞主要是防止聚合物的前后的段塞主要是防止聚合物的盐敏效应盐敏效应 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 （1 1）原油原油：稀油，密度：稀油，密度0.966,0.966,粘度粘度150mPa.s;150mPa.s; （
11、2 2）水质水质: : 矿化度矿化度40000mg/L40000mg/L，钙镁离子含量，钙镁离子含量 500 mg/L500 mg/L；最好不含三价的金属离子；最好不含三价的金属离子( (最好为清水最好为清水) ) ； （3 3）油藏油藏：温度：温度9393（最好（最好70 70 ），深度），深度 2740m2740m，油田整装，油层较厚，油水井对应关系较，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。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 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
12、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 l稀表面活性剂体系 （c2%) q水外相微乳 q油外相微乳 q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 1、磺酸盐型表面活性剂、磺酸盐型表面活性剂 合成磺酸盐是另一类重要的合成磺酸盐是另一类重要的 磺酸盐型表面活性剂。可由相磺酸盐型表面活性剂。可由相 应的烃类（如烷烃、烷基苯、应的烃类（如烷烃、烷基苯、 烷基甲苯、
13、烷基二甲苯等）用烷基甲苯、烷基二甲苯等）用 相应的合成方法制得。烷基磺相应的合成方法制得。烷基磺 酸盐、烷基芳基磺酸盐、酸盐、烷基芳基磺酸盐、 - -烯烯 烃磺酸盐等属这一类磺酸盐。烃磺酸盐等属这一类磺酸盐。 第二节 表面活性剂驱 2 2、羧酸盐型表面活性剂、羧酸盐型表面活性剂 第二节 表面活性剂驱 3 3、聚醚型表面活性剂、聚醚型表面活性剂 第二节 表面活性剂驱 4 4、非离子、非离子- -阴离子型两性表面活性剂阴离子型两性表面活性剂 耐盐性能好，耐高价金属离子耐盐性能好，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 三、活性水驱 1
14、 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 1）低界面张力机理）低界面张力机理 表面活性剂在水油界面吸附，可以降低水油界表面活性剂在水油界面吸附，可以降低水油界 面张力面张力 降低岩石对原油的粘附力，提高洗油效率降低岩石对原油的粘附力，提高洗油效率 增大毛管数增大毛管数 减少亲油油层的毛细管阻力减少亲油油层的毛细管阻力 第二节 表面活性剂驱 （2 2）润湿反转机理）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
15、率提高 第二节 表面活性剂驱 （3 3）乳化机理）乳化机理 驱油用的表面活性剂的驱油用的表面活性剂的HLBHLB值一般在值一般在7 71818范围，可范围，可 形成稳定水包油乳状液。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，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。提高了洗油效率。 乳化的油在高渗透层产生叠加的乳化的油在高渗透层产生叠加的JaminJamin效应，可使效应，可使 水较均匀地在地层推进，提高了波及系数。水较均匀地在地层推进，提高了波及系数。 活性剂活性剂形成形成O/WO/W乳状液乳状液乳化油移动而不易粘附乳化油移动而不易粘附 洗油效率
16、提高；乳化油在高洗油效率提高；乳化油在高K K地层的地层的JaminJamin效应效应提高提高 了波及系数了波及系数 第二节 表面活性剂驱 （4 4）提高表面电荷密度机理）提高表面电荷密度机理 阴离子阴离子活性剂的吸附提高了表面的电荷密活性剂的吸附提高了表面的电荷密 度度, ,增加了油珠与岩石表面的增加了油珠与岩石表面的静电斥力静电斥力, ,油珠油珠 易被带走易被带走, ,提高了提高了洗油效率洗油效率 第二节 表面活性剂驱 （5 5）聚并形成油带机理）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 1、定义、定义：以胶束溶液作驱油剂的驱油法叫胶束溶以胶束溶液作驱油剂的驱油法叫胶束溶 液驱。液驱。 2 2、胶束溶液：、胶束溶液： 属稀表面活性剂
