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1、大庆石油学院本科生毕业设计（论文）摘 要碱/表面活性剂/聚合物（ASP）三元复合体系驱油技术是一种发展较晚，但在三次采油中较为成熟的一种技术。该技术的驱油机理是利用三元体系中的碱、表面活性剂和聚合物三种化学剂的协同效应驱油。大庆油田矿场实践表明，三元复合驱可以比水驱提高采收率20%左右。这种方法展示了令人鼓舞的应用前景，受到了人们的普遍重视，然而三元体系驱油的成本相对较高，如何进一步降低其成本提高效益也是该技术能否大规模应用的关键。本文通过对三元复合体系驱油影响因素的研究力求在降低成本进一步提高采收率方面做出有益工作。通过系统的室内物理模拟实验，较为详细的分析了三元复合驱的主要影响因素，考查了
2、体系的粘度比、主段塞的注入方式及注入速度、体系的界面张力、油层变异系数对体系驱油效果的影响。揭示了影响三元复合体系驱油提高原油采收率的主要因素，为矿场成功应用该技术提供了依据。关键词： 三元复合体系；粘度比；界面张力；驱油；实验AbstractAlkaline/surfactant/polymer(ASP) flooding system is a lately developed oil displacement technique， but it is a mature technique of tertiary oil recovery. Its displacement mechani
3、sm: it uses synergistic effect of alkaline， surfactant and polymer in ASP flooding system to displace oil. Field practices in Daqing oilfield express that ASP flood can enhance recovery efficiency 20% or so than water flood.The method displays an inspiring application prospects and is widely valued
4、by people. However the cost of ASP flood for oil displacement is higher， and how to further lower its cost and increase the benefit is also the key point that the technique can large-scale applied or not. Through the study of oil displacement effect factor of ASP flood， it tries hard for beneficial
5、work on further lowering the cost and enhancing recovery efficiency in the article. Through systematic indoors physical analogy experiments， it analyzes main effect factors of ASP flood in detail and investigates the increment of viscosity ration， main slug injection manner and rate， interfacial ten
6、sion， formation variation coefficient and main slug residual resistance factor to affect the oil displacement effect of the system. It reveals main factors that ASP flood enhances recovery efficiency and provides the basis for succeeding in applying the technique in the field.Key words: Alkaline/Sur
7、factant/Poly Flooding System; Viscosity Ratio;Interfacial tersion; Oil displacement; Experiment目 录第一章 绪 论11.1本研究工作的意义11.2三元复合驱的演变及发展状况21.3本文的主要工作5第2章 碱/表面活性剂/聚合物（ASP）三元复合体系62.1 ASP三元复合驱中各组分的作用72.2 ASP三元复合体系中化学剂的吸附滞留122.3 ASP三元复合驱油体系各组分的选择15第3章 ASP三元复合体系驱油效果影响因素实验研究173.1实验仪器及实验方法条件173.2三元复合体系驱油影响因素实验
8、研究18结 论28致 谢29附 录30参考文献322第一章 绪 论1.1本研究工作的意义石油在国民经济中具有举足轻重的地位。1999年我国原油产量已达1.6亿吨，居世界第五位，成为世界主要产油大国之一。然而随着我国国民经济的快速发展，我国石油消费量迅速增长，产量增长低于消费增长。从1993年开始，我国已由石油净出口国变为净进口国1。我们知道石油是不可再生资源，它的开采过程分为一次采油、二次采油和三次采油。一次采油是利用地层天然能量驱动原油，如溶解气驱、气顶驱。这种开采方式由于受到天然能量的限制，产量递减速度快、采油速度慢、原油采收率低，一般只能采出不足地下原油的10%2。随着渗流理论的发展，达
9、西定律应用于油田开发，人们认识到油井产量与压力梯度成正比关系，一次采油采收率低的主要原因是油层能量的衰竭，从而提出了人工注水（气），保持油层压力的二次采油方法，使石油采收率提高到3050%，这是当今世界上油田的主要开发方式，是油田开发技术上的第一次飞跃。然而即使在最理想的储层中，传统的一次采油和二次采油只能采出原油地质储量的3050%，因此，如何将这些残留在地下的原油采出来，进一步提高采收率，是石油工业发展的当务之急，是众多科学家研究的重要课题之一。三元复合驱（碱/表面活性剂/聚合物的复合）是80年代国外出现的三次采油新方法，它是在二元复合体系的基础上发展起来的。我国的三元复合驱(ASP驱)技
10、术起步较晚但是发展很快。近十几年来，三元复合驱从化学驱中脱颖而出，成为最具有应用前景的方法之一。这一方面是由我国的特殊油藏条件及各种技术适应性所决定的；另一方面则是因为三元复合驱综合发挥了不同化学剂的协同效应，从而成为大幅度提高石油采收率的重要方法。三元复合驱利用表面活性剂和碱的协同作用，使复合体系/原油形成超低界面张力。碱可以大幅度降低价格昂贵的表面活性剂的用量，它不仅可以部分替代表面活性剂，而且还可以减少活性剂和聚合物在油藏中的损耗。聚合物主要起流度控制作用，减少复合体系指进和扩大波及体积。我国在胜利油田孤东小井距试验区实施了首例ASP复合驱先导试验，结果表明石油采收率明显增加，油井含水显
11、著降低。随后大庆油田室内实验和矿场实验表明，三元体系驱油可比水驱提高原油采收率20%以上3。这种方法展示了令人鼓舞的应用前景，普遍受到了人们的重视。然而三元体系驱油的成本相对来说较高，如何进一步降低其成本提高效益也是该技术能否大规模应用的关键，本文通过对三元复合驱影响因素的研究力求在降低成本进一步提高采收率方面做出有益工作。1.2三元复合驱的演变及发展状况三元复合驱是由碱、表面活性剂和聚合物组成的复合体系驱油方法，它是在碱驱、表面活性剂驱和聚合物驱的基础上发展起来的一项大幅度提高原油采收率的新技术。该技术综合了碱驱和表面活性剂/聚合物驱的优点，不仅能扩大波及体积、提高驱油效率，而且又能较大幅度
12、地降低表面活性剂的用量，使其具有较好的技术经济可行性。早在1917年，F.Squired4 就认识到在注入水中加入廉价的碱剂（碳酸纳、氢氧化钠等）能够使地下油层孔隙中的水驱剩余油进一步降低，从而提高石油采收率。10年后Atkinson5在美国申请了碱水驱的第一项专利。人们对碱水驱进行了深入研究是因为碱剂要比表面活性剂便宜得多。在此基础上，对于酸性高的原油发展了碱水驱提高石油采收率的方法。但是，已经进行过的碱水驱现场试验表明，采收率增加值不超过6%8%，一般在2%左右，主要是由于大量的碱耗以及流度比不适宜，从而引起的低的波及效率和驱油效率。聚合物驱适用于温度适中、原油粘度中等、非均质比较严重的油
13、藏。同常规注水方法相比，注聚合物驱油可以明显地提高原油采收率。决定聚合物驱的两个主要因素是油层非均质性和油层内流体的流度比6。由于该方法机理相对简单、技术上比较成熟以及投资相对少，国内外进行了大量的先导性和工业性现场试验，目前已经在大庆油田进入工业化推广应用阶段，但存在的主要问题是提高采收率幅度有限。60年代初，人们开始研究在碱水中加入聚合物以提高驱油剂的流度，提高波及系数，被称为聚合物增效碱驱（AP驱）或叫碱增效聚合物驱，即在聚合物溶液中加入碱剂，以综合二者的优势于一体。Tiorco 公司曾在Isenhour油田进行过先导性试验，石油采收率增加值达到26.4%（OOPI）。这主要是聚合物使驱
14、油剂体系的流度降低而碱剂不但同原油中的有机物作用生成表面活性剂降低油水界面张力，而且驱油过程中的损失显著地降低。最早由Dome等几个石油公司开发的碱/表面活性剂/聚合物复合驱油体系（ASP驱）一出现就受到了普遍重视，加入适当类型和浓度的碱到稀浓度的表面活性剂溶液中(浓度低于0.5%），并配以适当浓度的聚合物以保持体系足够的粘度，采用该体系几乎能得到与胶束/聚合物（MP）驱相同的采收率提高幅度，但是表面活性剂的用量却降至千分之几。Terra能源公司最早在美国怀俄明州的West Kiehl油田进行了ASP驱先导试验，可以使石油采收率提高15%（OOIP）以上，且每采出一吨油的成本大幅度降低。80年
15、代初，碱/表面活性剂/聚合物三元复合驱研究迅速兴起。在碱液中加入少量表面活性剂，原油酸值不再是重要的考虑因素，碱驱的使用范围扩大，同时超低界面张力的碱浓度范围扩大，可以使用高碱浓度以补偿碱耗。加入的聚合物有利于进行流度控制。而三元复合驱中表面活性剂的浓度仅为0.2%0.6%，大大地降低了化学驱的成本。早在1986年，Schuler等7人认为表面活性剂/碱/聚合物三元复合驱能够改善驱油效率的原因之一就是三元复合驱替过程中，三元复合体系与原油间的界面张力降低到了10-3mN/m左右，并且在较长的时间内能够保持稳定。在界面张力的研究方面，1956年，Reisberg和 Doscher8首次提出将表面
16、活性剂与碱复配使用，他们用非离子型表面活性剂Triton X-100和NaOH复配提高了室内岩心的采收率。1975年，Burdyn et al.9申请了在碱驱中使用磺酸盐类表面活性剂的专利，他们发现随着碱浓度的增大，原油-碱水体系的界面张力大大升高，而加入一种合成的烷基芳基磺酸盐后，能在一个很宽的碱浓度范围内得到单独使用碱不能获得的低界面张力。1982年，Krumrine et al.10考察了碱对低酸值原油（小于0.2mg KOH/g原油）表面活性剂体系界面张力的影响。1984年，Nelson et at.11也提出在碱水中加入合成表面活性剂，他们使用了阴离子型表面活性剂与碱复配，进行了相行为的研究，但没
