微乳體系組成及其在采油中的作用 李 賀（中國(guó)石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院， 海洋油氣工程專(zhuān)業(yè)， 11042105）摘要： 隨著國(guó)內(nèi)對(duì)油氣資源需求量的增加以及復(fù)雜油氣藏開(kāi)發(fā)技術(shù)的提高，低滲油氣藏的生產(chǎn)開(kāi)發(fā)受到越來(lái)越大的關(guān)注。國(guó)內(nèi)各大油氣田分布著廣泛的低滲油氣資源，如何有效的開(kāi)發(fā)此類(lèi)難動(dòng)用油氣儲(chǔ)量、提高低滲油氣藏采出程度成為油氣田開(kāi)發(fā)研究和發(fā)展的重要方向之一。微乳液超低張力驅(qū)油在目前EOR技術(shù)中普遍認(rèn)為是機(jī)理最復(fù)雜但又最有發(fā)展前途的一種技術(shù)，它具有混相和似混相驅(qū)的驅(qū)油效率，同時(shí)流度遠(yuǎn)較氣驅(qū)有利，克服了早期油田普遍采用堿水驅(qū)而造成的堿耗量大而且難于達(dá)到起動(dòng)殘余油所需的低張力的不足。另一方面，由于微乳液在一定的濃度下能降低地層巖石與外來(lái)流體的界面張力，并減少入井液體與管壁的摩阻。因而易于液體高效返排，減少油氣層傷害。同時(shí)，微乳液添加劑形成的納米乳液液滴能有效進(jìn)入巖石微小孔隙，提高增產(chǎn)液與地層的接觸效率，降低儲(chǔ)層的水鎖效應(yīng)和防止結(jié)垢。從而在油氣田壓裂增產(chǎn)方面又發(fā)揮著重大的作用。然而，其致命的缺點(diǎn)是化學(xué)劑費(fèi)用太大，限制了其在油田的推廣使用。關(guān)鍵詞：微乳液 混相驅(qū) 超低界面張力 表面活性劑 膠束 毛管數(shù)0 引言早在1927年，阿特金森就發(fā)表了用肥皂溶液提高驅(qū)油效率的專(zhuān)利，二十多年以后，賓夕法尼亞州立大學(xué)進(jìn)行了表面活性劑溶液驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，再次肯定了界面張力對(duì)驅(qū)油效率的影響。1954年，奧杰達(dá)將活性劑溶液的驅(qū)油效率與p聯(lián)系起來(lái)，他指出，當(dāng)p接近零時(shí)，驅(qū)油效率可達(dá)到100%。但是，活性劑溶液驅(qū)油技術(shù)有明顯進(jìn)步是在1962年以后。1962年，戈佳迪和奧爾森發(fā)表了微乳液混相驅(qū)油專(zhuān)利。他們的微乳液使用水、NaCL、活性劑、助活性劑和油五種組分配置成的。至1969年，泰伯進(jìn)一步研究了殘余油飽和度與毛管數(shù)pL之間的關(guān)系，當(dāng)毛管數(shù)增加至一定值時(shí)，殘余油起動(dòng)，足夠大的毛管數(shù)可使殘余油飽和度降為零。研究發(fā)現(xiàn)，油滴起動(dòng)的最高極限界面張力是=1.4*10-3mN/m。為了降低界面張力，在注入水中加入活性劑，使普通水驅(qū)變?yōu)榛钚运?qū)。但活性水降低界面張力有限，驅(qū)油效率提高不明顯，以后發(fā)展為高濃度的活性水驅(qū)。在高濃度條件下，活性及分子締結(jié)為膠束，大大地降低了油水間的界面張力，這種情況稱(chēng)為膠束溶液驅(qū)。膠束溶液驅(qū)進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了現(xiàn)在的超低張力微乳液驅(qū)。1 微乳液特性1.1 微乳液簡(jiǎn)介微乳液是指外觀為透明或半透明，粒徑在10-200 nm之間，具有超低界面張力，熱力學(xué)穩(wěn)定的乳狀液。是由蒸餾水、油、活性劑、醇和鹽五種組分按一定比例組成的高度分散的低張力體系。五種組分中任何一種組分的性質(zhì)或量的改變，都會(huì)影響微乳液的生成和性質(zhì)。微乳液以三種相態(tài)存在，它們是下相微乳液，上相微乳液和中相微乳液。下相微乳液是指在配置微乳液的容器中，生成的微乳液處于容器的下部，其上面是過(guò)剩的油；上相微乳液則是在容器的上部生成了微乳液，其下部是過(guò)剩的水；中相微乳液則是指在容器中處于過(guò)剩油和過(guò)剩水之間的微乳液，即容器上面是剩余油，下面是剩余水，中間便是中相微乳液。下、中、上相微乳液都與剩余相之間存在界面張力。還有一種以單相存在的微乳液，在容器中無(wú)過(guò)剩油與過(guò)剩水與這種微乳液共存，體系不存在界面。這時(shí)油水在活性劑作用下已完全互溶，即油水達(dá)到混相。稱(chēng)為單相微乳液。實(shí)際上，這種微乳液即是膠束溶液。 上相微乳 下相微乳 中相微乳 單相微乳液圖1 微乳液的五種相態(tài) 下相微乳液是O/W型，故又稱(chēng)含水相，存在微乳液與過(guò)剩油之間的界面和界面張力mo。上相微乳液是W/O型，故又稱(chēng)含油相，存在過(guò)剩水與微乳液的界面和界面張力mw。中相微乳液存在過(guò)剩油與微乳液之間的界面以及過(guò)剩水與微乳液之間的界面，故存在界面張力mo與mw，中相微乳液可能是O/W型或W/O型。在特定條件下，它可能既是O/W型又是W/O型，這時(shí)，油和水同時(shí)既是外相又是內(nèi)相。1.2 微乳液的組成及其對(duì)微乳液性質(zhì)的影響1.2.1 鹽對(duì)微乳液性質(zhì)的影響鹽在微乳液中所起的作用也不是很清楚，但事實(shí)已經(jīng)證明，體系含鹽量對(duì)微乳液相態(tài)和界面張力有著重大影響，如，鹽水、油、活性劑、助劑按一定比例配成了某種相態(tài)的微乳液，當(dāng)保持它們的比例不變，僅改變含鹽量時(shí)，可以得到不同相態(tài)的微乳液。隨著含鹽量增加出現(xiàn)了下、中、上相微乳液。 圖二 含鹽量對(duì)微乳液相態(tài)的影響 下相微乳液的界面張力mo（既代表宏觀界面上微乳液與過(guò)剩油相界面上的界面張力，也代表微觀膠束界面上的界面張力，即增溶油與微乳液的界面張力）隨含鹽量增加而下降。在某含鹽量時(shí)出現(xiàn)中相微乳液，它有兩個(gè)界面，因而有兩個(gè)界面張力mo與mw，mo繼續(xù)隨含鹽量增加而下降,mw（既代表宏觀界面上微乳液與過(guò)剩水相界面上的界面張力，也代表微觀膠束界面上的界面張力，即增溶水與微乳液的界面張力）卻隨含鹽量增加而上升。當(dāng)含鹽量增至出現(xiàn)上相微乳液時(shí)，只有界面張力mw它繼續(xù)隨含鹽量增加而增加。當(dāng)含鹽量在S*時(shí)，體系的界面張力最小，而且mo=mw。S*稱(chēng)為最佳張力含鹽量。含鹽量大于或小于S*時(shí)，中相體系總存在一個(gè)較大的界面張力。 圖三 含鹽量對(duì)界面張力的影響膠束增溶量也隨含鹽量增加而變化。用增溶參數(shù)來(lái)表示單位體積活性劑增溶的油體積或水體積，分別表示為VO/VS或VW/VS。在下相微乳液范圍，增溶參數(shù)VO/VS隨著含鹽量增加而上升。至中相微乳液，因中相同時(shí)有過(guò)剩水存在，將進(jìn)入微乳液相的水視為被增溶的水（盡管這時(shí)水為連續(xù)相），因此有增溶系數(shù)VW/VS。增溶系數(shù)VW/VS隨含鹽量增加而下降。而在含鹽量大于S*的中相微乳液范圍，油為連續(xù)相，膠束增溶水，但因存在過(guò)剩油，同樣，將微乳液內(nèi)的油視為被增溶的油，因此， 有增溶參數(shù)VW/VS與VO/VS，它們隨含鹽量變化趨勢(shì)不變。上相微乳液只有水被增溶，VW/VS仍隨含鹽量增加而下降。在含鹽量S*附近的So ，中相微乳液體系的增溶參數(shù)VO/VS+VW/VS達(dá)到最大值，SO稱(chēng)為最佳增溶參數(shù)鹽度。S*與SO基本相等。 圖四 增溶參數(shù)與含鹽量關(guān)系ow=o-w（宏觀的油水界面上的界面張力等于活性及分子受力之差） mo=o-m （油外相與微乳的界面張力） 若在下相微乳液中增加含鹽量，連續(xù)相（水）中的陽(yáng)離子濃度增加，因而增加了陽(yáng)離子對(duì)陰離子石油磺酸鹽的吸引力，使m（活性劑分子膜與水外相微乳液的界面張力）增加。于是，增溶油與微乳液的界面張力下降。由于連續(xù)相中陽(yáng)離子濃度增加，使球形膠束受到增強(qiáng)的向外的吸引力，膠束非極性端的聚集力相對(duì)減弱，中心空穴容積增大，從而增溶更多的油，即VO/VS增加，此時(shí)膠束體積變大。繼續(xù)增加含鹽量，最終使m=o，活性劑分子膜受力平衡，球形膠束完全松開(kāi)，活性劑排列為層狀，油水同時(shí)作為內(nèi)相和外相存在，這便是最佳界面張力或最佳增溶參數(shù)時(shí)的微觀結(jié)構(gòu)。微觀結(jié)構(gòu)上的界面是微乳液-水和微乳液-油，因此存在界面張力mw和mo。同樣，mw和mo也代表微乳液與兩過(guò)剩相宏觀界面上的界面張力。由微觀結(jié)構(gòu)可知，這時(shí)在體系中繼續(xù)增加含鹽量，陽(yáng)離子與陰離子磺酸鹽之間的吸引力繼續(xù)增加，出現(xiàn)wo,生成W/O型微乳液，相態(tài)反轉(zhuǎn)，這時(shí)活性劑的親水基締結(jié)，非極性端朝向連續(xù)相油，膠束核心增溶了鹽水，界面張力變?yōu)閙w mw=w-m此時(shí)m為活性劑分子膜與油外相微乳液的界面張力。隨含鹽量增加，w繼續(xù)增加，因而mw增加。同時(shí)，因膠束中心增溶的鹽水所含的陽(yáng)離子濃度增加，使陽(yáng)離子與石油磺酸鹽的吸引力更大，它們之間強(qiáng)烈的吸引力使活性劑親水基締結(jié)得更緊密，膠束核心的空穴變小，使增溶參數(shù)VW/VS下降。 圖五 鹽度與微乳液中膠束半徑的關(guān)系1.2.2 醇對(duì)微乳液性質(zhì)的影響僅僅用活性劑是不能生成微乳液的，必需復(fù)配適當(dāng)?shù)闹鷦┎拍苌晌⑷橐?。脂肪醇作為助劑，不僅有助于形成穩(wěn)定的微乳液，而且，對(duì)于微乳液的相態(tài)有影響。醇是一種弱表面活性物質(zhì)，其碳?xì)滏溣L(zhǎng)，非極性程度愈大。根據(jù)醇的親油親水平衡值HLB不同，它們與石油磺酸鹽復(fù)配后生成不同類(lèi)型的微乳液。下表列出了各種脂肪醇的HLB值。表1 各種脂肪醇的HLB值醇CH3OHC2H5OHC3H7OHC4H9OHC5H11OHHLB值8.48.07.57.06.5C6H13OHC7H15OHC8H17OHC9H19OHC10H21OH6.04.2表1中，甲醇的HLB值最大，癸醇的HLB值最小，為此，它們與表面活性劑復(fù)配不能形成微乳液。碳?xì)滏溳^短的乙醇、丙醇、丁醇常用來(lái)作為配制微乳液的助劑。短鏈的醇有助于生成型O/W微乳液，長(zhǎng)鏈醇有助于生成W/O型微乳液。2 微乳液在采油方面的作用2.1 微乳液的擬三元相圖 圖六 微乳液的擬三元相圖將組成微乳液的五種組分分為油、具有一定鹽度的鹽水和按一定比例混合的活性劑與助劑，將它們假想為三個(gè)獨(dú)立的組分，稱(chēng)為擬組分，三擬組分的相圖稱(chēng)為擬三元相圖，它如圖六所示。三角形的三個(gè)頂點(diǎn)分別代表三擬組分在體系中的含量100%，頂點(diǎn)對(duì)邊代表該組分含量為0。例如，頂點(diǎn)W代表體系只含鹽水，其對(duì)邊線上任意一點(diǎn)代表只含活性劑組分S與油O而不含鹽水的體系，三角形內(nèi)任意一點(diǎn)坐標(biāo)代表某一體系的組成。曲線稱(chēng)雙結(jié)點(diǎn)曲線，它分隔單相微乳液區(qū)（混相區(qū)）和兩相微乳液區(qū)。兩相區(qū)內(nèi)斜線稱(chēng)為系線。系線連接兩平衡共存相，其兩端坐標(biāo)分別代表體系的兩平衡相的組成, 如圖a的系線，它的兩端坐標(biāo)分別代表下相微乳液和與它共存的油的組成；圖系b線兩端坐標(biāo)分別代表上相微乳液和與它共存的水的組成。圖a系線斜率為負(fù)，故稱(chēng)為(-)相圖，它表示擬三元混合，最多只能生成微乳液-油兩相平衡共存的體系。圖b的系線斜率為正，故稱(chēng)為(+)型相圖，它表示擬三元混合，最多只能生成微乳液-水共存的兩相體系。一個(gè)擬三元相圖描述一定性質(zhì)的擬三元組分以任何比例混合時(shí)的相態(tài)，而任何一個(gè)組分的含量或性質(zhì)變化都會(huì)導(dǎo)致相圖變化。 圖七 最佳相態(tài)特性圖圖七稱(chēng)為最佳相態(tài)特性圖，由于在該組分中只要加入少量的活性劑，便可以使體系由三相區(qū)進(jìn)入混合相區(qū)，從而最大限度的減少了活性劑的使用量。2.2 微乳液驅(qū)油機(jī)理用微乳液作為排驅(qū)劑，是為了降低排驅(qū)介質(zhì)與油之間的界面張力，甚至使之達(dá)到超低界面張力。但是，當(dāng)對(duì)微乳液性質(zhì)進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)在相同擬三元組分條件下，不同組成配制的微乳液，具有不同的相態(tài)及不同的界面和界面張力。下相微乳液與水混相但與油存在界面，上相微乳液與油混相但與水存在界面。相同相態(tài)的微乳液，它們與平衡共存相之間的界面張力也可能不相同。這些性質(zhì)使微乳液驅(qū)油過(guò)程變得非常復(fù)雜。特別是當(dāng)微乳液與油層巖石接觸，活性劑可能吸附在巖石表面，膠束結(jié)構(gòu)因而受到破壞，以及油層流體對(duì)它的稀釋作用，都可能使微乳液的相態(tài)發(fā)生變化，因而界面張力改變，這更增加了驅(qū)油過(guò)程的復(fù)雜性。由于微乳液體系的界面張力和相態(tài)密切相關(guān)，因此，研究微乳液驅(qū)油機(jī)理除必需研究殘余油的流動(dòng)與界面張力的關(guān)系外，還必需研究殘余油流動(dòng)與微乳液相態(tài)的關(guān)系。微乳液驅(qū)油有混相驅(qū)、非混相驅(qū)和部分混相驅(qū)三種類(lèi)型?；煜囹?qū)是指在油層任何位置，排驅(qū)流體與被排驅(qū)流體以任何比例混合時(shí)，它們立刻互溶混相。而非混相驅(qū)則是排驅(qū)流體與被排流體是不互溶流體，它們?cè)诘貙又薪佑|混合后，新體系仍是非混相液體。圖八 兩體系混合的相態(tài)變化例如，油層液體為圖八中C點(diǎn)所代表，注人的流體組成設(shè)為A，則A與C在油層中以任何比例混合時(shí)新生成的體系仍然是混相體系，則說(shuō)A混相排驅(qū)C?；蛘撸虻貙舆B續(xù)注人體系A(chǔ)，排驅(qū)地層流體E因是連續(xù)注人A，在地層中形成組成為混相區(qū)組成的混相帶，此也屬混相驅(qū)。但若注入A體系的一個(gè)小段塞排驅(qū)E段塞很快被地下流體稀釋?zhuān)蚧钚詣┪绞苟稳嘶?，體系組成可能處于兩相區(qū)，因此屬非混相驅(qū)。但是，若注人中等段塞的A體系，段塞前緣的混相性可能首先退化而變?yōu)榉腔煜嗟模浜缶壙赡苋詾榛煜鄥^(qū)組成，與被排驅(qū)流體可能仍能混相，故后緣屬混相驅(qū)，這一過(guò)程稱(chēng)為部分混相驅(qū)。而若用體系P排驅(qū)地層流體E,則屬非混相驅(qū)。可見(jiàn)，排驅(qū)類(lèi)型不僅與注入體系有關(guān)而且與注入量有關(guān)?；煜囹?qū)的活性劑用量大，油田已不采用。通常采用非混相驅(qū)，即注入多相區(qū)（兩相或三相區(qū)）微乳液。也有的注入活性水，在油層中與地下流體混合生成就地微乳液驅(qū)油。2.3 微觀驅(qū)油機(jī)理以分散狀態(tài)存在的油滴或油膜，是活性劑溶液驅(qū)以及氣體溶劑驅(qū)的排驅(qū)對(duì)象。欲采出這 些分散狀態(tài)的二次殘余油，首先要使它們能流動(dòng)，這可通過(guò)提高毛管數(shù)，即降低界面張力， 或改善粘度比和提高流速來(lái)達(dá)到。其次要使流動(dòng)的油滴在油層中能聚集，形成一高含油飽和度帶，這樣才可提高油的分流率和產(chǎn)油率，縮短產(chǎn)油期。如果不能形成高含油飽和度帶，必然是在低的產(chǎn)油率下進(jìn)行生產(chǎn)，這是極不經(jīng)濟(jì)的。2.3.1 部分混相驅(qū)機(jī)理圖九 部分混相驅(qū)過(guò)程在一系列具塞量筒中，按圖九所示的地下流體組成配制等體積的流體E，然后在第一個(gè)量筒中注入xPV的A體系，使A與E相混和產(chǎn)生的新體系B仍處于單相區(qū)。在量筒中很方便地便可確定出B的組成。根據(jù)物質(zhì)平衡原理，孔1應(yīng)排出xPV的B體系進(jìn)人孔2。B在孔2中與流體E混合，生成的新體系為C。同樣，由量筒可以確定C的組成。等量的E體系進(jìn)人孔3，與B在孔3混合，產(chǎn)生的新體系為油與下相微乳液平衡共存的體系1，1體系已進(jìn)入兩相區(qū)，在量筒上可以測(cè)出油與微乳液的體積，和微乳液的組成m1。根據(jù)假設(shè)，因兩相按它們的體積比參與流動(dòng)，故孔3中取出xPV油和下相微乳液的混合物進(jìn)人孔4后，孔3 內(nèi)流體組成保持不變。在孔4中生成的體系假設(shè)為2所代表，它的下相微乳液組成為m2。 如此不斷混合，最終可以產(chǎn)生體系E,E已非常接近E,然后用旋滴界面張力儀測(cè)出兩相共存的各量筒內(nèi)的界面張力mo，可以發(fā)現(xiàn),mo1mo2mo3moE。上述過(guò)程說(shuō)明：（1）注入油層的單相微乳液與地下流體多次接觸后，已稀釋成性質(zhì)接近地下流體性質(zhì)的流體；（2）從第一個(gè)孔隙開(kāi)始，流體性質(zhì)發(fā)生了連續(xù)的變化，相鄰孔隙流體的性質(zhì)極為相近；（3）從第一個(gè)孔隙開(kāi)始混相程度逐漸減弱，界面張力逐漸增大，直至原始油水界面張力。若連續(xù)注入體系A(chǔ)，它與孔1的B相混合，它們新生成的體系在AB線上，假設(shè)為 A，A 比B更靠近A，A進(jìn)人孔2，與孔2中的C體系混合，新生體系在AC線上，假設(shè) B,B比C更靠近B?？梢?jiàn)，當(dāng)連續(xù)注人A體系后，孔隙1內(nèi)的體系組成漸趨于注入體系組成。繼續(xù)注入，最終可使孔1的流體組成變?yōu)锳。同理，孔2、孔3內(nèi)的流體依次變?yōu)榻M成A。 圖十 油層中個(gè)油帶的形成將上述機(jī)理應(yīng)用于油田可知，隨著體系A(chǔ)的注入，注入端空隙中的流體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗鄥^(qū)流體A，逐形成一混相段塞?；煜喽稳蚯鞍l(fā)展與原始地層流體形成過(guò)渡區(qū)，過(guò)渡區(qū)空隙內(nèi)兩相共存，存在低界面張力，表明過(guò)渡區(qū)的排驅(qū)條件已經(jīng)大為改善，促使油易于流動(dòng)。流動(dòng)的油增加前方空隙中的含油飽和度。隨著排驅(qū)進(jìn)行，過(guò)渡帶前方形成一個(gè)高含油飽和度帶，稱(chēng)為穩(wěn)定油帶或油帶。穩(wěn)定油帶被后面的流體排驅(qū)而向前推進(jìn)，吸收前方不流動(dòng)的二次殘余油進(jìn)入油帶前緣，使油帶尺寸加長(zhǎng)。但是，在穩(wěn)定油帶達(dá)到排出端之前，只有水流出，因而，只有在穩(wěn)定油帶在排出端突破時(shí)，開(kāi)始產(chǎn)油。段塞后緣被水排驅(qū)，水侵入段塞后其組成沿AW線變化，段塞A的前后緣受到地下流體稀釋或活性劑在巖石上吸附，可導(dǎo)致段塞組成逐漸進(jìn)入兩相驅(qū)。當(dāng)段塞組成全部變成兩相驅(qū)組成時(shí)，部分混相驅(qū)便成為非混相驅(qū)。2.3.2 就地微乳液非混相驅(qū)機(jī)理若某地層油與某活性體系混合存在(-)型相圖，可以向地層注入該活性體系，在地層形成就地微乳液。利用就地微乳液驅(qū)油，在施工過(guò)程中是更為方便的。這里討論在第一個(gè)（批）孔隙中的油被就地微乳液排驅(qū)的機(jī)理。下圖為兩個(gè)界面張力不同的擬三元組分相圖，圖a代表體系具有高的界面張力，圖b代表體系具有較低的界面張力。根據(jù)兩相流原理當(dāng)兩平衡相共存時(shí)，某一相的體積比若低于某一值時(shí)該相不流動(dòng)，其他假設(shè)同部分混相驅(qū)機(jī)理。 圖十一 就地微乳液驅(qū)油機(jī)理對(duì)于11-a圖，因mo高，故油不易流動(dòng)。假設(shè)油不流動(dòng)的體積比的上限為30%。對(duì)于b圖，因mo低，假設(shè)油不流動(dòng)的上限為10%，兩圖水不流動(dòng)的上限都為30%。為此，利用杠桿原則，在三元相圖上分別繪出油相與含水相不流動(dòng)的上限，如圖上虛線所示。左邊虛線與雙結(jié)點(diǎn)曲線之間的區(qū)域?yàn)橛筒涣鲃?dòng)區(qū)，右虛線與O點(diǎn)之間為含水相不流動(dòng)區(qū)。兩虛線之間為兩相同時(shí)流動(dòng)區(qū)。同樣可用具塞量筒代替孔隙，觀察第一個(gè)（批）孔隙在多次注入段塞A后組成變化及驅(qū)油機(jī)理。設(shè)E代表地層流體，對(duì)于a圖，當(dāng)孔隙中注人xPF的A體系時(shí)，生成新的體系設(shè)為點(diǎn)1所代表。應(yīng)有XPV的新體系自孔1排出， 點(diǎn)1在油不流動(dòng)區(qū)，故只有含水相排出。于是孔隙內(nèi)流體組成沿系線向含油量增加方向變化至1點(diǎn)。繼續(xù)注入的A體系，再次與孔隙內(nèi)的流體1混合，新組成設(shè)由點(diǎn)2代表；點(diǎn)2仍在油不流動(dòng)區(qū)，再次從孔隙中排出相應(yīng)體積的含水相， 組成逐沿系線變化至2。每次注入都使孔隙內(nèi)組成發(fā)生類(lèi)似變化，直至變?yōu)椋紫秲?nèi)的油在每次與A體系接觸后都有一部分增溶進(jìn)入含水相，而且隨含水相排人相鄰孔隙。在點(diǎn)，孔隙內(nèi)含油已少于E點(diǎn)所含油量。由于m點(diǎn)所在的系線延長(zhǎng)后通過(guò)A點(diǎn)，這時(shí)，再注人體系A(chǔ), 孔隙內(nèi)的含水相組成不再改變，但可繼續(xù)增溶油直至組成全部變?yōu)楹郬。這時(shí)，體系A(chǔ)混相排驅(qū)W。從孔隙中排出的含水相進(jìn)人相鄰孔隙，增加水相飽和度，不利油排出。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)（批）孔隙內(nèi)的流體全部變?yōu)轶w系A(chǔ)時(shí)，以同樣機(jī)理繼續(xù)排驅(qū)第二個(gè)（批）孔隙內(nèi)的油。上迷過(guò)程所反應(yīng)的驅(qū)油機(jī)理是增溶作用驅(qū)油，油不能作為獨(dú)立的一相被排驅(qū)，這是因mo 大之故。此過(guò)程不可能形成高的含油飽和度帶,因而，開(kāi)采過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)，且含水量大。無(wú)實(shí)際意義。然而，若體系的界面張力mo低（11-b圖），驅(qū)油機(jī)理與上述過(guò)程則不完全相同。當(dāng)段塞A初次與地下流體接觸，同樣生成新體系1，但是，因mo小，新體系處于含水相與油同時(shí)流動(dòng)區(qū)。當(dāng)孔隙1中增加了 xPV的A體系時(shí)，相應(yīng)排出xPV的含水相與油的混合物。根據(jù)假設(shè)，兩相同時(shí)流動(dòng)是按它們的體積比參加流動(dòng)，故孔隙1排出xPV油水混合物后，總組成仍不變，新生體系組成點(diǎn)1與1重復(fù)。體系A(chǔ)再次進(jìn)人孔隙1,新組成為點(diǎn)2 所代表。同樣，因點(diǎn)2處于兩相流動(dòng)區(qū)，孔隙排出油水混合物后總組成仍為點(diǎn)2所代表。多次注人A體系后，孔隙1的組成沿EA直線方向變化直至到達(dá)與虛線的交點(diǎn)b。虛線為油不流動(dòng)的上限。當(dāng)段塞繼續(xù)與孔隙中組成為b的流體混合時(shí)，它們的新體系便處于油不流動(dòng)區(qū)，從此以后孔隙內(nèi)組成變化和驅(qū)油機(jī)理與圖11-a相同。由于油作為獨(dú)立的一相參與流動(dòng)，使前方孔隙內(nèi)含油飽和度增加，因而增加了油的相對(duì)滲透率和油的分流率。繼續(xù)注人體系A(chǔ)，在段塞前方就會(huì)形成一高含油飽和度區(qū)域，即穩(wěn)定油帶。但是，排驅(qū)過(guò)程始終存在含水相與油的界面張力。2.3.3 就地微乳液混相驅(qū)機(jī)理若地層油與活性體系形成(+)型相圖，可用(+)型相圖中的活性體系a注入油層，形成上相就地微乳液排驅(qū)地層流體E。上相與油混相，觀察第一個(gè)（批）孔隙中組成變化及驅(qū)油機(jī)理。同樣可能存在高界面張力和低界面張力mv兩種情況。圖3- 17a和圖3-17b分別描述了高mv和低mv的排驅(qū)機(jī)理。 圖十二 就地微乳液混相驅(qū)相圖對(duì)于圖12-a，注人A體系后，新組成點(diǎn)以點(diǎn)1代表，點(diǎn)1處于含油相不流動(dòng)區(qū)，只有水被排出孔隙。組成沿系線向含油相增加的方向變化至1點(diǎn)，1為油相不流動(dòng)的上限，若繼續(xù)排出流體，水和含油相則按其體積比排出，故組成至1不再改變。再注入的A體系與流體1混合，同樣道理，孔隙內(nèi)的組成變?yōu)?2。繼續(xù)注人體系A(chǔ)，孔隙內(nèi)組成逐沿AE曲線變化至n,這時(shí)A混相驅(qū)n。在上述過(guò)程中，孔隙中含油相以獨(dú)立的一相參加流動(dòng)，它進(jìn)人相鄰孔隙，不僅增加了含油飽和度而且與油混相，故也屬混相驅(qū)。由于油作為一相參加流動(dòng)，在段塞前方形成穩(wěn)定油帶。圖12-b所示的組成變化路線為圖中EA 線。因體系A(chǔ)與孔隙內(nèi)流體混合生成的新體系都處于兩相流動(dòng)區(qū)，故組成不因流體排出而變化，組成始終在EA線上。當(dāng)組成變至n時(shí)，A 混相排驅(qū)n。此過(guò)程同樣形成穩(wěn)定油帶。3 影響微乳液驅(qū)油效率的因素和水驅(qū)油相同的是，微乳液的驅(qū)油效率決定于微乳液波及區(qū)內(nèi)微乳液-油兩相流動(dòng)時(shí)形成的殘余油飽和度。和水驅(qū)油不同的是，水是連續(xù)地長(zhǎng)時(shí)間注入，相對(duì)滲透率曲線上的油的端點(diǎn)飽和度便是殘余油飽和度，因此，它對(duì)水驅(qū)油的意義很大。在長(zhǎng)期注水之后，殘余油飽和度可以降到接近相對(duì)滲透率曲線上的油的端點(diǎn)飽和度，即經(jīng)濟(jì)極限時(shí)的含油飽和度。微乳液驅(qū)油是注段塞，段塞不能排驅(qū)走的油便成為三次殘余油。因此，微乳液段塞的驅(qū)油效率相當(dāng)于連續(xù)注微乳液驅(qū)油時(shí)的前緣驅(qū)油效率。故微乳液驅(qū)油效率決定于微乳液的前緣飽和度 Smf。對(duì)于上相微乳液，完全排驅(qū)油。對(duì)于下相微乳液（或水外相微乳液），Smf決定于mo。如果保持界面張力和流速不變，僅改變流體的粘度，使粘度比mo增加，毛管數(shù)將增加（增大毛管數(shù)即增大注入水的速率與粘度或降低界面張力），從而影響相對(duì)滲透率，可提高驅(qū)油效率。（毛管數(shù)：NC=www,表示粘滯力大小與毛管力大小的無(wú)因次比值。當(dāng)毛管數(shù)在10-4時(shí)，增大毛管數(shù)可明顯增大驅(qū)油效率）在相同粘度比條件下，親水巖石的前緣飽和度大于親油巖石的，這說(shuō)明，下相微乳液（含水相）在親水言心中驅(qū)油具有比在親油巖心中高的一次驅(qū)油效率。4 結(jié)束語(yǔ)目前使用的三大類(lèi)提高采收率方法，其排驅(qū)效果都比較單一，它們或者僅是提高驅(qū)油效率， 或者僅是提高波及系數(shù)。而化學(xué)驅(qū)特別是微乳液驅(qū)，雖可顯著提高驅(qū)油效率，但投資大，阻礙了它的推廣應(yīng)用。最近提出了一種新的提高采收率的方法，它是將兩種或兩種以上排驅(qū)劑混合在一起注入地層，使其產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)來(lái)驅(qū)油，這種排驅(qū)稱(chēng)為復(fù)合驅(qū)。復(fù)合驅(qū)的方式有幾種，在化學(xué)驅(qū)中的復(fù)合驅(qū)有堿-聚合物，堿-活化劑-聚合物。它們復(fù)配成一種注入劑不僅能提高采收率而且能降低化學(xué)劑費(fèi)用。堿與油中的酸作用生成活性物質(zhì)，所以堿水驅(qū)實(shí)際上是活性水驅(qū)。但單純的堿水驅(qū)因波及油層的范圍小，堿耗大，對(duì)原油含酸值有一定要求，而且采收率不高，未能在礦場(chǎng)推廣使用。堿-聚合物復(fù)配的排驅(qū)劑，可以提高堿的波及范圍，提高采