1、表面活性劑在三次驅油中的應用,專業(yè)：紡織化學與染整工程 主講：劉鍇 組員：陳若陽 夏先廣 劉林云 王曉亮 錢沖,表面活性劑在三次驅油中的應用,一.原理 二.應用 三.展望,一.原理,針對二次采油未能采出的殘余油和剩余油，采用向地層注入其它工作劑（如聚合物溶液、堿溶液、表面活性劑溶液或體系、二氧化碳、水蒸氣）或其它能量的方法來回收石油,1.低界面張力,活性劑吸附在油水界面上，降低油水界面張力，增加了毛管數(shù)，從而減少了油珠通過狹小孔道移動時界面變形所需功，降低原油的流動阻力，將巖石中的殘余油驅出來，使用適當?shù)谋砻婊钚詣w系，大量的滯留油珠都能移動，這些油滴富集并形成油墻。,2.提高表面電荷密度,陰

2、離子(或非離子一陰離子型)表面活性劑吸附在油滴和巖石表面上，可提高表面的電荷密度，增加油滴與巖石表面間的靜電斥力，使油滴易被驅替介質帶走，提高了驅油效率。,3.潤濕反轉,通過改變巖石的潤濕性，使油水的相對滲透率向有利于油流動的方向改變。,4.乳化,驅油用的表面活性劑的 HLB 值一般在7-18，它在油水界面上的吸附可穩(wěn)定水包油乳狀液。乳化的油在向前移動中不易重新粘濕潤濕性地層表面，提高了洗油效率。,6.聚并形成油帶,若從地層表面洗下的油越來越多，則它們在向前移動時，可發(fā)生相互碰撞。當碰撞的能量能克服它們之間的靜電斥力產(chǎn)生的相斥的能量時，就可聚并。油的聚并可形成油帶，油帶在向前移動時又不斷將遇到

3、的分散的油聚并進來，使油帶不斷擴大，最后從油井采出。,二.表面活性劑在三次采油方面的應用,2.1采油過程中使用的表面活性劑,2.1.1 驅油劑將油驅至采油井 a.非離子表面活性劑抗鹽能力強、cmc低、 濁點低（改性提高濁點） b. 陰離子表面活性劑濁點很高，在巖砂表面吸附量少， 抗鹽能力差，cmc高 c. 其他表面活性劑和藥劑兩性表面活性劑 水溶性高分子聚合物、低碳脂肪醇,雙子表面活性劑,強增粘性,高水溶性,低臨界膠束濃度,高表面活性,A memorable trip,磺酸鹽雙子表面活性劑,羧酸鹽雙子表面活性劑,2.1.2 堵水劑封堵油層的大孔道或裂縫以減少油層產(chǎn)水的物質,a. 泡沫由水、氣和

4、起泡劑配成，封堵高滲透層或裂縫 b.乳狀液由水、油和乳化劑配成，同上 c. 沉淀羧基與油層中高含鈣、鎂的地層水產(chǎn)生沉淀,2.1.3 酸化用添加劑改進酸液性能,酸液：處理油層，提高滲透性 a. 緩速劑在底層表面吸附以減小酸與底層的反應速率，如脂肪胺鹽酸鹽和非離子-陰離子表面活性劑 b.緩蝕劑通過吸附起緩蝕作用，如烷基氯化吡啶 c.防乳化劑吸附在原油與酸的界面上，使酸化過程形成的液珠易于聚并，如具分支結構的聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚 d.粘土穩(wěn)定劑 e.助排劑使酸化后的乏酸易從油層排出，銨鹽型、季銨鹽型、吡啶鹽型、含氟表面活性劑 f.防淤渣劑酸中的H+和Fe3+可與油中的膠質與瀝青反應產(chǎn)生淤渣，通過

5、防淤渣劑吸附層減小酸與油的接觸，防止淤渣的生成 g.潤濕反轉劑改變油層表面潤濕性,2.1.4 壓裂用添加劑提高壓裂效果 2.1.5 防蠟劑防止原油在上升過程中的結蠟 2.2.6 乳化降粘劑主要用于稠油開采，使高粘度的稠油變?yōu)榈驼扯鹊乃腿闋钜翰沙?2.2.7 油井解堵劑降低液珠表面張力，易于排除，消除堵塞,2.2 采油方式的應用,2.2.1 活性水驅 a.降低界面張力，使殘余油變?yōu)榭闪鲃佑?b.改變底層表面的潤濕性 HLB:813，親油性，耐堿性好，復配更有效,2.2.2 堿水驅,使原油中的環(huán)烷酸與堿作用形成皂類表面活性劑 成本低，需加入助表面活性劑如 NO2-C6H4-(OC3H6)n-(

6、OC2H4)mOH (n=34，m=510) 2.2.3 微乳狀液驅 可使原油采收率提高80%90%，但成本較高 形成0.010.2um的粒子，熱力學穩(wěn)定性 如石油磺酸鹽,2.2.4 泡沫驅,粘度比水大，驅油效果比水好 利用表活的發(fā)泡性能 如烷基苯磺酸（鈉）、烷基萘磺酸鈉 2.2.5 增稠水驅 利用增稠劑提高原油采收率 可用部分水解聚丙烯酰胺作為注入水的增粘劑 2.2.6 正向異常油驅 具有特殊流變性質的液體，用作注入液提高采收率 配置時需添加溶于水的陰離子表活如硬脂酸皂、棕櫚酸鈉、油酸鈉等,1表面活性劑的復配 1.1 適合弱堿和無堿表面活性劑復配體系的研發(fā) 目前三次采油中用量最大的兩類表面活

7、性劑石油磺酸鹽和烷基苯磺酸鹽，均需要加入堿甚至強堿(NaOH)才能與原油形成10-3mN/m 數(shù)量級的超低界面張力。然而，堿的使用會導致地層傷害、設備腐蝕、采出液處理困難以及聚合物用量大等問題。 1.2 生物表面活性劑在表面活性劑復配中具有巨大應用前景 生物表面活性劑不僅毒性小、用量少以及生物降解快，還具有化學方法難以合成的新化學基團等優(yōu)點。由于生物表面活性劑生產(chǎn)簡單，價格遠低于合成表面活性劑。因此，如果選擇使用生物表面活性劑與合成表面活性劑復配，不但可以大幅度降低人工表面活性劑用量，降低復合驅成本，而且對環(huán)境損害小，為今后研制和篩選環(huán)境友好的驅油用表面活性劑體系提供了新的思路。,三.三次采油

8、用表面活性劑的研究趨向,2新型多功能表面活性劑的開發(fā)和選用,2.1 開發(fā)抗高溫抗鹽型表面活性劑 2.2 特種表面活性劑的研究 最近幾年，氟碳表面活性劑在日本和歐洲的研究極為引人注目，主要有下述幾類分子結構較為獨特的氟碳表面活性劑3。 (1)雙子氟碳表面活性劑 通過將雙子表面活性劑的一條碳氫鏈用碳氟鏈取代后，所得到的新型雙子表面活性劑的cmc可以大幅度降低，表面活性大幅度提高。 (2)雜化氟碳表面活性劑 指分子結構內含有一個親水頭基，既含有碳氫疏水鏈，又含有碳氟鏈。這類表面活性劑不僅cmc低、表面活性高，而且在濃度高到一定值時，還具有很強的增黏作用。 (3)高分子氟碳表面活性劑 最近，法國和德國科學家都相繼報道了含氟疏水單體和碳氫疏水單體通過共聚形成的高分子表面活性劑。與眾不同的是，這類高分子表面活性劑在溶液中形成的膠束表現(xiàn)出嶄新的形態(tài)“多節(jié)車廂”式膠束。,對三元復合驅油體系，機理研究表明：表面活性劑、堿和聚合物聯(lián)合驅替效果最