化学驱油技术进展及发展趋势探讨

贺向军 1，闫建新 2，马瑞 2

1陕西延长石油（集团）有限责任公司延长气田采气一厂，陕西子长， 717300

2陕西延长石油股份有限公司子长采油厂，陕西子长，717300

[摘要]：目前的三次采油技术中，化学驱技术占有重要的位置。我国在化学驱方面，以大庆和胜利油田为代表，以聚合物驱技术最为成熟有效。相比之下，表面活性剂驱、泡沫驱等方法仍处于小规模探索试验阶段。本文综述了各类化学驱方法及其现场应用情况，并探讨和分析了化学驱的发展趋势。

关键词：化学驱、聚合物驱、复合驱、表面活性剂驱、泡沫驱、碱驱

引言

化学驱是通过水溶液中添加化学剂，改变注入流体的物理化学性质和流变学性质以及与储层岩石的相互作用特征而提高采收率的一种强化措施。其基本原理有两个，一是扩大波及系数，二是提高微观驱油效率^[1-2]。

自20世纪80年代，化学驱达到高峰以后的近30多年内，化学驱在国外的运用越来越少，但在中国却得到了成功应用。国外三次采油方法大都以气体混相驱为主，而国内却大都以化学驱为主。其主要原因之一是我国储层为陆相沉积非均质性较强，陆相生油原油粘度较高，在提高采收率方法中更适合于化学驱。另一个原因是恢复地层能量的方法不同，从气源、制造业水平和设备等条件来看，国外主要是靠注气，因而发展成混相、非混相技术；而国内主要靠注水，因而必然发展成化学驱。

1聚合物驱

聚合物驱是指高粘度聚合物水溶液注入地层后，改善水油流度比、降低水相渗流率，扩大驱替液波及体积。油田应用比较广泛的聚合物主要有三类，即普通水解聚丙烯酰胺类、黄原胶类和耐温抗盐等特殊聚合物类。黄原胶类主要应用在高盐油藏，由于产量较低，现场试验不多。

我国油田主要分布在陆相沉积盆地，以河流三角洲沉积体系为主，储油层砂体纵横向分布和物性变化均比海相沉积复杂，油藏非均质性严重，而且原油粘度高，比较适合聚合物驱。

1.1矿场试验研究

近年来，国内外专家学者研究指出低渗透油藏可以开展聚合物驱，但须充分考虑聚合物注入性能及不可及孔隙体积(IPV)对驱油效果的影响，同时需综合考虑其他的诸如启动压力梯度、油藏温度、矿化度、剪切和热降解作用等因素。大庆、长庆、玉门、江苏等油田^[3]在其低渗透油藏均开展过聚合物驱先导试验，效果一般。

1.2发展趋势

根据文献调研，可以将国内外三次采油用耐温抗盐聚合物的研制方向分为5类，即两性聚合物、耐温耐盐单体共聚物、疏水缔合聚合物、多元组合共聚物和梳形聚合物。它们可以在不同的应用领域发挥作用。但在油田三次采油用聚合物领域，单独使用上述几种聚合物的可行性都不是很大。从成本考虑，目前以高效金属离子络合剂搭配耐温抗盐单体共聚物最具有应用前景。

2复合驱

复合驱在化学驱中起着越来越重要的作用。复合驱中的某些二元体系及三元体系最终能够将油滴乳化、拉断，将界面张力降到超低状态。大部分油藏条件较好、较适宜开展化学驱的区块已相继实施复合驱。高温高盐油藏由于油藏的高温、高盐环境严重影响复合驱效果，因此对于应用此类油藏的化学驱药剂就有较高的要求。

2.1矿场试验研究

大庆油田三元复合驱先导性试验和工业化试验提高采收率幅度达到18.6～26.5%。胜利油田在三元复合驱先导现场试验取得成功后，考虑到结垢和破乳难的问题，采取了二元复合驱。并于2003年在孤东七区西南开展了矿场先导试验，取得提高采收率12%的良好效果，开始在油田全面工业化推广。

2.2发展趋势

复合驱存在的主要问题为强碱引起的检泵周期较短和采出液处理难度大、成本高。国外采用化学驱的油藏大部分为高温高盐油藏，瓶颈技术为耐温抗盐驱油剂的研制。

化学复合驱总的发展趋势是由强碱三元复合驱向弱碱、无碱复合驱体系转变。化学复合驱的应用对象和条件也逐步扩展，由高渗透率油藏向低渗透率油藏推广应用，由整装砂岩油藏向砾岩油藏、碳酸盐岩油藏和复杂断块油藏推广应用，由低温低盐油藏向高温高盐油藏推广应用。

3表面活性剂驱

表面活性剂驱是指利用表面活性剂降低油水界面张力，改善油藏润湿性，乳化原油，聚并形成油带，提高驱油效率的方法。驱油用的表面活性剂从其原料分主要有天然改性和人工合成两大类。室内研究结果证实低浓度的表面活性剂能够有效注入储层，降低注入压力，提高驱油效率。

3.1矿场试验研究

2003至2006年，大庆油田采油一厂共进行了358口井表面活性剂增注试验。其中针对酸敏井，平均注入压力由14.44MPa降至12.36MPa，下降了2.08MPa；平均日注量由26.6 m³上升至62.2m³，增加了35.6m³，有效期为23个月（酸化有效期仅为3个月）。

另外，胜利、长庆、河南、江汉、延长、青海等油田在低渗透油田进行了表面活性剂驱现场应用，取得了一定的成效。与普通油藏的表面活性剂单纯追求超低界面张力不同，低渗透油藏的表面活性剂需协同优化渗吸效应、乳化能力、界面张力、润湿性能等指标，但量化表征低渗透表面活性剂驱油机理、表面活性剂性能评价指标难度大，国内外尚没有公开文献的报道。

3.2发展趋势

在新技术研发方面，美国OCT公司提出智能表面活性剂驱油技术并研发了室内样品。他们采用具有特殊结构的低分子量纳米材料修饰表面活性剂，随着浓度增加，单体分子自聚形成三维网状结构，呈现较强黏弹性，随剪切速率增大，三维网状结构破碎为单体分子，黏弹性下降。分子尺寸小，纳米尺度（100纳米左右），远小于低渗孔喉中值半径，不会发生孔隙堵死现象。近井地带高速剪切，注入性好，“物理”交联结构破坏，黏度变小，易注入。这项技术将大幅提高低渗透强非均质性油藏的波及体积和驱油效力，预期采收率可达65%以上。

4、泡沫驱

泡沫驱是利用各种气体与泡沫剂混合形成泡沫作为驱替介质的驱替方法。泡沫驱由于其良好的封堵性能及对油水的选择性，被认为是一项前景广阔的三次采油方式。泡沫流体在油田的应用研究已有50多年的历史，现已成为油气田开发中的一个重要发展方向。近年来，虽然我国石油工业在泡沫流体应用技术方面已积累了一些经验，但还不十分成熟。

4.1矿场试验研究

20世纪80年代以来，开展了一些大规模泡沫驱现场试验。被用作分散相的气体有蒸汽、CO₂、N₂和烃类气体，主要以蒸汽－泡沫和气体混相驱－泡沫两种形式。大庆油田用烃类天然气，胜利油田用N₂，中原油田用CO₂，均取得一定效果。

国内的百色、中原、长庆等低渗透油田进行了小规模现场试验，但泡沫体系在油藏的稳定性、空气低温氧化和空气泡沫驱的安全性等关键因素制约其推广应用。

4.2发展趋势

虽然泡沫驱目前还存在诸多问题，并且现场效果也低于预期，但是泡沫驱具有选择性封堵特性以及高封堵调剖作用和强洗油能力，目前还没有其他流体同时具有这样的特性。将泡沫作为封堵调剖的手段间歇式注入，是一项有效并有前途的提高老油田采收率的手段；将泡沫体系与其他提高采收率的体系复合使用也是泡沫驱研究的重要方向。

5、碱驱

碱驱是最早提出的化学驱技术，它以碱溶液作为驱油剂，与原油中的石油酸反应生成表面活性剂，从而起到降低界面张力、乳化原油及润湿反转等作用。这种方法早在1920年就已提出，但直到如今矿场实验成功的事例仍很少。

油井结垢是影响强碱化学驱技术应用的主要问题。强碱化学驱采出井结垢形态根据油层地质条件的不同而表现出不同的特征。在油藏中，碱溶液与储层岩石接触，会发生一系列的物理化学反应，使黏土膨胀，严重时会生成碱垢，造成储层伤害，注水井的吸水能力和油井的产能均受到不同程度的影响，因此，低渗透油藏一般不采用碱溶液来提高原油采收率。

6、结语

目前，化学驱仍是国内应用范围最广、各油田重点发展的三次采油技术。大庆油田已形成了3项化学驱油技术，其中聚驱在水驱的基础上提高采收率10％，三元复合驱和泡沫复合驱分别提高采收率15～20％和20～30％。胜利油田形成了2项化学驱油技术，即聚合物驱（耐温抗盐）和二元复合驱技术。

综上所述，化学驱的主要发展方向可以归纳为以下几点：

（1）现有水溶性聚合物驱油剂的性能已经无法满足II、III类油藏的开发工艺阶段的要求。虽然国内的研发水平已走在了世界前列，但是研制出适合各种油藏聚合物驱需要的驱油材料还是一项复杂工程，迫切需要聚合物研究者从高分子溶液流变物理的高度出发，对水溶性聚合物从分子设计与合成应用方面进行更深入研究。

（2）目前，化学复合驱总的发展趋势是由强碱三元复合驱向弱碱、无碱复合驱体系转变。化学复合驱的应用对象和条件也逐步扩展，由高渗透率油藏向低渗透率油藏推广应用，由整装砂岩油藏向砾岩油藏、碳酸盐岩油藏和复杂断块油藏推广应用，由低温低盐油藏向高温高盐油藏推广应用。

（3）从技术上讲，表面活性剂驱最适合三次采油，是注水开发的合理继续，基本上不受含水率的限制，可获得很高的水驱残余油采收率。但由于表面活性剂的价格昂贵，投资高，风险大，因而其使用范围受到很大限制。从技术角度来看，目前，只是温度和含盐度还有一定的限制。随着技术的提高，成本降低，其使用范围会大大展宽。

（4）现场试验效果证明，泡沫驱是可行的。泡沫驱是一种很有前途的三次采油新技术，通过对关键技术的深化研究和攻关，以及化学剂和注气成本的降低，可以使之得以推广和应用。

未来化学驱的研究方向可以从高温高盐油藏提高采收率驱油体系（耐温抗盐聚合物、耐温抗盐表面活性剂和胶态分散凝胶驱）的深化研究；聚合物驱后提高采收率驱油体系（二元复合驱和泡沫复合驱）深化研究；各种化学驱方法在低渗透、特低渗油藏的应用研究；化学驱新技术的研发及应用等方面展开。

参考文献：

[1] 计秉玉. 国内外油田提高采收率技术进展与展望. 石油与天然气地质,2012, 33(1), 111-117.

[2] 王小光. 聚驱机理及开发现状与趋势. 内蒙古石油化工. 2014, (1).

[3] 张月. (2015). 聚合物驱后剩余油研究现状及发展方向. 油气地质与采收率,17(3), 37-42.

通

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讯作者：梁凯强（1982年生），男，研究生，工程师，目前从事非常规资源勘探开发工作。