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[摘 要]北东块三元复合驱开始于2007年12月，目前已完成各化学剂段塞的注入，转注后续水驱，从化学剂采出情况看，试验区存在色谱分离现象，且聚合物、碱和表活剂各化学剂采出差异较大，其中碱和表活剂具有间歇见剂特点。
本文对试验区化学剂采出特征进行总结，推算出三元体系各化学剂突破时间，分析了试验区化学剂色谱分离顺序。并分别从吸附机理、体系反应机理、运移路径等方面分析了色谱分离的影响因素。最后针对色谱分离对试验区开发效果的影响进行总结，并取得了一些认识。
[关键词]三元复合驱 色谱分离 影响因素
中图分类号：TE357.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）27-0141-02
前言
三元复合驱油体系在油层内流动时，碱、表面活性剂和聚合物之间的差速运移现象称为色谱分离。色谱分离是混合液在多孔介质中运移时的一种特性，分离程度主要受竞争吸附、离子交换、液-液分配、多路径运移、滞留损失等因素的控制[1]。上述几种因素所造成的3种化学剂间的运移速度差异将使碱、表面活性剂和聚合物在运移中相互分离开来，从而产生色谱分离现象。
1 试验区化学剂采出特征
1.1 试验区先见聚合物，其次见碱，最后见到表活剂
试验区2009年11月初次检测到碱，此时注入三元液体积0.193PV，试验区2011年3月初次检测到表活剂，此时注入三元液体积0.411PV。
从各化学剂突破时间看，聚合物-碱色谱分离程度较小，相差时间0.041PV；碱-表活剂色谱分离程度居中，相差时间0.218PV；聚合物-表活剂色谱分离程度最大，相差时间0.259PV。色谱分离顺序是先见聚合物，其次见碱，最后见到表活剂。
1.2 化学剂采出差异大，碱、表活剂呈现间歇见剂现象
从各化学剂采出浓度变化看，试验区聚合物采出呈现连续上升趋势，而采出碱、表活剂呈现间歇见剂，过程浓度起伏较大，总体升高趋势。
由于各化学剂采出差异大，间歇见剂和起伏情况，“无因次等浓距”只可定性衡量试验区色谱分离程度。当无因次等浓度C/C0*100%=3时，计算三元复合体系中各组分间的无因次等浓距，其中表面活性剂与碱间为0.62，表面活性剂与聚合物间为0.68，碱与聚合物间为0.06。由此可见，表面活性剂与碱和聚合物之间的色谱分离程度比较严重，碱与聚合物之间相对较弱。
1.3 不同井区化学剂突破时间基本相当
从不同井区各化学剂突破时间看，中心区与边部井区基本一致，中心区见碱最早突破时间为注入三元体积0.237PV；边井见碱最早突破时为注入三元体积0.193PV；中心区见表活剂最早突破时间为注入三元体积0.411PV；边井见表活剂突破时间与中心区相同。说明井组色谱分离只发上在“注入井—采出井”流线上，因此色谱分离程度与井网完善程度无关，完善程度高并没有增加单方向注入化学剂的量，色谱分离主要取决于油层发育和连通状况。
2 影响化学剂采出浓度差异的因素分析
2.1 竞争吸附对化学剂采出的影响
碱、表面活性剂和聚合物在油层岩石上的吸附是三元复合体系在驱油过程中必然发生的重要物理化学现象之一。由于化学剂的分子结构不同，它们在粘土上的吸附能力存在差异，因此在岩石表面将发生碱、表面活性剂和聚合物分子间的竞争吸附，对运移速度产生非常大的影响。化学剂的吸附能力越强，越不容易从岩石表面脱附下来，完成一次“吸附→脱附”过程的时间很长。
2.2 离子交换对化学剂采出的影响
油层岩石一般都含有粘土矿物。在实施三元复合驱之前，由于与地层水长期共存，各种离子达到了平衡状态。当复合体系注入后，必然产生离子交换现象。离子交换反应式为：H + Na+ = Na + H+。
2.3 液-液分配对化学剂采出的影响
当岩石表面被不可动油膜覆盖时，化学剂将会在溶液和油膜之间发生多次分配现象。某化学剂在油膜中的浓度与它在溶液中浓度的比值称为分配系数。可见分配系数越大，停留时间越长，则运移速度越慢。由于碱、表面活性剂和聚合物与原油的分配系数不同，因此必然导致它们在含油孔隙介质中的运移速度也不同。通过室内试验得知，聚合物和碱主要分布在水中，而表活剂在油中分配较多。
2.4 多路径运移对化学剂采出的影响
油层岩石是由大小直径不同的颗粒和胶结物组成的复杂孔隙介质，因此颗粒之间的孔隙喉道的大小也不同。当孔隙喉道直径不大于化学剂分子或分子聚集体半径或回旋半径时，则化学剂无法进入这些孔隙喉道，这种现象称为体积排斥效应。
2.5 油层发育对化学剂采出的影响
一是单一河道发育油层见剂早，见剂量高
试验区两口采油井8-PS2603和8-PS2605见剂程度最高，平均见碱浓度5774mg/L，从碱剂突破时间看，也是试验区碱剂较早突破井。分析原因这两口井为单一河道发育，且连通较好，对比试验区其它井区，在油层物质含量相同情况下，路径运移路程相对较短，因此见剂早，同一时间对比见剂程度高。
二是渗透率低井区表活剂吸附量大，见剂晚
仍以上述2口采油井8-PS2603和8-PS2605为例，这两口井见碱时间早，见碱程度高，但至目前仍未见到表活剂采出。分析原因虽然这两口井以单一河道发育，虽然运移路径缩短，但是渗透率相对较低，平均渗透率0.572？m2，渗透率越低，则滞留量越大，其主要原因是渗透率越低则岩心孔隙内比表面积越大，表面活性剂的吸附量越多；同时孔隙吼道半径也越小，表面活性剂的捕集量越多，因此导致见表活剂较晚。
3 色谱分离对试验效果的影响
3.1 色谱分离影响地层三元体系超低界面张力的形成 一是中间井采出液超低界面张力保持率低
三元体系在油层中形成超低界面张力分布范围不宽，到达注采中间井附近就已很难形成10-3mN/m的超低界面张力。13个样品中只有1个样品为10-3mN/m的超低界面张力，有3个样品界面张力为10-2mN/m数量级，有2个样品界面张力为10-1mN/m数量级，其余样品都在10-1mN/m数量级以上。
二是采出端界面张力检测，很难形成超低
3.2 色谱分离影响试验井距不应太大
很明显，试验区井距的大小对色谱分离也有着很重要的影响，井距越大，受竞争吸附、离子交换、液-液分配、多路径运移等因素控制的色谱分离的程度也将越大。因此在试验区井距确定时，应该考虑色谱分离的影响。北东块三元复合驱采用120m井距，在取得较高的控制程度基础上，有效减少了色谱分离的影响，使得能够更有效的发挥三元体系的作用，取得较好效果。
3.3 色谱分离减少了地层中实际三元段塞的大小
色谱分离虽然只发生在前缘，而这个前缘表活剂突破时间相对较长，三元体系不能达到超低。即在注入三元体系初期，实际地层中起作用的并不是三元体系，而是一段聚合物驱，之后一段“聚合物+碱”二元驱，当表活剂推进到时，才是真正意义上的三元复合驱。
4 几点认识
4.1 北东块三元复合驱存在色谱分离，色谱分离顺序为先见聚合物，其次见碱，最后见表活剂；
4.2 色谱分离是混合液在多孔介质中运移时的一种特性，分离程度主要受竞争吸附、离子交换、液-液分配、多路径运移等因素的控制；
4.3 色谱分离导致三元体系驱替前缘超低界面张力难以形成，对试验效果存在影响；
4.4 适当减小注采井距对控制色谱分离有利，120m注采井距在保证较高控制程度基础上，可有效减少色谱分离的影响；
4.5 色谱分离使三元段塞在驱替前缘0.04PV时只起到聚合物驱的作用，建议更加合理段塞优化，可延长三元段塞尺寸，缩小前置聚合物段塞尺寸。
参考文献
[1] 王克亮，闫文华，王天凤等. 渗透率对三元复合体系色谱分离及驱油效果影响的实验研究[J].大庆石油地质与开发，2000，17（2）：164-167.
[2] 李华斌.三元复合驱新进展及矿场试验[M].科技出版社，2007，5.
[3] 王克亮，田同辉，宋合龙等. 填砂管模型上三元复合驱油体系的色谱分离实验研究[J]. 大庆石油学院学报，1999，9（23）：79-82.
作者简介
章采薇（198811） 女 第六采油厂试验大队技术室.
本文对试验区化学剂采出特征进行总结，推算出三元体系各化学剂突破时间，分析了试验区化学剂色谱分离顺序。并分别从吸附机理、体系反应机理、运移路径等方面分析了色谱分离的影响因素。最后针对色谱分离对试验区开发效果的影响进行总结，并取得了一些认识。
[关键词]三元复合驱 色谱分离 影响因素
中图分类号：TE357.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）27-0141-02
前言
三元复合驱油体系在油层内流动时，碱、表面活性剂和聚合物之间的差速运移现象称为色谱分离。色谱分离是混合液在多孔介质中运移时的一种特性，分离程度主要受竞争吸附、离子交换、液-液分配、多路径运移、滞留损失等因素的控制[1]。上述几种因素所造成的3种化学剂间的运移速度差异将使碱、表面活性剂和聚合物在运移中相互分离开来，从而产生色谱分离现象。
1 试验区化学剂采出特征
1.1 试验区先见聚合物，其次见碱，最后见到表活剂
试验区2009年11月初次检测到碱，此时注入三元液体积0.193PV，试验区2011年3月初次检测到表活剂，此时注入三元液体积0.411PV。
从各化学剂突破时间看，聚合物-碱色谱分离程度较小，相差时间0.041PV；碱-表活剂色谱分离程度居中，相差时间0.218PV；聚合物-表活剂色谱分离程度最大，相差时间0.259PV。色谱分离顺序是先见聚合物，其次见碱，最后见到表活剂。
1.2 化学剂采出差异大，碱、表活剂呈现间歇见剂现象
从各化学剂采出浓度变化看，试验区聚合物采出呈现连续上升趋势，而采出碱、表活剂呈现间歇见剂，过程浓度起伏较大，总体升高趋势。
由于各化学剂采出差异大，间歇见剂和起伏情况，“无因次等浓距”只可定性衡量试验区色谱分离程度。当无因次等浓度C/C0*100%=3时，计算三元复合体系中各组分间的无因次等浓距，其中表面活性剂与碱间为0.62，表面活性剂与聚合物间为0.68，碱与聚合物间为0.06。由此可见，表面活性剂与碱和聚合物之间的色谱分离程度比较严重，碱与聚合物之间相对较弱。
1.3 不同井区化学剂突破时间基本相当
从不同井区各化学剂突破时间看，中心区与边部井区基本一致，中心区见碱最早突破时间为注入三元体积0.237PV；边井见碱最早突破时为注入三元体积0.193PV；中心区见表活剂最早突破时间为注入三元体积0.411PV；边井见表活剂突破时间与中心区相同。说明井组色谱分离只发上在“注入井—采出井”流线上，因此色谱分离程度与井网完善程度无关，完善程度高并没有增加单方向注入化学剂的量，色谱分离主要取决于油层发育和连通状况。
2 影响化学剂采出浓度差异的因素分析
2.1 竞争吸附对化学剂采出的影响
碱、表面活性剂和聚合物在油层岩石上的吸附是三元复合体系在驱油过程中必然发生的重要物理化学现象之一。由于化学剂的分子结构不同，它们在粘土上的吸附能力存在差异，因此在岩石表面将发生碱、表面活性剂和聚合物分子间的竞争吸附，对运移速度产生非常大的影响。化学剂的吸附能力越强，越不容易从岩石表面脱附下来，完成一次“吸附→脱附”过程的时间很长。
2.2 离子交换对化学剂采出的影响
油层岩石一般都含有粘土矿物。在实施三元复合驱之前，由于与地层水长期共存，各种离子达到了平衡状态。当复合体系注入后，必然产生离子交换现象。离子交换反应式为：H + Na+ = Na + H+。
2.3 液-液分配对化学剂采出的影响
当岩石表面被不可动油膜覆盖时，化学剂将会在溶液和油膜之间发生多次分配现象。某化学剂在油膜中的浓度与它在溶液中浓度的比值称为分配系数。可见分配系数越大，停留时间越长，则运移速度越慢。由于碱、表面活性剂和聚合物与原油的分配系数不同，因此必然导致它们在含油孔隙介质中的运移速度也不同。通过室内试验得知，聚合物和碱主要分布在水中，而表活剂在油中分配较多。
2.4 多路径运移对化学剂采出的影响
油层岩石是由大小直径不同的颗粒和胶结物组成的复杂孔隙介质，因此颗粒之间的孔隙喉道的大小也不同。当孔隙喉道直径不大于化学剂分子或分子聚集体半径或回旋半径时，则化学剂无法进入这些孔隙喉道，这种现象称为体积排斥效应。
2.5 油层发育对化学剂采出的影响
一是单一河道发育油层见剂早，见剂量高
试验区两口采油井8-PS2603和8-PS2605见剂程度最高，平均见碱浓度5774mg/L，从碱剂突破时间看，也是试验区碱剂较早突破井。分析原因这两口井为单一河道发育，且连通较好，对比试验区其它井区，在油层物质含量相同情况下，路径运移路程相对较短，因此见剂早，同一时间对比见剂程度高。
二是渗透率低井区表活剂吸附量大，见剂晚
仍以上述2口采油井8-PS2603和8-PS2605为例，这两口井见碱时间早，见碱程度高，但至目前仍未见到表活剂采出。分析原因虽然这两口井以单一河道发育，虽然运移路径缩短，但是渗透率相对较低，平均渗透率0.572？m2，渗透率越低，则滞留量越大，其主要原因是渗透率越低则岩心孔隙内比表面积越大，表面活性剂的吸附量越多；同时孔隙吼道半径也越小，表面活性剂的捕集量越多，因此导致见表活剂较晚。
3 色谱分离对试验效果的影响
3.1 色谱分离影响地层三元体系超低界面张力的形成 一是中间井采出液超低界面张力保持率低
三元体系在油层中形成超低界面张力分布范围不宽，到达注采中间井附近就已很难形成10-3mN/m的超低界面张力。13个样品中只有1个样品为10-3mN/m的超低界面张力，有3个样品界面张力为10-2mN/m数量级，有2个样品界面张力为10-1mN/m数量级，其余样品都在10-1mN/m数量级以上。
二是采出端界面张力检测，很难形成超低
3.2 色谱分离影响试验井距不应太大
很明显，试验区井距的大小对色谱分离也有着很重要的影响，井距越大，受竞争吸附、离子交换、液-液分配、多路径运移等因素控制的色谱分离的程度也将越大。因此在试验区井距确定时，应该考虑色谱分离的影响。北东块三元复合驱采用120m井距，在取得较高的控制程度基础上，有效减少了色谱分离的影响，使得能够更有效的发挥三元体系的作用，取得较好效果。
3.3 色谱分离减少了地层中实际三元段塞的大小
色谱分离虽然只发生在前缘，而这个前缘表活剂突破时间相对较长，三元体系不能达到超低。即在注入三元体系初期，实际地层中起作用的并不是三元体系，而是一段聚合物驱，之后一段“聚合物+碱”二元驱，当表活剂推进到时，才是真正意义上的三元复合驱。
4 几点认识
4.1 北东块三元复合驱存在色谱分离，色谱分离顺序为先见聚合物，其次见碱，最后见表活剂；
4.2 色谱分离是混合液在多孔介质中运移时的一种特性，分离程度主要受竞争吸附、离子交换、液-液分配、多路径运移等因素的控制；
4.3 色谱分离导致三元体系驱替前缘超低界面张力难以形成，对试验效果存在影响；
4.4 适当减小注采井距对控制色谱分离有利，120m注采井距在保证较高控制程度基础上，可有效减少色谱分离的影响；
4.5 色谱分离使三元段塞在驱替前缘0.04PV时只起到聚合物驱的作用，建议更加合理段塞优化，可延长三元段塞尺寸，缩小前置聚合物段塞尺寸。
参考文献
[1] 王克亮，闫文华，王天凤等. 渗透率对三元复合体系色谱分离及驱油效果影响的实验研究[J].大庆石油地质与开发，2000，17（2）：164-167.
[2] 李华斌.三元复合驱新进展及矿场试验[M].科技出版社，2007，5.
[3] 王克亮，田同辉，宋合龙等. 填砂管模型上三元复合驱油体系的色谱分离实验研究[J]. 大庆石油学院学报，1999，9（23）：79-82.
作者简介
章采薇（198811） 女 第六采油厂试验大队技术室.