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[摘 要]化学驱油是在注水驱的基础上发展起来的。注水驱替应用较早，通过向地层注水把石油驱替至采油井。早期使用普通河水或海水，后来出现了在水驱油的过程中注入化学剂的方法。根据油藏不同的物理化学性质和地质条件，发展了相关的表面活性剂驱、碱水驱、聚合物驱以及其它的化学驱油工艺。
[关键词]表面活性剂 化学驱油 碱水驱 聚合物驱 膨胀 增溶 乳化
中图分类号：TQ423.9 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0287-01
一、用表面活性剂驱油
表面活性剂驱油是在注入水中加入表面活性剂，以降低油水界面张力，改变岩石润湿性，以利于吸附在岩石颗粒表面的残余油膜的脱离，并使油珠或油滴能被注入水带走，从而提高原油采收率。其采油机理为：①降低油水界面张力；②润湿反转；③油的膨胀、增溶、乳化。
表面活性剂驱油按注入活性剂的浓度大小又可分为活性剂水驱，浓度一般在0.01%-0.1%。由于浓度低，流度及吸附均难以控制，效果一般不显著。另一种是胶束—聚合物驱，它又有活性剂为低浓度（<2%）的大段塞（约为孔隙体积的15%-60%）或高浓度（5%-8%或更高）的小段塞（约为孔隙体积的3%-20%）两种方法，后者被称为微乳液驱。
在化学驱油中尤以微乳液驱油效率最高，它是由油、水、表面活性剂、助表面活性剂组成的各向同性的透明和热力稳定的分散体系。粒径约为10-100nm，液滴被表面活性剂和助表面活性剂（一般为醇）的混合膜所稳定。驱油用微乳液配方中，油可用石油馏分或轻质原油等；表面活性剂一般用石油磺酸盐；助表面活性剂一般用C3-C5的醇；水相常是NaCl水溶液。岩心模型驱油实验表明，微乳液具有很高的驱油效率，而中相微乳液的驱油效率最好（最佳几乎可达100%）。微乳液驱油的机理很复杂，如改变岩石的润湿性，改变油水界面的粘度等，但能产生超低的油-水驱替液界面张力是其中的主要原因之一。二次采油后剩余的油粘附在地层的毛细管道中，油水界面张力约为30mN/m，微乳液可使它降到10-3mN/m，因而可大大提高采收率。在微乳液中添加聚合物可以增加水相粘度，但必须考虑费用的增加、机械消耗的增大、化学活性、微乳液流动性的影响等因素，因而限制了乳液/聚合物乳化体系在石油工业中的应用。另外，有些条件如活性土的存在、渗透性的减弱、重力因素也都限制了它的应用。发泡微乳系统可以克服这些不利影响。另外，有人用蒸汽发泡也取得很好的效果。据最新研究表明，细菌及生物表面活性剂的应用，可以大大降低微乳技术的成本。微乳液发展方向：通过改变微乳液配方，以减少表面活性剂损失，降低采油费用[55]。
表面活性剂尽管可以通过增大表面活性剂浓度（即用微乳液）而达到很高的采收率，但其驱油机理比较复杂，化学剂成本高，投资大，风险性也大，所以活性剂驱油的室内基础研究很活跃。美国、法国、日本、苏联均在大学及研究机构中进行了广泛的室内研究，在国内，研究也极为广泛。山东大学胶体与界面化学研究所从油脂下脚料研制成功的天然混合羧酸盐SDC系列驱油剂，成本低，生产过程无污染，具有很高的表面活性和较强的抗钙镁能力，在稠油开采中有广泛的应用前景[56]。新疆石油管理局克拉玛依石化厂生产的石油磺酸盐和环烷酸盐，是一种很好的表面活性剂，经克拉玛依稠油区块33口井先导性试验证明，具有显著降粘和增产作用，试验井有效率达78.8%，单井周期增油平均达131吨，每吨化学剂增产41吨，具有较高的经济效应和广阔的应用前景[57]。
二、利用碱水驱油
碱水驱是把碱性化合物，如氢氧化钠、硅酸钠加到注入水中，使之在地层内与原油接触，并与原油中的有机酸生产表面活性剂，从而降低油水界面张力，改变润湿性以及与原油产生自发乳化作用，使残余油流动而被夹带携出，以提高采收率。注入的碱与油藏中的岩石及液体有三种反应类型：碱油反应、碱水反应、碱盐反应。其采油机理为：①降低油水界面张力；②使油层的润湿性由亲油变为亲水；③使油层的润湿性由亲水变为亲油；④乳化和滞留作用；⑤增溶油水界面处形成的刚性薄膜。
碱水驱通常用于低重度原油（大于13API度）、中等粘度原油（小于200mPa.s）的油藏。碱水驱注入量为10%-15%PV。溶液中碱的浓度变化范围一般为0.2%-5%。
碱水驱中最常用的化学剂是氢氧化钠，还有人使用过原硅酸钠、氢氧化铵、氢氧化钾、磷酸三钠、硅酸钠以及聚乙烯亚胺等。
碱水驱由于操作容易，价格便宜，是一种很好的提高采收率的方法。但由于机理比较复杂，而且目前稠油油藏碱水驱开采的成功率非常低，还未能形成工业性生产规模[1]。
三、采用聚合物驱油技术
聚合物驱是向注入水中加入高分子量的聚合物（常用聚合物添加剂有：部分水解聚丙烯酰胺、多糖等），以降低油水流度比，减小水的渗透率。加入的聚合物通过增加水的粘度来降低油水流度比，从而增加驱扫面积，提高采收率。其工艺特点与碱水驱类似。
聚合物驱可用于原油粘度为10-150mPa.s、渗透率大于0.020μm2，油藏温度低于930C的油藏。聚合物浓度为250-2000mg/L，注入量为15%-25%PV[1]。
稠油油藏聚合物驱尤其是对那些中等非均质的稠油油藏驱油效果最好。对于常规稠油油藏聚合物驱中的一些相关问题，如稠油的流变性、稠油乳状液的流动特性以及稠油/聚合物溶液体系的相对渗透率曲线等，已经有一些研究论文发表。研究表明，目前采用水驱的常规稠油油藏，在一定的油藏条件下，改用聚合物驱是可行的，而且在水驱后期，改用聚合物驱不但可以提高波及系数，还可以增加驱油效率，从而提高采收率。但是，由于工程技术等原因，该方法受到一定的限制，其应用并不十分广泛。
随着表面活性剂驱、碱水驱、聚合物驱技术的不断发展，在此基础上又提出了化学复合驱。如碱/聚合物驱是80年代兴起的一种新的提高采收率的方法，由于其“协同效应”，采收率高，成本低，将碱/聚合物驱用于有一定酸值的高粘度原油，剩余油采收率可达到50%以上。河南石油勘探局勘探研究院针对河南古城油田稠油高酸值的特点，选择该油田B123断块的岩样并模拟地层条件用Na2CO3/AC-530溶液进行了碱/聚合物驱实验研究，结果采收率高，出油率达50%以上[59]。表明碱/聚合物驱是一种较理想的提高稠油采收率的方法。针对辽河油区莲花油层普通油品的界面性质，刘其成等人在室内进行了碱/表面活性剂驱油体系的实验研究。结果表明以ADF4、JH5-4B、CY-1分别与碱复配后，其降低界面张力效果较好，尤其以1.5% Na2CO3+0.2%ADF4，室内实验注入段塞选为0.5PV时，可提高原油采收率17.31%[60]。
總之，每种技术都不是尽善尽美的，关键是根据不同的油藏，因地制宜、采用不同的开采技术。展望未来，稠油将以其丰富的资源，先进的开采技术，成为21世纪的重要能源。为了解决稠油开采难题以及降低稠油在开采、运输、炼化方面的成本，世界各稠油大国在稠油开采理论和基础研究方面不断加大力度，促进了稠油开采技术的不断发展。随着稠油开采技术的不断成熟，微生物采油、水热裂解以及H2O2开采稠油将会有更光明的前途，为人们带来丰厚的经济效益和社会效益。
[关键词]表面活性剂 化学驱油 碱水驱 聚合物驱 膨胀 增溶 乳化
中图分类号：TQ423.9 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0287-01
一、用表面活性剂驱油
表面活性剂驱油是在注入水中加入表面活性剂，以降低油水界面张力，改变岩石润湿性，以利于吸附在岩石颗粒表面的残余油膜的脱离，并使油珠或油滴能被注入水带走，从而提高原油采收率。其采油机理为：①降低油水界面张力；②润湿反转；③油的膨胀、增溶、乳化。
表面活性剂驱油按注入活性剂的浓度大小又可分为活性剂水驱，浓度一般在0.01%-0.1%。由于浓度低，流度及吸附均难以控制，效果一般不显著。另一种是胶束—聚合物驱，它又有活性剂为低浓度（<2%）的大段塞（约为孔隙体积的15%-60%）或高浓度（5%-8%或更高）的小段塞（约为孔隙体积的3%-20%）两种方法，后者被称为微乳液驱。
在化学驱油中尤以微乳液驱油效率最高，它是由油、水、表面活性剂、助表面活性剂组成的各向同性的透明和热力稳定的分散体系。粒径约为10-100nm，液滴被表面活性剂和助表面活性剂（一般为醇）的混合膜所稳定。驱油用微乳液配方中，油可用石油馏分或轻质原油等；表面活性剂一般用石油磺酸盐；助表面活性剂一般用C3-C5的醇；水相常是NaCl水溶液。岩心模型驱油实验表明，微乳液具有很高的驱油效率，而中相微乳液的驱油效率最好（最佳几乎可达100%）。微乳液驱油的机理很复杂，如改变岩石的润湿性，改变油水界面的粘度等，但能产生超低的油-水驱替液界面张力是其中的主要原因之一。二次采油后剩余的油粘附在地层的毛细管道中，油水界面张力约为30mN/m，微乳液可使它降到10-3mN/m，因而可大大提高采收率。在微乳液中添加聚合物可以增加水相粘度，但必须考虑费用的增加、机械消耗的增大、化学活性、微乳液流动性的影响等因素，因而限制了乳液/聚合物乳化体系在石油工业中的应用。另外，有些条件如活性土的存在、渗透性的减弱、重力因素也都限制了它的应用。发泡微乳系统可以克服这些不利影响。另外，有人用蒸汽发泡也取得很好的效果。据最新研究表明，细菌及生物表面活性剂的应用，可以大大降低微乳技术的成本。微乳液发展方向：通过改变微乳液配方，以减少表面活性剂损失，降低采油费用[55]。
表面活性剂尽管可以通过增大表面活性剂浓度（即用微乳液）而达到很高的采收率，但其驱油机理比较复杂，化学剂成本高，投资大，风险性也大，所以活性剂驱油的室内基础研究很活跃。美国、法国、日本、苏联均在大学及研究机构中进行了广泛的室内研究，在国内，研究也极为广泛。山东大学胶体与界面化学研究所从油脂下脚料研制成功的天然混合羧酸盐SDC系列驱油剂，成本低，生产过程无污染，具有很高的表面活性和较强的抗钙镁能力，在稠油开采中有广泛的应用前景[56]。新疆石油管理局克拉玛依石化厂生产的石油磺酸盐和环烷酸盐，是一种很好的表面活性剂，经克拉玛依稠油区块33口井先导性试验证明，具有显著降粘和增产作用，试验井有效率达78.8%，单井周期增油平均达131吨，每吨化学剂增产41吨，具有较高的经济效应和广阔的应用前景[57]。
二、利用碱水驱油
碱水驱是把碱性化合物，如氢氧化钠、硅酸钠加到注入水中，使之在地层内与原油接触，并与原油中的有机酸生产表面活性剂，从而降低油水界面张力，改变润湿性以及与原油产生自发乳化作用，使残余油流动而被夹带携出，以提高采收率。注入的碱与油藏中的岩石及液体有三种反应类型：碱油反应、碱水反应、碱盐反应。其采油机理为：①降低油水界面张力；②使油层的润湿性由亲油变为亲水；③使油层的润湿性由亲水变为亲油；④乳化和滞留作用；⑤增溶油水界面处形成的刚性薄膜。
碱水驱通常用于低重度原油（大于13API度）、中等粘度原油（小于200mPa.s）的油藏。碱水驱注入量为10%-15%PV。溶液中碱的浓度变化范围一般为0.2%-5%。
碱水驱中最常用的化学剂是氢氧化钠，还有人使用过原硅酸钠、氢氧化铵、氢氧化钾、磷酸三钠、硅酸钠以及聚乙烯亚胺等。
碱水驱由于操作容易，价格便宜，是一种很好的提高采收率的方法。但由于机理比较复杂，而且目前稠油油藏碱水驱开采的成功率非常低，还未能形成工业性生产规模[1]。
三、采用聚合物驱油技术
聚合物驱是向注入水中加入高分子量的聚合物（常用聚合物添加剂有：部分水解聚丙烯酰胺、多糖等），以降低油水流度比，减小水的渗透率。加入的聚合物通过增加水的粘度来降低油水流度比，从而增加驱扫面积，提高采收率。其工艺特点与碱水驱类似。
聚合物驱可用于原油粘度为10-150mPa.s、渗透率大于0.020μm2，油藏温度低于930C的油藏。聚合物浓度为250-2000mg/L，注入量为15%-25%PV[1]。
稠油油藏聚合物驱尤其是对那些中等非均质的稠油油藏驱油效果最好。对于常规稠油油藏聚合物驱中的一些相关问题，如稠油的流变性、稠油乳状液的流动特性以及稠油/聚合物溶液体系的相对渗透率曲线等，已经有一些研究论文发表。研究表明，目前采用水驱的常规稠油油藏，在一定的油藏条件下，改用聚合物驱是可行的，而且在水驱后期，改用聚合物驱不但可以提高波及系数，还可以增加驱油效率，从而提高采收率。但是，由于工程技术等原因，该方法受到一定的限制，其应用并不十分广泛。
随着表面活性剂驱、碱水驱、聚合物驱技术的不断发展，在此基础上又提出了化学复合驱。如碱/聚合物驱是80年代兴起的一种新的提高采收率的方法，由于其“协同效应”，采收率高，成本低，将碱/聚合物驱用于有一定酸值的高粘度原油，剩余油采收率可达到50%以上。河南石油勘探局勘探研究院针对河南古城油田稠油高酸值的特点，选择该油田B123断块的岩样并模拟地层条件用Na2CO3/AC-530溶液进行了碱/聚合物驱实验研究，结果采收率高，出油率达50%以上[59]。表明碱/聚合物驱是一种较理想的提高稠油采收率的方法。针对辽河油区莲花油层普通油品的界面性质，刘其成等人在室内进行了碱/表面活性剂驱油体系的实验研究。结果表明以ADF4、JH5-4B、CY-1分别与碱复配后，其降低界面张力效果较好，尤其以1.5% Na2CO3+0.2%ADF4，室内实验注入段塞选为0.5PV时，可提高原油采收率17.31%[60]。
總之，每种技术都不是尽善尽美的，关键是根据不同的油藏，因地制宜、采用不同的开采技术。展望未来，稠油将以其丰富的资源，先进的开采技术，成为21世纪的重要能源。为了解决稠油开采难题以及降低稠油在开采、运输、炼化方面的成本，世界各稠油大国在稠油开采理论和基础研究方面不断加大力度，促进了稠油开采技术的不断发展。随着稠油开采技术的不断成熟，微生物采油、水热裂解以及H2O2开采稠油将会有更光明的前途，为人们带来丰厚的经济效益和社会效益。