表面活性剂驱是在油层中注入表面活性剂水溶液驱油的方法。利用表面活性剂采油并非最近才提出来的一种方法,20世纪20年代末,德格鲁特就曾提出水溶性表面活性剂有助于提高原油采收率。当表面活性剂溶入溶液时,双亲基团会在固液接触面、液液界面及体相的溶液中发生定向分布,当极性基团与矿物、岩石的表面结合时,就会破坏原油边界层,把边界层中束缚的原油解脱出来,成为可流动油,极性的水分子或亲水基团就会占据颗粒表面,从而使矿物、岩石表面由油湿变为水湿,同时发生油水界面张力降低、原油乳化、油滴聚并等现象,使原油采收率得以提高。
目前,应用表面活性剂提高采收率发展有两种不同的方法:一种是注入低浓度大段塞(15%~60%)表面活性剂溶液,表面活性剂溶于油或者水,溶解的表面活性剂与称为胶束的表面活性剂聚集体相平衡,注入油层的溶液可以降低油水界面张力,从而提高原油采收率;第二种则是把小段塞(3%~20%)高浓度表面活性剂注入油层,与原油形成微乳液。但是,随着高浓度段塞在油层中的运动,溶液被地层流体稀释,该过程就转变为低浓度驱了。因此,第一种被称为低张力表面活性剂驱油体系,第二种被称为微乳液驱油体系。目前,倾向于采用低浓度大段塞表面活性剂。
使用表面活性剂作为提高原油采收率的驱油技术主要包括活性水驱、碱水驱、微乳液驱、泡沫驱、增稠水驱、正向异常液驱,胶束或聚合物驱和三元复合驱等。实际应用的表面活性剂驱油体系十分复杂,主要包括表面活性剂、油、水、电解质、控制粘度的稠化剂、提高或保护主要表面活性剂性能的助表面活性剂和堵水剂等。
那么驱油用表面活性剂怎样分类呢?
用作驱油剂的表面活性剂品种很多,按照亲水基团的结构,即表面活性剂溶于水时的离子类型来分类,是最为常见的驱油用表面活性剂分类方法,通常有5种类型:阴离子型、阳离子型、两性离子型、非离子型和混合型;按照疏水基分类,主要分为疏水基为碳氢基团的碳氢表面活性剂和疏水基为全氟化或部分氟化碳氟链的表面活性剂;按照分子量大小分类,可以分为低分子量表面活性剂(分子量一般为300左右)和高分子表面活性剂(分子量一般在1000或者数千之上);按照三次采油技术中油藏条件对表面活性剂性能的要求分类,可以分为耐盐表面活性剂体系、耐温表面活性剂体系、耐盐耐温表面活性剂体系和特殊油藏条件下的表面活性剂体系;按照来源分类,可分为天然表面活性剂、合成表面活性剂和生物表面活性剂;按照表面活性剂的溶解特性分类,可以分为水溶性表面活性剂和油溶性表面活性剂。目前,国内外驱油配方中应用最多的表面活性剂是阴离子磺酸盐类(石油磺酸盐、烷基磺酸盐、芳基磺酸盐及硫酸盐)与羧酸盐类、非离子型表面活性剂(聚氧乙烯型)和表面活性剂复配物等。
在目前的技术水平下,对表面活性剂的应用主要提出了以下几方面的要求:
(1)在油水界面上的表面活性高,使油水界面张力降至0.01-0.001MN/m米以下,溶解度、浊点和pH值适宜,能够降低岩层对原油的吸附性;
(2)在岩石表面的被吸附量小;
(3)在地层介质中扩散速度较大;
(4)低浓度水溶液的驱油能力较强;
(5)能够阻止其他化学剂副反应的发生,即具备“阻化性质”;
(6)能耐高温;
(7)能耐高矿化度;
(8)成本低。
目前应用较为广泛的石油磺酸盐类表面活性剂就是成本相对较低的一类表面活性剂。实际注表面活性剂驱油时,应该综合考虑地层矿物组分、地层水、地层温度、注入水、油藏枯竭程度以及成本等各方面的因素,选择合适的表面活性剂类型。(石油知识编辑部)