分子膜驅(qū)油劑驅(qū)油效率探究論文

　　隨著全球經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源的需求和日俱增，對(duì)石油的依靠也越來越強(qiáng)。在不可能迅速發(fā)現(xiàn)新的大油田情況下，提高現(xiàn)有油田采出程度是當(dāng)前行之有效的辦法。分子沉積(MD)膜驅(qū)油技術(shù)是一種新型的三次采油技術(shù)，它對(duì)于提高老油田注水開發(fā)效率和最終采收率有重要意義。

　　在新能源沒有出現(xiàn)以前，石油在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位仍然舉足輕重。然而，我國大部分注水開發(fā)的中高滲透老油田，已經(jīng)進(jìn)入高含水、高采出程度開采期。以聚丙烯酰胺為驅(qū)劑的聚合物驅(qū)是目前應(yīng)用較多的一項(xiàng)三次采油技術(shù)，對(duì)延緩油田產(chǎn)量遞減起到了一定的功能。但聚合物由于分子結(jié)構(gòu)的特征，長的碳鏈在過熱及氧化環(huán)境中易降解，還和地層中的某些鹽類不兼容，這就大大限制了其應(yīng)用范圍。目前，油田上多數(shù)油層已被水淹，剩余油零星分布嚴(yán)重，如何通過改變注入劑提高高含水油田和區(qū)塊的開發(fā)效果及最終采收率已成為亟帶解決的新問題。另外，很多低滲透油田的孔隙度小，水驅(qū)的洗油效率低，波及體積小，注入壓力高，開發(fā)較困難。因此，需要新的采油技術(shù)來解決這些新問題。

　　分子沉積膜驅(qū)油技術(shù)是一種新型的三次采油技術(shù)。由于分子膜驅(qū)油技術(shù)具有使用濃度低，投資少，施工工藝簡單，礦場(chǎng)試驗(yàn)可以使用現(xiàn)有的注水井網(wǎng)、注水設(shè)施以及不需非凡培訓(xùn)人員、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)增油明顯等特征。因此有望成為具有發(fā)展前景的"改進(jìn)水驅(qū)"提高原油采收率新技術(shù)。

　　1．分子沉積膜驅(qū)油技術(shù)

　　分子沉積膜(簡稱MD膜或分子膜)驅(qū)油技術(shù)，主要是分子膜劑以水溶液為傳遞介質(zhì)，依靠強(qiáng)的離子間靜電相互功能，沉積在儲(chǔ)層表面形成牢固的單分子層超薄膜，降低了原油和表面間的粘附力，改變巖石親油親水性能，不明顯降低體系的表面張力和油水界面張力，隨濃度增加不存在"膠束"狀態(tài)，也不增加溶液體系的粘度改變油水粘度比，但成膜功能由近及遠(yuǎn)逐漸推進(jìn)，在水的沖刷功能下，原油不斷剝離表面被帶出地層，從而達(dá)到提高水洗油效率和原油采收率的目的。

　　2．分子膜劑的驅(qū)油機(jī)理

　　由于油藏巖石表面是極其粗糙的，因此巖石表面的油膜并不完整。非凡是油田實(shí)施注水開發(fā)以后，經(jīng)過長期的水力沖刷，油膜的不完整性進(jìn)一步加強(qiáng)，巖石表面出現(xiàn)大量的油膜脫落區(qū)。當(dāng) MD膜劑溶液注入油層以后，膜劑分子將在油膜局部脫落的巖石表面上吸附形成納米級(jí)超薄分子膜，改變儲(chǔ)層巖石表面的性質(zhì)和它和原油的相互功能狀態(tài)，使原油在注入流體沖刷空隙的過程中輕易剝落和流動(dòng)而被驅(qū)替出來。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)分子膜劑能夠提高原油最終采收率，主要是提高微觀洗油效率，在油層中其微觀功能機(jī)理方面表現(xiàn)在摘要：吸附功能、潤濕性改變、擴(kuò)散功能、毛細(xì)管自發(fā)滲吸功能及界面性質(zhì)的改變等。

　　2.1 改變巖石表面潤濕性

　　近年來Morrow等人的室內(nèi)探究結(jié)果表明，對(duì)于原油/鹽水/砂巖體系，當(dāng)潤濕性處于弱水濕或中性潤濕狀態(tài)時(shí)，驅(qū)油效率最高。分子沉積膜驅(qū)油劑在油砂表面吸附可改變油砂表面潤濕型，使高嶺土、石英砂和油砂的表面潤濕性向水濕性轉(zhuǎn)變。

　　2.2 降低巖石表面粘附功

　　MD 膜可以降低石英巖表面的粘著力及其離散程度。粘著力包括分子間的功能力、毛細(xì)力和靜電力等，這表明粘著機(jī)理很復(fù)雜。但可以推斷，表面生長有序 MD 膜以后，從微觀結(jié)構(gòu)上對(duì)表面有修飾功能，改變了表面的微觀結(jié)構(gòu)、各種力成分及其分布，從而降低了粘著力。表面性能尤其是表面粘著力對(duì)界面的摩擦起著關(guān)鍵功能。MD 膜的吸附降低表面粘著力是使其降低摩擦的重要原因。MD 膜劑在天然地下石英巖表面沉積具有良好摩擦特性，這對(duì)于提高原油采收率是很重要的。

　　2.3 毛細(xì)管自發(fā)滲吸功能

　　毛管自發(fā)滲吸探究過程中，對(duì)于低滲油層來說，假如油層是親水的，那么注入水在毛管力功能下將進(jìn)入細(xì)小的毛細(xì)管中，出現(xiàn)自發(fā)滲吸現(xiàn)象，能夠有效地提高原油采收率。在 MD 膜劑驅(qū)油過程中，油藏巖石和分子膜劑接觸后，其表面潤濕性會(huì)不同程度地向親水的方向轉(zhuǎn)變，這就促使我們考慮分子膜劑如何在自發(fā)滲吸過程中發(fā)揮功能，提高自發(fā)滲吸采出程度及孔隙利用率。

　　2.4電性轉(zhuǎn)變

　　儲(chǔ)油砂巖表面一般是帶電的，地層水在一定的pH值范圍內(nèi)(6.5~7.5)，砂巖表面帶負(fù)電。分子沉積膜驅(qū)油劑的吸附使親水砂巖和親油砂巖表面的電性發(fā)生變化，這是由于分子沉積膜驅(qū)油劑的有效成分中含有陽離子基團(tuán)，當(dāng)分子沉積膜驅(qū)油劑溶液的濃度為1 200mg/L時(shí)，負(fù)電性表面轉(zhuǎn)變?yōu)檎�電性表面，即存在一個(gè)零zeta電位的濃度。在該濃度下界面間的電性相吸或相斥的現(xiàn)象消失，在此條件下驅(qū)油可獲得較高的采收率。因此，分子沉積膜驅(qū)油劑在驅(qū)油過程中存在表面電性轉(zhuǎn)變機(jī)理或零電位機(jī)理。

　　3．前景和展望

　　提高采收率的方法很多，目前在油田應(yīng)用最廣的主要有聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)（ASP）。然而，聚合物驅(qū)過程中，由于其分子量很高，在溶液配制、地層注入、采出液油水分離和含聚污水的處理等方面困難重重。三元復(fù)合驅(qū)注入段塞的主要組分是表面活性劑、聚合物，堿（Na2CO3 和 NaHCO3 復(fù)配），由于堿液的高pH值引起油層粘土分散和運(yùn)移，最后導(dǎo)致油層滲透率下降；體系和原油之間形成的超低界面張力也會(huì)使采出液的破乳非常困難；另外，還存在桿管的腐蝕新問題。

　　分子（MD）膜驅(qū)油技術(shù)作為一種新型的三次采油技術(shù)，不僅彌補(bǔ)了以上兩種驅(qū)油方法的不足，而且具有傳統(tǒng)化學(xué)驅(qū)無可比擬的特征和優(yōu)勢(shì)摘要：

　�、� 在提高采收率方面，由于水驅(qū)、聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)以排驅(qū)機(jī)理為主，而膜劑驅(qū)以滲吸機(jī)理為主，膜劑驅(qū)油的滲吸功能更利于中、小孔隙殘余油的啟動(dòng)。因而，MD膜劑的驅(qū)油效率相對(duì)于前者的要高。而且，在水驅(qū)、聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)的基礎(chǔ)上，MD膜劑驅(qū)可進(jìn)一步提高原油采收率。

　�、� 從MD膜驅(qū)油劑本身的性質(zhì)來看，納米級(jí) MD 超薄膜的成膜過程是一種不加任何外力，依靠巖石表面和成膜分子之間靜電相互功能的平衡狀態(tài)的自組裝過程，且MD 膜的熱穩(wěn)定性和力學(xué)穩(wěn)定性好；MD 膜驅(qū)油劑濃度低，驅(qū)油效果高，無需加堿、表面活性劑和其它化學(xué)試劑，對(duì)地層損害�。涣硗�，MD 膜驅(qū)劑具有較好的防膨效果和殺菌能力；其表面活性不高，不會(huì)產(chǎn)生原油乳化不利的影響；膜劑溶液呈中性，對(duì)注采系統(tǒng)桿管幾乎沒有腐蝕，對(duì)人體也不會(huì)產(chǎn)生任何傷害。

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