表面活性剂在三次采油中的应用及展望
陈亮
[摘 要]世界能源需求日益增长 ，只有进一步提高采收率才能使有限的石油资源得到充分利用。根据石油开发过程的方式，将石油开发分成三个阶段：一次采油、二次采油和三次采油。在一次采油和二次采油后，为了进一步提高原油采收率，需要进行三次采油。三次采油主要有化学驱、气驱、热力采油驱和微生物驱。表面活性剂驱油技术是化学驱中的一种重要驱油方式，本文介绍了表面活性剂的分类、驱油机理、技术要求、注入参数和在三次采油中的应用，同时对表面活性剂在油田开发中的应用提出了几点建议。
[关键词]表面活性剂；三次采油；驱油机理；应用
中图分类号：TE39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）21-0015-01
一、三次采油方法分类
目前根据不同油层开采的特点，世界上已经形成了三次采油的四大技术系列，分别是化学驱油法，气驱油法、热力驱油法和微生物驱油法。
1、化学驱：（1）表面活性剂驱：以表面活性剂为主剂的化学驱油技术。适应于均质地层，低渗油层；（2）复合驱油法：各种驱油法组合的新型采油技术，有二元复合驱和三元复合驱，适应于非均质地层；（3）碱驱：碱驱油是使用碱剂的水溶液作驱油剂从而改变油水界面张力来达到驱油的目的，提高原油采收率（4）聚合物驱：指将水溶性高分子量的聚合物加入到注入水中，增加水相的粘度和降低水相的渗透率，从而改善流度比，提高波及效率，达到提高原采收率的方法。
2、气驱（混相驱或非混相驱）：气驱是指向油层中注入气体，通过气体与油层流体产生混相或非混相来提高采收率。驱油机理是通过降低界面张力；减少驱油阻力；降低原油粘度；使原油体积膨胀；压力下降造成溶解气驱；改善原油与水的流度比；酸化解堵作用，提高注入能力；萃取和激化原油中的轻质烃；混相效应。
3、热力采油驱：是指向油层中注入热载体，一般是通过加热油藏内的原油来升高温度、降低原油的粘度来减小油藏的流动阻力。热力驱油法不仅降低流动阻力而且也提供驱油动力从而达到提高原油采收率EOR方法。
4、微生物法：是指向油层中注入微生物或营养物质以此来激活油层中的微生物，通过微生物和原油的生化作用从而来提高采收率。
二、表面活性剂的性能
1、表面活性剂的分类
通常按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型分为非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性离子表面活性剂；
（1）非离子表面活性剂
由于在水溶液中不产生离子，所以其稳定性高，不易受强电解质存在的影响，耐酸碱，耐高温，耐氧化剂不易生物降解，与其它类型的表面活性剂相容性较好，可以进行复配使用；在水及有机溶劑中都有比较好的溶解性能；在一般固体的表面不容易发生强烈的吸附。例如冠醚型非离子表面活性剂其主要表现在临界胶束尝试较小，浊点明显下降，润湿与起泡能力增大等。
（2）阴离子表面活性剂
阴离子型表面活性剂，即凡是溶于水时，能电离生成阴离子的离子型表面活性剂，称为阴离子型表面活性剂。阴离子表面活性剂具有原料易得、加工简单、成本较低、性能优良的特点，因此在合成表面活性剂生产中占有相当大的比重，据统计，世界表面活性剂总产量的40%属于这一类。如羧酸盐（肥皂，松香等）、磺酸盐（烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、烷磺酸盐、石油磺酸盐、木质素磺酸盐等）、烷基硫酸盐（硫酸酯盐）、烷基磷酸盐（磷酸酯盐）
（3）阳离子表面活性剂
阳离子表面活性剂由于其独特的性能在原油开采中发挥了重要作用。油田杀菌剂、油井堵水剂：采收原油，遇到油水同层时，应使用选择性封堵剂堵水，遇到油水不同层时，使用非选择性封堵剂堵水，阳离子表面活性剂水溶液是一种常用的选择性封堵剂，当它进入水层时，阳离子表面活性剂吸附在被水冲刷出来的砂岩表面，使出水层位由亲水转变为亲油，增加了水的流动阻力。起到堵水作用。常用的阳离子表面活性剂有十六烷基胺乙酸盐、十六烷基二甲基胺乙酸盐、十六烷基氯化吡啶、十六烷基二甲基苯基氯化铵、十八烷基胺乙酸盐、双（十八烷基）二甲基氯化铵、十八烷基氯化吡啶、十八烷基二乙烯基三胺二乙酸盐等。用阳离子表面活性剂乳化石蜡做堵水也能达到选择性堵水目的。在采油工业中，氧化胺与双氧水一同作为油田注水添加剂，可以增加采收率。
2、表面活性剂产品的技术要求
（1）具有良好的溶解性和抗高温、抗高盐以及抗水硬度的能力；
（2）降低油水界面张力，使得界面张力在较低浓度下达到超低界面张力，而且浓度范围较宽驱油能力强。在注水开发后期，油水界面张力通常为20～30mN/m，选择表面活性剂可使界面张力降至10-3～10-2mN/m数量级；
（3）岩石表面上的被吸附量相对较小，一般要小于1mg/g；
（4）在地层介质中应有较大的扩散速度；
（5）其性能受粘土矿物组分、含量和温度影响较小；
（6）具有比较高的经济实用价值，而且投入产出比具备相当的优势。目前我们化学驱中所使用的表面活性剂种类以阴离子型最多，其次为非离子型和两性离子型，应用最少的是阳离子型。
3、注入参数
注入浓度达到0.2～0.5%，注入量0.3～0.5PV
三、三次采油中表面活性剂的选用
一般认为，能使原油采收率大幅提高的表面活性剂至少应具备以下条件[3，4]：
①能使原油与水的界面张力降至较低的程度，应低于0.01mN/m～0.001mN/m，具有适宜的溶解度、pH值、浊点和相持性。
②在岩石表面上的被吸附量要小。
③在地层介质中应有较大的扩散速度。
④当在水中浓度较低时，应有较强的驱油能力。
⑤应具有能阻止其它化学试剂副反应发生的能力，即所谓的“阻化性质”。
⑥注水用表面活性剂应考虑到它与地层矿物组分、地层水和注入水成分、地层温度以及油藏的枯竭程度等相互关系。
⑦具有抗地层高温、高盐浓度的能力。
⑧具有可以接受的成本。
大量研究发现，单一表面活性剂体系通常存在一些不足，很难满足以上技术指标。韩霞等人通过在阴离子表面活性剂分子结构中加入乙氧基（EO）链段，以及采用阴阳离子加非离子型表面活性剂的三组分策略，有效解决了混合表面活性剂在水溶液中的溶解度问题，在胜利油田多个实际油水体系中获得了较大比例范围和较低浓度区域的油水超低界面张力，部分体系甚至达到了10-4mN/m。由于陰阳离子表面活性剂间强烈的静电吸引作用，相关体系具有很好的抗吸附能力。经过石英砂48h吸附后，体系仍然具有很好的超低界面张力。
3 三次采油用表面活性剂的研究方向
3.1 采油性能强化技术
对普通表面活性剂采油性能的强化措施有多种表面活性剂的复配、辅助性能较好的助表面活性剂和其他化学助剂的添加、牺牲剂的加入等。
3.2 新型多功能表面活性剂的开发和选用单组分表面活性剂的分子结构中已不再含单一亲水基团或单一亲油基团，而是含多种亲水基或亲油基；且注重提高抗盐、耐温性能，降低成本。加强特种表面活性剂（如氟表面活性剂、孪生表面活性剂等）的研究。
四、小结
1、三次采油需要大量的表面活性剂。从20世纪80年代开始对表面活性剂驱油机理进行了探讨，并在国内许多油田进行了应用试验，取得了良好的应用效果。
2、在低渗油藏中，降低油水界面张力的表面活性剂驱，可以提高微观驱油效率，但对提高微观驱油效率的贡献比中高渗油藏低。所以，低渗油藏表面活性剂驱油原理与中高渗油藏不同，对驱油剂性能的要求不同。
3、结合不同的油藏地质情况，研究驱油效果好的表面活性剂的合成技术、生产工艺和现场应用技术，对于提高我国不同类型油藏的原油采收率具有重要的现实意义。
参考文献
[1] 曹国庆.表面活性剂在三次采油中的应用[J].延安职业技术学院学报，2013，04：144-146.
[2] 张国印，刘庆梅，李凌云，王海峰，杨勇，单存龙，伍晓林.表面活性剂复配在三次采油中的应用[J].中外能源，2010，02：56-59.
[3] 丁颖，袁英同，吕少军，单长军，胡红波.表面活性剂在三次采油中的应用及展望[J].内蒙古石油化工，2004，06：121-123.
