摘要：随着世界能源需求的增长，人们认识到提高石油开采率的重要性，三次采油提高采收率主要是靠化学驱油技术,其中,表面活性剂是提高采收率幅度较大、适用较广、具有发展潜力的一种化学驱油剂。

采用表面活性剂驱油为进一步开发利用现有原油储量展示了广阔的前景。

文综述了表面活性剂的种类、要求、驱油机理，并总结了国内表面活性剂驱在三次采油中的应用，其发展前景。

关键词：三次采油表面活性剂应用驱油耐温抗盐一、前言石油资源是一种重要的战略资源, 对国家的经济发展和人民生活水平的提高具有重要作用。

然而它并不是取之不尽, 用之不竭的, 随着勘探开发程度的加深, 开采难度会逐步加大, 因此提高石油采收率不仅是石油工业界, 而且是整个工业界普遍关心的问题。

三次采油技术是中国近十年来发展起来的一项高新技术, 它的推广应用对提高原油采收率、稳定老油田原油产量起到了重要的作用。

二、三次采油简介通常把利用油层能量开采石油称为一次采油；向油层注入水、气，给油层补充能量开采石油称为二次采油；采取物理—化学方法，改变流体的性质、相态和改变气—液，液—液，液—固相间界面作用，扩大注人水的波及范围以提高驱油效率，从而再一次大幅度提高采收率。

称为三次采油。

又称提高采收率(EOR)方法。

常规的一、二次采油(POR和SOR) 总采油率不很高, 一般仅能达到20 %～40% , 最高达到50 % ,还有50 %～80 %的原油未能采出。

在能源日趋紧张的情况下, 提高采油率已成为石油开采研究的重大课题, 三次采油则是一种特别有效的提高采油率的方法。

三、三次采油分类三次采油的方法很多, 主要有4 大类: ①热力驱, 包括蒸气驱和火烧油层等; ②混相驱, 包括CO2 混相、烃混相及其他惰性气体混相驱，这些混相剂未达到混相压力之前为非混相气驱; ③化学驱, 包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱和注浓硫酸驱等; ④微生物采油, 包括生物聚合物、微生物表面活性驱，年来又开发出了气一水交替驱（WAG驱）。

目前，三次采油研究尤其以表面活性剂和微生物采油得到人们的普遍重视, 而表面活性剂驱则显示出明显的优越性。

四、表面活性剂的结构、分类表面活性剂单体是由一个非极性的亲油基和一个极性的亲水基构成。

亲油基一般由长烃链组成。

表面活性化合物的表面性质受制于其亲油和亲水特性的平衡。

如果表面活性剂中的烃链少于12 个碳原子,则该表面活性剂为水溶性的,因为极性端基团把全部分子拉入水中。

然而,当烃链长度大于14个碳原子时,则这种化合物称为水不溶性(油溶性) 的表面活性剂。

图 1 为表面活性剂分子结构图。

表面活性剂的分子结构不仅造成表面活性剂在表面的集中并降低溶剂的表面张力,而且也影响分子在表面的排列方向,其亲油基在溶剂中,而亲水基部分的取向则要离开溶剂。

亲水基是离子型的或高度极化的。

根据极性基团的性质可以把表面活性剂分为阴离子型、阳离子型、两性的或非离子型。

在这些类型的表面活性剂中,与其它类型相比,由于阴离子型表面活性剂在油藏岩石表面的吸附少,故它广泛用于提高原油采收率的工艺技术中。

五、三次采油中常用的表面活性剂三采采油中广泛应用的阴离子表面活性剂是磺酸盐类,常用的有石油磺酸盐、烷基磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、烯基磺酸盐和木质素磺酸盐。

近年来,国内外还开发了石油羧酸及其盐类的新型表面活性剂,并用于提高原油采收率试验,取得了良好效果。

六、表面活性剂在三次采油中的作用机理表面活性剂是在溶剂中加入少量即能显著降低其表面张力。

改变体系界面状态，提高液体使用性能的物质。

表面活性剂驱可分为活性水驱、碱水驱、微乳状液驱、泡沫驱、增稠水驱、正向异常液驱等。

1.活性水驱活性水驱是在油层中注入表面活性剂水溶液的采油方法，其表面活性剂水溶液的作用如下：①降低界面张力，使残余油变为可流动油；②改变地层表面的润湿性;增加原油在水中的分散作用；③改变原油的流变性，降低原油熟度和极限剪切应力。

活性水驱所用的表面活性剂HLB为8～13，为亲油性，优先采用的是耐碱性好的表面活性剂。

一般来讲．使用复配的表面活性剂更为有效、有时还使用一些聚合物和其他助剂来提高效果。

如：联邦德国专利359355合成海水中加W=2％的羟甲基化环氧乙烷加成物、w=2％的异辛基丁基苯磺酸盐和W=4％的异丁酸．注入地层可使原油采收率达85％。

2泡沫驱利用表面活性剂发泡性配成驱油剂进行采油的方法称为泡沫驱。

泡沫驱油剂的粘度比水大．由于气阻效应，故驱油效果比水好。

常用的品种有烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基萘磺酸钠等。

如：美国专利4676316用CO2沫驱采油时，添加0．05％汉生胶生物二聚物和0．5％硫酸酯型泡沫剂，可以提高二氧化碳的穿透体积和最大压降。

3.碱水驱是使原油中的环烷酸与碱作用形成皂类表面活性剂。

这种采油方法成本低．但一般还需加入一些辅助表面活性剂更有效。

如加入NO2—C6H4—(OC3H6)n —(OC2H4)m—OH(n=3—4，m=5—10)。

4.微乳状液驱微乳液驱是EOR中的一种较先进的方法，可使原油采收率提高到80～90％，但成本较高。

它是将表面活性剂溶解到水中形成0．01～0．2μm大小的粒子，它具有热力学稳定性。

微乳状液注入地层形成段塞，溶解残留在地层孔隙中的原油，达到饱和后再分离成油相从井中采出。

国内外常用石油磺酸盐或石油磺酸盐与聚氧乙烯醚磺酸盐的复配物以及磺化甜菜碱等配制微乳状液．如：美国专利3506071石油磺酸盐：w=40％，W(烃)=1—50％，W(水介质)=9—40％，w(半极性化合物)=0．01％～5％，W(电解质)<4％。

5.增稠水驱利用增稠荆提高原油采收率，可以用部分水解聚丙烯酰胺作为注入水的增粘剂，有时也采用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐或磺酸盐以及表面活性剂混合物做增稠剂。

例如注入0．25％聚丙烯酰胺和0．05％的OP一10水溶液，可使原油采收率提高30％以上。

6.正向异常液驱正向异常液驱是一种具有特殊流变性质的液体，用作采油的注入液可提高原油采收率。

配制这种正向异常液时需要使用一些可溶于水的阴离子皂类，如硬脂酸皂、棕榈酸钠、油酸钠等。

六、三次采油用表面活性剂的研究趋向三次采油技术的发展对表面活性剂的要求越来越高, 不仅要求它具有低的油水界面张力和低吸附值,而且要求它与油藏流体配伍和廉价。

三次采油用表面活性剂的研究趋向主要有以下几个方面。

1.普通表面活性剂采油性能的强化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和牺牲剂的加入等。

1.1 表面活性剂的复配混合。

由于合适的表面活性剂复配体系不仅能产生很好的协同效应而降低体系的界面张力, 而且还能降低主表面活性剂的用量, 甚至驱油液表面活性剂的总浓度也有可能降低。

同时表面活性剂的其他性能如耐盐能力、耐温性能或吸附损耗减少等得到强化。

因此通过多种表面活性剂的合适复配混合, 可使各自优点充分发挥, 相互取长补短。

复配混合表面活性剂的种类多种多样, 可有阴离子型之间、阴离子型与非离子型、两性离子型、生物表面活性剂和氟表面活性剂之间等的复配混合。

只要选配适当, 都可有效降低油水界面张力, 提高采收率。

这方面报道很多。

1.2多种驱油方法的组合。

由于各种驱油法都有各自的优缺点, 很难完全满足不同环境下油层的驱油。

因此近年来, 提出了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。

二元复合驱目前研究较多的是碱/ 聚合物复合驱、表面活性剂/ 聚合物复合驱。

对于碱/ 聚合物复合驱,其中的碱与原油中的环烷酸类可形成皂类而自生出主要是羧酸盐类表面活性剂, 不但除去原油中的酸类,而且形成表面活性剂/ 聚合物驱的驱油体系。

由于它利用的表面活性剂是自生的, 因此成本较低, 而且与原油的配伍性好, 相溶性强。

这两种二元复合驱中的聚合物可改变驱油体系的流度比和黏度, 改善了波及系数, 特别是前者工艺简单、方法成熟和成本较低等, 具有大面积推广的条件。

三元复合驱就是表面活性剂驱、聚合物驱和碱水驱 3 种方法复合的新型技术。

这是目前较为先进的采油方法, 有许多的三元复合驱油体系已在各种油田试验区取得了显著效果, 提高采收率在20 %～35 % 。

1.3选择合适的助表面活性剂和其他助剂。

可根据助表面活性剂和其他助剂所发挥的作用、主表面活性剂的类型、介质环境、油层类型、驱油工艺等综合合理地选择, 有助于驱油液各种性能的增强, 提高驱油效率。

牺牲剂的加入还可降低驱替液中主表面活性剂的使用成本。

2.新型多功能表面活性剂的开发和选用现在单组分表面活性剂, 在其分子结构中已不再是单一亲水基团或单一的亲油基团, 而是包含有多种亲水基或亲油基的复杂分子结构。

2.1提高抗盐能力。

可在分子结构中引入非离子聚氧烷基, 或在阴离子型分子中引入阳离子型亲水基, 或引入同种或异种的另一个或多个的阴离子亲水基。

如烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐和烷基酚聚氧乙烯醚二硫酸盐, 是两类新型高效的采油用表面活性剂, 它们无需助表面活性剂即可形成稳定的微乳液, 可用于盐度为4 %～30 %油层驱油。

2.2增强耐温性能。

在分子结构中可引入非离子性基团(如聚氧乙基或聚氧丙基、氧乙基化的烷基酚基等) 的特征结构, 辅以其他合适的助剂, 都将有效地提高驱油时的耐温性能。

2.3 降低成本。

首先是选用廉价的表面活性剂,然后将其改性。

成本较低的表面活性剂主要有3类: 本质素磺酸盐类、不需加助表面活性剂的表面活性剂类和羧酸盐表面活性剂类。

最近报道的非石油磺酸盐类的高效、价廉的表面活性剂有妥尔油沥青、鼠李糖酯等。

2.4特种表面活性剂的研究: ①氟表面活性剂。

氟表面活性剂在三次采油中的应用也是一个重要研究方向。

氟表面活性剂的优异特性(即“三高”———高表面活性、高热稳定性、高化学惰性和“二憎”———憎水憎油) 以及复配性能好和用量少(复配时只需很少量的, 就能显著提高采收率) , 毒性较低或极低等优点, 使得其在石油工业特别是在三次采油中的应用日益受到重视; ②生物表面活性剂。

生物表面活性剂是一种很有潜力的驱油体系, 已得到了很快发展。

目前, 生物表面活性剂在采油中的应用已扩展到小规模成片油田, 对地面法和地下法均进行了尝试, 即用已生产好的生物表面活性剂注入地下或在岩层中就地培养微生物产生生物表面活性剂用于强化采油。

用Coryneformsp生产的生物表面活性剂可将油/ 水界面张力降至2 ×10 - 2mN/ m , 与戊醇配合可降至6 ×10 - 5 mN/ m。

由Nocardiasp (诺卡氏菌) 生产的海藻糖酯可使石油采收率增大30 %。

生物表面活性剂在大规模油田三次采油中效果到底怎样? 地下法是否会对油田地况条件造成永久性影响等问题目前仍很难给出准确答案, 但对采油用表面活性剂结构/ 性能要求的专一性以及适用条件的粗放性使生物表面活性剂在采油中的应用前景令人乐观。