驅(qū)油用表面活性劑可分為非離子型和離子型,為了增強(qiáng)表面活性劑的性能,科學(xué)工作者研究了一系列新型表面活性劑,如非離子-陰離子表面活性劑、氟表面活性劑、雙子表面活性劑、生物表面活性劑等。這些新型表面活性劑不僅具有良好的表面活性,還具有耐溫抗鹽等性能。目前,表面活性劑還存在合成工藝復(fù)雜、成本高、應(yīng)用不足等問題。為解決這些問題,需對表面活性劑分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),或?qū)⑵渑c堿、聚合物復(fù)配,成為一種很有潛力的驅(qū)油方式。
三次采油過程中,在注入水中加入一定量的表面活性劑,可降低油水界面張力,從而驅(qū)替水驅(qū)殘余油,進(jìn)一步降低剩余油飽和度,提高驅(qū)油效率。界面張力越低,降低剩余油飽和度的幅度越大,提高驅(qū)油效率和采收率的幅度就越大。表面活性劑的驅(qū)油機(jī)理可分為以下幾個(gè)方面:
(1)降低油水界面張力機(jī)理。
提高洗油效率一般通過增加毛細(xì)管準(zhǔn)數(shù)實(shí)現(xiàn), 而降低油水界面張力則是增加毛細(xì)管準(zhǔn)數(shù)的主要途徑。油水界面張力越小,則毛細(xì)管準(zhǔn)數(shù)越大,殘余油飽和度越小,驅(qū)油效率越高。
(2)乳化機(jī)理。
表面活性劑體系對原油具有較強(qiáng)的乳化能力,在水油兩相流動(dòng)剪切的條件下,能迅速將巖石表面的原油分散、剝離,形成水包油(O/W)型乳狀液,從而改善油水兩相的流度比,提高波及系數(shù)。
(3)聚并形成油帶機(jī)理。
若從地層表面洗下來的油越來越多,則它們在向前移動(dòng)時(shí)可發(fā)生相互碰撞。當(dāng)碰撞的能量克服它們之間的靜電斥力時(shí),就可聚集起來。油的聚集可形成油帶,這油帶在向前移動(dòng)時(shí),又不斷遇到分散的油聚集進(jìn)來,使油帶不斷擴(kuò)大,后從油井采出。
(4)改變巖石表面的潤濕性(潤濕反轉(zhuǎn)機(jī)理)。
研究結(jié)果表明,驅(qū)油效率與巖石的潤濕性密切相關(guān)。油濕表面導(dǎo)致驅(qū)油效率差,水濕表面導(dǎo)致驅(qū)油效率好。合適的表面活性劑,可使親油的地層表面反轉(zhuǎn)為親水表面,油對地層表面潤濕接觸角增加,油對地層表面潤濕接觸角的增加,可減小粘附功,也即提高了洗油效率。