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第50卷第2期当代化工Vol.50, No.2 2021 车 2 月______________Contemporary Chemical Industry ______February, 2021三元复合驱技术的研究进展 李颖雪，兰天庆
(东北石油大学石油丨：程学院，大庆163318)
摘 要：随着开采的不断进行，在地下仍有近50%的原油储量未被开采，剩余原油含水率越来越大，开 采越来越复杂为了应对复杂的地形环境.提高经济效益，提高开采效率，三元复合驱技术（碱.聚合物'表 丨爾舌性剂）应运而生，又因注人碱的不同分为强碱元复合驱和弱碱三元复合驱，两种驱油方式各自具有不同 的优缺点，其弊害也有行之有效的处理办法在三元复合驱的实际应用中，将优势井型和优势驱油技术相结合 的手段极大地发挥了其优势，大大提高了开采效率近20%以h_
关键词：强碱二元复合驱；弱碱三元复合驱；5元复合驱技术应用
中图分类号：TE357.46 文献标识码：A 文章编号：167卜0460 ( 2021 >02-0487-05
Research Progress of ASP Flooding Technology
LI Ying-xue,LAN Tian-qing
(Institute of Petroleum Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China) Abstract: As oilfield development continues, nearly 50% of the crude oil reserves remain unexploited underground
reservoir, the remaining crude oil has high water content, and the production is becoming more and more complex. In
order to cope with the complex teirain environment, improve economic benefits and improve development efficiency,
the ASP flooding technology (alkali, polymer, surfactant) came into being, and it is divided into strong alkali ASP
flooding and weak alkali ASP flooding. In the ASP flooding, the two oil displacement methods have their own
advantages and disadvantages. In the practical application of ternary compound flooding, the combination of superior
well type and superior flooding technology has greatly exerted its advantages, which can greatly improve the recovery
efficiency by more than 20%.
Key words: Strong alkali ASP flooding ; Weak alkali ASP flooding; Application of ASP technology
我丨謂国土面积位列世界第三，油气资源十分丰 富，仍由于地层压力不够，使得油田开采难度大，出油率不高：20世纪50年代起我H开展了提高采 收率的实验研究，通过注水采油大大提高了开采效 率，甚至运用精巧的井网布置在特定油田」：可以让 采收率提高至65%以上，由此进入了世界的领先行 列，取得了阶段性的胜利1：随着时间的推移，注 水开采效率逐年降低，以如今的技术评定水驱的采 收率为31.2%，经评定后在地下还有50%以t的储 量未被开采。当前，我国油藏非均质性的特点以及 剩余原油的含水率增加，给油田开发带来了更大的 难题与挑战：一方面我们对石油的需求量仍旧日益 增大，另一方面能够像石油天然气一样广泛普及使 用的新能源技术还不够成熟：所以，如何提高采收 率，还是能源界的一个热门话题。
聚驱提高采收率的主要原理有两个，一是提高 提高了驱油的效率，第二是扩大其波及体积，实验室实验中，表面活性剂驱取得了比较好的驱油效果，但是其高昂成本使得聚合物驱不能投入大规模的生 产中。因此，=元复合驱技术应运而生，它通过运 用注入参数的优化配比解决了表面活性剂驱的成本 问 应力测试
题，提高了采收效率。如今通过三元复合驱技术 的实验攻关和配方研究对油田开发提供了技术性指 导:”。从丨994年起，大庆油田就实行了三元复合 驱T.业化的研究，发展到如今已取得突破性进展，将原油采收率提高至22%n_2017年，大庆油田三 元复合驱产油量超过了 4.0 x 106t，这超过水驱的效 率20%以上4 :
三元复合驱技术在工业化应用中，存在着面积 井网有滞留区、采注能力下降等一系列的开采难 题\同时强碱=元复合驱结垢严重，弱碱二元复 合驱配制困难，其精确度较低，这些都阻碍着三元 复合技术的应用发展。本文在介绍三元复合驱发展 历程以及如何具有针对性地解决飞元复合驱存在的
基金项目：黑龙a t自然科学甚金项目（项目编号：D2015008)
收稿日期：2Q20-05-17
作者简介：李颖雪（ 1997-)，女，黑龙江省伊春市人.2015年毕业干东北石油大学油气储运专业，研究方向：提高采收率 E-mail：w w w.843930241@qq
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弊端基础上，提出了运用水平井三元复合驱技术解 决现实开采难题。水平井和三元复合驱的结合，是 优势井型和优势驱油技术的结合f i，大幅度地提高 了在三元复合驱的实际应用中的采油效率9
1三元复合驱技术的发展
三元复合驱中的=元物质之间发生协同作用，具体表现为降低了界面张力，提高了毛细管数以及 提高了波及效率，因此采收率得以提高 '即便使 用相同的化学剂和用量，注入程序不同，三元复合 驱的驱油效果和采收率也会有较大的差距强碱三 元复合驱成本比水驱、聚合物驱高，结垢现象也较 为严重；弱碱5元复合驱的结垢能力弱于较强碱三 元复合驱，具体表现为见垢时机晚和见垢井少，但 是由于弱碱液的粉尘性，配制W难且质量得不到保 怔，对员工的身体损伤较大。因此，让三元复合驱 扬长避短，实现收益的最大化，成了〒元复合驱的 研究方向.
1.1强碱三元复合驱
强碱三元复合驱是三元间的复合反应，其中的 强碱主要是指N a O H，在丨元中强碱和油结合生成 了与表面活性剂反应的环烷酸皂：这使油水间的界 面张力减少，降低了原油中含蜡量和含胶量：强碱 与原油中的酸反应，重碳组分降低，原油的黏度降 低，轻烃比例上升，改善了原油品质在强碱=元 复合驱注人初期，主塞段油层动用比例大规模丨：升，在副塞段后期，实际动用比例呈现下降的趋势，在 注聚后期时，油层动用程度出现了最大值在三元复合驱后期阶段，波及体积被扩大的效果显箸
室内试验和现场试验都已证实，强碱（元复合职可 以把采收率提高近20% 9目前使用三元复合驱的 矿场中，基本上运用的是强碱三元复合驱的技术强碱三元复合驱中的污垢主要有两大类，一类 是地层污
垢，另一类是在金属表面聚集形成的硬污 垢：当聚合物将硅垢聚集时，钙离子和镁离子为形 成硅垢提供了外在条件，强碱三元复合体系又与储 层反应，导致渗透能力下降，采油成本增加，并在 采出端结垢"Wl与此同时，三元和地层间的反应，使得井下环境更加复杂，水环境中的胶体、细菌等 黏性物质同无机盐共同作用，与金属设备表面粘牢，形成污垢：因此强碱三元复合驱的结垢主要有〒个 阶段，第一阶段是结垢速度比较快以碳酸盐为主的 结垢初期；第二阶段是硅酸盐垢逐渐增加的结垢中
2021年2月期，垢的致密程度加大；第二阶段是硅酸盐垢含量 可超过70%的结垢后期，此时结垢速度较为缓慢 由表1可见，从内到外硅垢含量降低，碳酸盐 垢升高增大压力，提高温度，增加阳离子浓度或 降低阴离子的浓度，都可以降低结垢速度：目前主 要的除垢方法有化学除垢法和物理除垢法。一方面，化学除垢法因其操作简单、成本低廉，目前被广泛 应用于现场，但是对环境具有一定的破坏作用另 一方面，以电解除垢技术为代表的物理除垢技术发 展迅速，它可以有效地解决酸洗、添加除垢剂等传 统除垢手段带来的经济成本方面的问题。此外，电是一种清洁能源，操作效果好，除垢效率高经电解后水垢颗粒可以变得很小，被水流冲走，达到较 好的除垢效果12
表1抽油杆剥层数据分析
Table 1Sucker rod stripping data analysis
质钕分数/%
Fe2C0,CaCo?MgCO,K：()Na：0SiO：外U黄褐 1.4678.137.11 1.12 1.7410.43屮h黄褐0.0558.2717.57 1.89 3.1819.03中白1.8141.46 3.930.660.9151.24
内M黑 2.90 5.08 2.840.970.9847.24
除上述两种除垢K艺外.套管除垢也是除垢的 一种重要手段：利用钻杆提供动力，解除了地理因 素的限制，省去了复杂的T.艺流程，主要由水力除 垢T艺和化学除垢I：艺组成的套管除垢丁艺经济优 势突出，套管除垢可节省成本10万以上。再配合除 垢剂的使用，能够将套管内径恢复到以前的97%以上h\上述办法，在一定程度上解决了强碱三元复 合驱的结垢问题，对强碱三元复合驱的T业化丨用 意义深远。
1.2弱碱三元复合驱
目前对弱碱二元复合驱效率的影响因素的认识 主要有三点：第一，对弱碱三元复合体系的黏度产 生影响的是环境温度、剪切作用等客观因素；第二，对三元复合体系的黏弹的影响最大的是聚合物而非 碱或表面活性剂；第=，随着弱碱和表面活性剂的 增加，界面张力不断降低，因为其中的无机盐N a:C0，与界面上的表面活性剂和聚合物发生反应 时，界面膜强度降低，油滴史'容易聚集，因此提高 了采油效率在注人弱碱H元复合物的前置阶段，产液量下降，调堵效果明显，进入主段塞阶段后，
当代化工
第50卷第2期
产油量上升，含水量下降，说明剩余油得到了充分 的调动，驱油效果明显室内岩心试验和现场试验 已经证实，弱碱三元复合驱的驱油效果可以提高采 收率20%以上，和强碱三元复合驱效果相似l4]s 强碱三元复合驱与弱碱三元复合驱相比，具有 在相同的P Y下结垢时机早、见垢井多的缺点此外，弱碱三元复合驱对储层的伤害比强碱低，与强 碱相比，虽然弱碱降低界面张力的速度变慢，但其 降低能力没有减弱。弱碱三元体系中的表面活性剂 会被岩石吸附，导致采油效率有所降低，经济成本 较强碱=元复合驱高：越甲•进行弱碱三元复合驱，提高采收率的效果越好通过研究和现场试验，表 面活性剂质量分数为0.35%的洗油效果最佳，当含 水率达到85%时，采用弱碱三元复合驱的效率最
古15-16
同
弱碱三元复合驱的配制质量无法保证，污水无 法直接回收利用在弱碱液配置过程中粉尘和误差 都比较大，导致了无法保证配制的质量，对丁作人 员的身体有一定侵害。如今，科研人员取消水粉混 合器，采用重量法计量的方法，并改进了干粉机的 结构，优化了供水系统这改善了飞粉现象，提高 了精确度，在实际使用中，取得了较好的效果。粉 尘问题也因此有了一定程度的缓解：n :
在污水回收利用方面，弱碱=元复合驱不能达 到水驱的回注要求，所以不能够将废水注人地层中 而利用采出污水二次使用配置的弱碱三元复合溶液 的方法给污水回收利用提供了行之有效的思路，其 驱油效果好于普通污水配置的三元复合溶液18]。在 科学技术逐渐完善的未来，弱碱三元复合技术一定 会以其结垢晚、环境友好的优势成为三次采油的主 要驱油技术：
2三元复合驱提高采收率的应用
采收率是油田开发商关注的主要问题，这直接关 系着他们的经济效益。三元复合驱虽然大大地提高了 采收效率，但是利用传统的开采方式面临着厚油层驱 替效果差等难题，合理利用优势的井型和高效的驱油 技术相结合，开辟了油田开采的新纪元本文主要介 绍强碱1元复合驱优化、二元复合驱靶向输送等一系 列=元复合体系在实际生产中的应用：
2.1强碱三元复合驱优化
在目的层部位，井斜度大于85"，水平距离超 过目的层厚度10倍的水平井，具有提高泄油面积、
489加强采注能力等优点，解决了直井面临的生产困难 问题大大提高了采收效率。在现场试验后的吸 水剖面测试结果表明，在不同水平段中，相对吸入 量差异较大，层内和层间的矛盾强烈因此优势井 型和高效驱油技术的结合，要考虑井间参数的优化 并设计合适的驱油技术。一方面，井组间环境不同，
在布井时应该兼顾与直井间的采注关系，扩大波及 面积，有效动用夹层剩余油，兼顾三元溶液的有效 流入和优化水平段与油层顶部距离的原则来进行井 网优化另外通过对驱油方案和井间连通技术的优 化，达到最大的采油效果，实现最大的经济效益在布井参数优化方面：将油层性质相近适合用 同一种驱替液的油田组合到一起，从而减少层间干 扰，提高采收率。如运用“穿点烦，垂夹层”的原 则，解决夹层遮挡导致剩余原油动用困难的问题；在相邻的两口水平井中将井入靶点反向射入，以增 加井网控制面积，解决水面波及效率低的难题；遵 循井段距离适宜、层数不繁、层系厚度和级差合理 的原则进行合理划分。
在驱油技术方面：注入过程分为前置聚合物塞 段、三元主塞段、三元副塞段以及最后的后聚合物 保护塞段这4个阶段：通过实验或者数值模拟，选 择最优的注人设计方案，以某油田为例，经过数值 模拟，选择了第一阶段为0.075 P V、第二阶段为0J P V、第三阶段为0.15 P V、最后一个阶段为0.2 P V 的方案，达到了最大的驱油效率。结合油田的现实 情况，确定油田的开发阶段，使得油层驱动程度到 达合适值：
根据现场数据和实验数据进行分析，水平井组 三元复合驱效果喜人，相比于直井兰元复合驱，其 采收率提高10%以上，极大地提高了生产效益，在 专家和科技人员的预估中，水平井三元复合驱最终 会提高采收率近30%，在现场的实验中，已经达到 了 29% 12(丨：
2.2三元复合驱靶向输送
地层损耗一直制约着三元复合驱的发展，尤其 在入井附近的损耗程度最大3试验表明，三元复合 驱在二类油田中的损耗最大，表面活性剂在运输的 前端可以达到80%的损耗，碱和聚合物也达到15% 左右现阶段处理损耗的办法主要是添加牺牲剂或 者进行预冲洗。这两种办法皆不能有效解决问题，于是应用水平井技术进行的靶向输送的设想应运而 生c这种技术的主要方法是：利用高压水力将三元
李颍雪，等：三元复合驱技术的研究进展
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复合溶液直接输送到富集油区域，以解决三元损耗 问题，完成节约成本的任务^
科研人员通过对祀向通道的长度、方位和•：元 复合体系注入量进行优化后，发现运用了靶向注人 方式/pf.在距离入门45 (.m处，碱、聚合物和损耗 最大的表面活性剂的保留率分别提高了 40%、37%、50%。此外，在对角靶向和直角靶向的对比中，由于直角靶向三元复合驱具有波及的效率和面积更 高、吏大的特点，直角靶向的表现吏加优秀，与常 规三元体系相比采收率提高了 15% 23j。
高压水射流技术利用高能液体进行破岩，.H有 钻井快、割缝增产效果好的特点，对于提高单井产 能、缩短建设周期都有十分重要的意义该技术利 用定向射孔压裂进行了油藏改造，对现实生产具有 重要意义：4。水射流技术已经具有成熟的T艺技 术，并且具有成本低、无污染的特点，在三元复合
技术遇到瓶颈的情况之下，不失为一种经济高效的 采油手段25三元复合驱靶向输送，合理利用钻井、水平井技术，解决了三元复合驱中损耗的难题，为三元复合驱的现场应用提供了一种新可能。
2.3三元复合驱技术在几种特殊油田中的应用效果
超桐油田：因为超调油具有局密度、高黏度、高凝间点和低含蜡的特点，传统h主要以蒸汽#吐 的方式进行油田开采，但随着开采的推进，采油量 逐渐下降而三元复合吞吐技术和水平井技术进行 结合，一方面通过提高了蒸汽的波及面积来增加了 油层的压力，另…方面提高渗流能力，完善了开采 效果。水平井三元复合吞吐技术，以提高剩余油的 动用程度、降低原油黏度、增大孔隙系数的独冇优 势，提高了经济效益，在某油田中平均提高年收益 330万元[26
45°倾斜沙油：45°倾斜油砂储层因其倾斜角 大给开采增加了很大的闲难，采用与其倾斜角相平 行的水平进行开采，有效地减少由于重力产生的不 必要三元复合溶液的损耗。在甘肃某油H1的现场试 验中，采取水平井5元复合技术，在油层薄的基础 上，采收率也提高了 18.91% [27]〇
特高含水油田：2006年，在曲流河点坝砂体中 科研人员采取水平井三元复合驱技术进行石油开 采，也取得了可喜的成效，截止到实验结束，其采 收率提高了 27%1在剩余油分布呈现“底部水淹，顶部富集”特征的村杏岗油田的现场试验中，我们 惊喜地发现，通过水平轨迹、水平段长度、完井方
2021年2月式以及三元注入参数优化后的井网，解决了层间的 矛盾，提高了油层的动用程度，数据表明阶段采收 率提高了 29%，专家预计最终提高采收率能达到 30%以上l2gj。这两项试验的成功，解决了国内外关 于=元复合职和水平井搭配使用中的难题，这为剩余 油开采提出了新的创意，扃发了三次采油的新设想。
在几类特殊油田中，三元复合驱开采技术应用 驱油效果较好，开采率高，但是在现场应用中也要 根据现场的实际情况，貝.体问题具体分析，结合原 有的直井，合理的布置井网进行开采，以达到最大 经济效益：
3结束语
如何可以获得最大的利润，是石油开采学者研 究的主要问题，虽然与聚合物驱、水驱相比，三元 复合驱的前期投入成本较高，但在石油开采已经进 入高含水率的今天，三元复合技术以其驱油效果好、采收率高的优点成了如今的主要驱油技术手段在 三元复合驱溶液配制优化的基础之上，再配合以适 宜的井网布置和精巧的注入技术，能将剩余油的开 采效率提高近30%这种将优势井型和优势驱油技 术相结合的原油开采理念，实现了收益的最大化，应用前景十分喜人
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