浅议三元复合驱技术

张国红 张春超 李春雨

【摘 要】目前，国内老油田，如大庆油田、胜利油田等处于高含水期，每年新增可采储量不足，主体油田已经进入年产量下降的阶段，如何通过驱油技术提高老油田的采收率是目前国内采油研究热点问题。本文介绍了三元复合驱技术的驱油机理，综述了三元复合驱油体系的优缺点，以及存在问题和探索研究研究方向。

【关键词】三元复合驱；原理；优缺点；存在问题；探索方向

1976年，美国学者提出三元复合驱方法，但由于理论和工程技术问题异常复杂，至今无重大突破，国外仍处于实验室和井组试验阶段。大庆油田从1991年开始组织专业团队对三元复合驱油方法进行系统攻关，1994年开始进行先导性矿场试验，2000年开展了扩大工业性试验，2014年实现了工业化规模应用。经过30年攻关，大庆油田创新了三元复合驱油理论，自主研发出表活剂工业产品，创建了完整的工程技术体系，可在油田含水率达到98%的极限开采条件下，再提高采收率20个百分点以上。有权威资料显示，世界探明石油储量的54%（2876亿吨）储存在砂岩油藏中，依靠天然能量和水驱开发的最终采收率一般为33%，尚有约2/3不能采出，采收率每提高1个百分点相当于又找到一个大庆油田。如果全球采收率提高1个百分点，可采储量增加50多亿吨，相当于全球两年的石油消费量。

一、三元复合驱技术的驱油原理

三元复合驱使中国石油开发重大试验之一，是大庆油田最有代表性的前瞻性提高采收率解题技术。三元复合驱，即三元复合驱油技术，是指将碱、表面活性剂和聚合物按照一定比例混合后注入地层，达到提高采收率目的的一种化学驱技术，是在碱水驱和聚合物驱基础上发展起来的三次采油新技术或后三次采油技术。

1.1碱的作用：提高聚合物的稠化能力；碱与石油中的酸反应产生了表面活性剂可将油乳化，提高具有介质的粘度，使聚合物能有效的控制流体流动；碱与石油中的酸反应产生的表面活性剂可以三元复合驱中的表面活性剂产生协同效应；碱可与地层中的钙镁离子反应，或与岩石进行离子交换，起牺牲剂的作用，保护聚合物和表面活性剂；碱可以提高岩石表面的负电性，减少砂岩表面对聚合物和表面活性剂的吸附量；碱可以提高生物聚合物的生物稳定性。

1.2聚合物的作用：聚合物对驱油介质的稠化，可以减少表面活性剂和碱的扩散速率，从而减少药耗；改善了碱和表面活性剂溶液之间的流度比；聚合物可以提高碱和表面活性剂形成的水包油乳状液的稳定性，使波及系数和洗油能力有较大提高；聚合物可与地层中的钙镁离子反应，保护了表面活性剂。

1.3表面活性剂的作用：可以降低聚合物和碱之间的界面张力，使他们具有洗油能力；可以使油乳化，大大提高驱油介质的粘度；可以补充碱与石油酸反应产生的表面活性剂的不足；聚并形成油带的机理。

二、三元复合驱技术的优缺点

2.1优点

2.1.1三元复合驱油剂具有很强的驱油能力，能够驱出水驱难以驱出的重质残余原油，大幅度提高了油井的生产能力。

2.1.2三元复合驱能够改善油層的吸水界面，并在驱油过程中形成高饱和度的原油富集带，大大提高了油井的生产能力。

2.1.3降低表面活性剂的吸附量。

2.1.4该驱油体系最主要就是利用了碱与原油中某些组分的反应来产生表面活性剂，同时又解决了保持低界面张力与使用高碱浓度间的矛盾，为复合驱矿场应用提供了技术基础。

2.1.5三元复合驱试剂中碱比较廉价，它与天然有机酸形成表面活性剂，并且外加了少量的合成表面活性剂以增强其界面活性，其成本比较低。

2.2缺点

2.2.1容易造成粘度损失和乳化作用。

2.2.2容易与地层水中某些离子和粘土矿物发生反应，结垢降低渗透率，也可以造成设备腐蚀及其结构。

2.2.3对于采出液处理方面存在缺陷，容易造成管道腐蚀，尤其是强碱。

三、三元复合驱技术存在问题及探索研究方向

3.1存在问题

三元复合驱技术虽然能大幅度地提高采收率，并逐步开始工业性推广应用。但仍存在着一些问题需要进一步研究解决。

3.1.1结垢问题严重

结垢问题是三元复合驱技术发展应用的一大难题。在注入系统，碱与二氧化碳的不完全反应产物与污水的阳离子结合，在泵阀、注入泵、静混器等出结垢，这会使注入压力升高，增加能耗；在采出系统，碱可能会与油藏中的一些岩石矿物质发生化学反应，使采出液的组成变得复杂，导致井筒运行条件变差，会出现抽油杆滞后、卡泵等现象，造成抽油机井检泵周期缩短，严重影响机采井的生产时率。

3.1.2采出液破乳、处理困难

在应用三元复合驱时，体系中的各种化学剂不可避免地会在采出液中出现，碱、聚合物、表面活性剂含量升高，会使采出液粘度增加，从而悬浮固体颗粒的能力增加，再加之表面活性剂所带来的低界面张力，使得这种悬浮液具有较强的稳定性。而且这种污水在上浮或下沉时受到的阻力也会很大，致使传统的隔油池、沉降设备处理效率下降，过滤装置的堵塞几率增加。从而使采出液的破乳、处理难度加大。

3.2探索研究方向

三元复合驱体系仍处于工业性试验向工业性推广的过渡阶段，将来的发展方向是成为老油田增产的主导技术。

3.2.1等流度注入，进一步提高采收率

聚能等流度驱油方法，是针对于非均质油层在驱替过程中所出现的“窜流”现象，通过个性化地设计多轮多段塞组合的注入方式，来进一步提高采收率的方法。

3.2.2研究高效的表面活性剂，降低化学剂用量

3.2.3研制耐高温、耐盐聚合物

3.2.4合理解决结垢、破乳等问题

3.2.5由强碱向弱碱向低碱甚至无碱方向发展，减弱三元复合驱中碱带来的不足。

3.2.6合成工艺由复杂化向简单化方向发展

四、结论

我国的三原复合驱技术经过多年的研究取得了很大的发展，目前已经取得一定成绩，但是由于技术的复杂性，目前仍是世界性的高新技术，驱油机理有待进一步认识，适应不同类型油藏地质条件的新方法有待开发，围绕低成本的配方体系有待开发，任重而道远，减少石油储量损失，最大限度的提高采收率，将是油田开发工作永恒的主题。

（作者单位：1.大庆油田有限责任公司第四采油厂第四油矿七区三队；

2.大庆油田有限责任公司第四采油厂第四油矿抽保队；

3.大庆油田有限责任公司第四采油厂第四油矿902 队）