何玉莹
（大庆油田有限责任公司第六采油厂试验大队中心化验室 163000）
摘要：在油田开采中，三元复合驱是一种先进的驱油技术，能够有效提高原油采收率，不过需要结合不同的油藏环境，对表面活性剂的类型进行合理选择，以降低生产成本，提高油田的经济效益。本文结合近年来油田三元复合驱技术的应用情况，对几种不同的表面活性剂的应用与发展进行了分析和阐述。
关键词：三元复合驱；表面活性剂；应用；发展
前言：
石油作为现代社会发展中应用最为广泛的化石能源，在国家经济发展和能源安全中扮演着至关重要的角色，但是，由于石油本身的不可再生性，如何对石油资源进行最为合理、最为高效的勘探和开采，是世界各国普遍关注的问题。就我国而言，由于石油储量不高，绝大多数油田已经处于高含水、高采出阶段，采用水驱采收技术的采收率仅仅能达到40%，在这种情况下，运用三元复合驱技术，以表面活性剂来提高原油采收率就成为油田生产的关键所在。
1 三元复合驱与表面活性剂
三元复合驱是一种源自单一、二元化学驱，以多种驱替剂的协同效应为基础，产生于上世纪八十年代的强化采油技术，一般常用的驱替剂包括碱剂（A）、表面活性剂（S）以及聚合物（P），将其协同使用，即ASP三元复合驱技术。三元复合驱技术的应用能够有效提高原油采收率，实现对石油资源的充分利用，是当前许多大型油田开采中常用的驱油技术。而在实际应用中，三元复合驱技术的关键是表面活性剂的选择，需要充分考虑油藏环境的差异性，以适宜的表面活性剂，降低生产成本，提高油田企业的经济效益。
表面活性剂是一种具备固定的亲水亲油基团，能够在溶液表面定向排列的物质，加入到溶液中，能够使得溶液体系的界面状态呈现出一种显著的变化。表面活性剂的分子结构一端为亲水基团，多为极性基团，如磺酸、氨基、硫酸等，另一端则为疏水基团，多为非极性烃链。表面活性剂可以通过吸附于气液两相界面，降低水体表面的张力，也可以通过吸附在液体界面，降低油水界面的张力，其在三元复合驱技术中占据着非常关键的位置[1]。
2 三元复合驱中表面活性剂的应用与发展
在三元复合驱中，表面活性剂的应用主要体现在三个不同的方面，一是降低界面张力，存在于表面活性剂中的疏水基团能够使得油水界面的张力由原本的20-30mN/m降低到10-3mN/m，并且使得毛细管的数量大大增加，油滴更容易从岩石表面玻璃，从而有效降低残余油的饱和度，提高洗油效率；二是改变岩石润湿性，提高驱油效率。一般情况下，水湿性岩石的表面驱油效率要高于油湿性岩石，因此，通过对表面活性剂的合理选择，能够增加原油与岩石的接触，将原本的油湿性岩石转变为水湿性岩石，从而降低岩石表面的粘附作用，使得原油能够更加轻易地从岩石上剥落，进而提升原油的采收率；三是乳化机理，表面活性剂自身良好的乳化能力可以在油流动剪切作用下，将油滴剥离岩石表面，形成水包油型乳液，对流度比进行改善[2]。这里对几种常见的表面活性剂性能及发展状况进行分析。
2.1阴离子表面活性剂
（1）石油磺酸盐：若原油的芳烃含量较高，可以采用先硫化然后碱中和的方法制作石油磺酸盐，反之，则可以先进行氧化，然后磺化、碱中和，制作石油磺酸盐，其制作工艺简单，原料来源广泛，在条件合适时能够极大地降低界面张力。从目前的发展情况看，对于石油磺酸盐的研究包括以减压渣油合成的渣油磺酸盐、以生物油脂及环烷基油磺化反应后得到的非芳香性磺酸盐等，不仅产量高质量合格，而且具备良好的表面活性。
（2）烷基苯磺酸盐：这种表面活性剂主要是将烷基苯经过磺化与碱中和后得到，最终产品并非单一的物质，而是一种混合物。烷基苯磺酸盐活性剂的性质并不固定，受许多因素的影响，如烷基链的长度、支化程度、苯环上存在的其他取代基的类型和位置，以及磺酸跟自身的位置等。对于烷基苯磺酸盐的研究，得到的结论同样多种多样，例如，以滴体积法，对其表面张力等相关数据进行研究，认为伴随着烷基链支化程度的增大，表面张力减小，伴随着烷基链碳数的增加，其表面张力同样有所减小；通过对十二烷基酸盐三种同分异构体的分析和研究，认为当苯环向烷基链中间移动时，其作为表面活性剂的表面性能不断提升；通过对比分析多种二烷基苯磺酸盐，认为苯环在烷基链中的位置直接影响其产品的表面张力[3]。
2.2阳离子表面活性剂
与阴离子表面活性剂相比，阳离子表面活性剂具有更好的水溶性，一般被当做油田生产中的杀菌剂，同时其余多种聚合物都有着良好的协同作用，能够形成凝胶，也可以在适当条件下产生较高的界面活性。不过，考虑到岩石自身的负电性会使得阳离子表面活性剂吸附在岩石表面，导致其表面活性的降低甚至丢失，因此在实际应用中，通常会将其与非离子表面活性剂搭配使用。
2.3非离子表面活性剂
非离子表面活性剂的性质介于前两者之间，属于一种新型的表面活性剂，其分子结构呈现出电中性，在水溶剂中不会产生任何离子，同时具备了润湿、乳化、分散和洗涤等性能，常见的包括烷醇酰胺类和烷基酚聚氧乙烯醚类。对于非离子表面活性剂的研究，主要是针对其合成方法和影响因素的研究，相关内容并不多，而且由于这种表面活性剂的价格相对高昂，因此并没有在油田开采中得到广泛的应用。
2.4孪连表面活性剂
与其他几种表面活性剂相比，孪连表面活性剂的分子结构比较特殊，包含有两个亲水基、两个碳链以及一个联接基团，这也使得其性质相对特殊，一是容易吸附在气液表面，表面活性良好，二是容易聚成胶团，与一般的表面活性剂相比，CMC要低2-3个数量级，三是润湿性良好，四是复配性优秀，能够大幅度降低界面体系的表面张力。相关研究表明，将孪连表面活性剂应用在特高矿化度的油藏中，能够得到超低的界面张力，从而显著提高原油采收率；对于不同结构的双烷基双苯双磺酸盐表面活性剂，其CMC会随着疏水基团或者连接基团碳数的增加而降低。
2.5非离子-阴离子表面活性剂
这种活性剂的亲水性会随着温度的升高迅速下降，其原理是在较高的温度条件下，亲水基氧乙烯基团的氢键会逐渐减弱。非离子-阴离子表面活性剂是将非离子表面活性剂改性后得到的，其耐盐性和亲水性有了较大的提升，主要类型包括磷酸酯盐型、硫酸酯盐型、羧酸酯盐型、磺酸酯盐型等。对于这种表面活性剂的研究认为，在引入了非离子团后，磺酸盐型以及羧酸盐型非离子-阴离子表面活性剂可以在含钙量较高的盐水中溶解，从而对Ca2SO4垢的产生起到良好的抑制作用，而且其化学稳定性要优于其他两种表面活性剂[4]。
3 结语
总而言之，三元复合驱技术是现阶段油田开采中应用非常广泛的技术，而表面活性剂的选择和应用则在很大程度上影响了三元复合驱技术的实际效果。对此，相关技术人员应该进一步加大对表面活性剂的研究力度，对其在应用中存在的问题进行解决，从而推动我国石油工业的发展。
参考文献：
[1]程杰成,吴军政,胡俊卿.三元复合驱提高原油采收率关键理论与技术[J].石油学报,2014,35(2):310-318.
[2]徐甜.表面活性剂在油田三元复合驱的应用[J].中国化工贸易,2015,(36):197.
[3]耿杰,王海峰,杨勇,单存龙,伍晓林.大庆油田三元复合驱表面活性剂研究现状及发展方向[J].天津化工,2008,22(1):14-17.
[4]孙建锋,郭东红,郝军,等.三元复合驱中表面活性剂的应用与发展[J].石油钻采工艺,2010,32(2):113-117.