化學驅開發現狀與前景展望

化學驅是指向注入水中加入化學劑，以改變驅替流體的物化性質及驅替流體與原油和巖石礦物之間的界面性質，從而有利于原油生產的一種采油方法?；瘜W驅主要包括聚合物驅、聚合物/表面活性劑二元復合驅、表面活性劑/聚合物/堿三元復合驅等，所使用的藥劑為聚合物、表面活性劑、堿以及其他輔助化學劑。

化學驅已成為中、高滲油田大幅度提高采收率的重要手段。2015年中國化學驅產油量超過1700×10⁴t，其中中國石油天然氣集團公司化學驅產油量近1500×10⁴t。截至2015年底，中國石油天然氣集團公司聚合物驅累計動用儲量約為10×10⁸t，提高采收率約為12.5%；復合驅累計動用儲量近1×10⁸t，提高采收率20%以上。2015年中國石油天然氣集團公司三元復合驅年產油量已超過300×10⁴t，具備替代聚合物驅成為三次采油主體技術的條件。近年來，隨著新型高效表面活性劑的研制取得突破性進展，聚合物/表面活性劑二元驅體系在無堿條件下仍能使油-水界面張力達到超低，促使二元復合驅技術取得了較快發展。目前在勝利、大慶、遼河、大港、新疆和長慶等油田開展了礦場試驗，遼河和新疆油田二元驅試驗預計提高采收率約18%。

化學驅在中國陸上油田具有廣闊的應用前景。中國第二次提高采收率潛力評價結果表明，適合聚合物驅的地質儲量為29.10×10⁸t，可提高采收率9.7%，增加可采儲量2.81×10⁸t；適合三元復合驅的地質儲量為31.30×10⁸t，可提高采收率19.2%，增加可采儲量6.00×10⁸t。

1 化學驅技術發展歷程

中國化學驅技術起步于20世紀60年代初，至今主要經歷了4個發展階段：

（1）20世紀60年代初期至20世紀70年代中期的探索階段。該階段以學習國外技術為主，以高濃度、小段塞化學驅理論為基礎，重點攻關黏性水驅和乳狀液驅，化學劑濃度高、成本高。該階段開展了一些井組規模的試驗，但針對中國油藏實際情況的化學驅主攻方向沒有明確。

（2）20世紀70年代中期至20世紀80年代末期的優選方向階段。認識到針對中國陸相沉積、非均質嚴重的儲層，應主要攻關低濃度、大段塞的化學驅技術。堿水驅、聚合物驅、表面活性劑驅等進入現場試驗，通過效果對比，明確了聚合物驅為今后主攻方向。

（3）20世紀90年代初期至今的聚合物驅階段。有針對性地開展先導試驗和工業試驗，攻關形成聚合物驅配套技術，大規模工業化的聚丙烯酰胺生產、方案設計手段、三次采油成套設備制造等完全實現了國產化，技術水平和應用規模居世界領先。

（4）21世紀初期至今的復合驅攻關階段。突破了低酸值原油不適合三元復合驅的理論束縛，實現了表面活性劑的自主生產，形成了配套工藝技術系列，在國際上率先成功實現工業化。

2 實踐與認識

2.1 化學驅驅油機理

2.1.1 波及系數與洗油效率對提高采收率的作用

化學驅提高采收率的主要機理是擴大波及系數和提高洗油效率。但對殘余油飽和度與剩余油飽和度的概念區分不夠，簡單將儲層內部含油飽和度的降低都歸因于洗油效率的增加，這樣的統計結果無形中夸大了洗油效率在提高采收率中的作用。

室內研究和礦場試驗表明：聚合物驅能夠降低水/油流度比，擴大注入水在油層中的波及系數，同時聚合物具有的黏彈性能夠提高微觀洗油效率。聚合物驅總體上以提高波及系數為主，但對于不同滲透率的儲層其作用機理有所差別，高滲層以提高洗油效率為主，低滲層以提高波及系數為主，中滲層提高波及系數和提高洗油效率都起到重要作用。

二元和三元復合驅除了具有較高的視黏度外還具備超低界面張力和乳化作用，主要作用是通過化學劑的協同作用，在擴大波及系數的基礎上充分動用中小孔隙以及孔隙表面附著的剩余油來大幅度提高采收率。依據毛細管數理論，通過增加驅替速度和驅替液黏度很難使毛細管數增加3~4個數量級，最可行的方法是降低油水界面張力到1×10^-3mN/m數量級（圖1），可以大幅降低剩余油飽和度。?

2.1.2 乳化驅油機理及適應性

乳化作用是化學復合驅中一項重要而相對復雜的驅油機理。乳狀液在滲流過程中除了起到增黏和調堵作用之外，同時還會起到提高洗油效率的作用。研究認為，乳化的強弱與表面活性劑濃度（圖2）、聚合物濃度、剪切速率以及含油飽和度等密切相關。若僅僅界面張力超低而乳化不好、或者乳狀液不穩定，則主要是提高洗油效率；若乳化能力強則主要起調堵作用?，F場試驗發現，注入O/W型乳狀液之后，從注入井到產出井的水流通道減少，水/油比降低，水的波及體積大幅提高，原油采收率也隨之增加。乳化驅油理想效果是讓高滲層形成較強的乳化，提高滲流阻力，而在低滲層不乳化或輕微乳化，實現在高滲層提高洗油效率，同時增加中、低滲層波及系數和降低剩余油飽和度。但礦場往往是低滲層的剩余油飽和度大，孔喉尺寸小，對體系的剪切速率大，更易形成乳化。常規注入方式很難達到預期效果，因此基于乳化作用的注入方式優化設計將會是復合驅礦場高效開發需要解決的問題。

2.1.3 潤濕性改變驅油機理

油濕表面洗油效率差，水濕表面洗油效率好。表面活性劑能夠改變油藏巖石表面潤濕性，選擇合適的表面活性劑，能夠將巖石表面從油濕轉變為水濕，使毛細管力成為驅替動力，降低巖石表面的黏附力，提高洗油效率，從而使油水相對滲透率向有利于油流動的方向改變。

二元和三元復合體系中表面活性劑和堿對油藏礦物表面潤濕性的影響比較復雜，包括礦物表面油滴的剝離、表面活性劑的吸附等過程。

2.2 化學驅礦場應用現狀

2.2.1 聚合物驅工業化應用效果顯著

大規模的聚合物驅工業化應用，使該技術成為中、高滲油藏開發中、后期的主體技術。目前聚合物驅應用對象正在拓展，由高滲透油層拓展至中滲透油層、砂巖油藏拓展至礫巖油藏、常溫油藏拓展至高溫高鹽油藏；聚合物類型也正在拓展，由高分子量拓展至超高分子量、中低分子量，低黏拓展至中黏、高黏，線性拓展至支化、梳形、星形、樹枝狀，親水性拓展至兩親性；聚合物配制用水也由清水拓展至污水。在常規聚合物驅技術基礎上，通過持續攻關，形成了以高濃度黏彈聚合物驅、大慶油田二類油層聚合物驅、新疆油田礫巖聚合物驅為代表的成熟工業化技術。

2.2.2 三元復合驅實現工業化應用

經過多年技術攻關和工業化試驗，三元復合驅技術基本配套，形成了表面活性劑工業化生產、驅油機理、注采工藝、采出液處理地面工程等系列技術體系。2015年工業化應用產量突破300×10⁴t，三元復合驅正逐漸成為中、高滲油藏的中、后期開發戰略接替技術。

2.2.3 二元復合驅試驗取得重要進展

目前二元復合驅在表面活性劑合成、配方研制、評價方法等方面取得了重要進展。勝利油田孤東七區、遼河油田錦16塊、新疆油田七中區等二元驅重大開發試驗效果顯著：孤東七區提高采收率16%，含水率由試驗前的98.3%最低下降到60.4%；錦16塊階段提高采收率11.7%，預計提高采收率約18%；七中區階段提高采收率12.2%，含水率由試驗前的95%最低下降到47.5%，預計提高采收率約18%。二元復合驅不僅環境相對友好，而且能夠大幅度提高采收率，是中、高滲油藏提高采收率的主要攻關方向。

3 討論與思考

3.1 注入和調整策略

3.1.1 井網井距層系優化

化學驅是高強度的驅替方式，優化井網井距層系、提高控制程度是油藏工程設計的核心。經過近50年的研究和礦場試驗（表1），形成了化學驅井網層系的優化方法。

井網部署的原則是：

（1）一般采用五點法面積井網布井，具有“點弱面強”的獨立完善注采體系。

（2）根據中國陸相油藏特點，辮狀河和三角洲的砂體展布都有限，因此化學驅井距一般約為150m、多向連通比例達80%以上。

（3）綜合考慮與水驅開發井網銜接關系，新布井井網井距均勻。

層系組合的原則是：

（1）開發層系有效厚度以約10m為宜（表2），有一定的儲量基礎和單井產量規模。

（2）開發層系內的開發單元（小層）要相對集中，各小層的地質條件應盡量相近，層間滲透率級差應盡量控制在3倍以內。

（3）開發層系的頂部和底部需具有隔層且分布穩定，隔層厚度要求在2m以上。

（4）開發層系內完善井組比例應達到80%以上，注采井井況良好。

大慶油田化學驅層系組合以3~4個小層為主（表2），避免了小層過多造成的層間干擾。

3.1.2 注入方式優化

目前已開展的聚合物驅和復合驅礦場試驗多采用籠統注入方式，雖然礦場試驗取得了比水驅提高采收率10%~20%的效果，但該注入方式尚存在一定的優化空間：

（1）聚合物驅吸入剖面調整發生反轉較早。在注聚初期，注入井吸入剖面隨著注入孔隙體積倍數的增加而得到改善，高滲透層吸水量相對減少，中、低滲透層吸水量相對增加。但當注聚量達到約0.13PV，剖面調整發生了反轉，高滲透層相對吸水量增加，中、低滲透層吸水量相對減少。剖面過早反轉直接造成化學劑相對多地進入高滲透層，導致高滲透層指進現象更為強烈（圖3）。因此，有必要在吸入剖面發生反轉之前采取措施，抑制剖面反轉。

（2）三元復合驅高、中、低滲透層注入量分配不均衡。韓培慧等通過三層不同滲透率巖心合注分采實驗，研究了三元復合體系在高、中、低滲透層的液量分配規律和驅替效果。結果表明，采用籠統注入方式，高滲透層累計注入量為設計值的近2倍，中、低滲透層累計注入量低于設計值。擴大波及體積作用未得到充分發揮，導致具有高洗油能力的三元體系大部分進入了剩余油相對較少的高滲透層，同時造成低滲透層動用程度較低。該現象在大慶油田三元復合驅礦場試驗中較為明顯。

近年來的室內機理和礦場試驗表明，化學驅注入方式的優化方法有：

（1）多段塞注入。三元復合驅段塞設計中，在化學劑用量相同的條件下，采用較高聚合物濃度的三元主段塞和段塞較小的前置聚合物調剖段塞以及濃度較高的后置聚合物保護段塞的方案是相對較經濟的。在化學劑用量、三元段塞大小相同的條件下，三元主段塞采用較高表面活性劑濃度的段塞組合能較好地提高復合驅的驅油效果，即先期注入較大量的表面活性劑對提高采收率較為有利。

（2）聚合物寬分子量注入。該方法主要針對聚合物驅，對復合驅也同樣適用。二類油層相對一類油層非均質性更強，采用分子量分布較寬的中分子量聚合物驅油，有利于聚合物分子進入二類油層中不同大小的孔隙，降低油藏不可及孔隙體積，使得高、中、低滲透油層都得到較好動用，更大幅度擴大波及體積并提高洗油效率。

（3）交替注入。主要指聚合物驅過程中的不同相對分子質量、不同質量濃度的聚合物段塞交替注入，以及三元復合驅過程中的聚合物與三元體系的交替注入。

室內實驗表明，聚合物驅采用單一段塞注入方式，低滲透層始終處于相對高壓狀態；采用交替段塞注入方式，高、低滲透層壓力交互占優，局部壓力場擾動性增強，有利于提高低滲透層的動用程度。聚合物驅交替注入方式改善開發效果明顯，較單一段塞注入方式多提高采收率3.9%，同時降低聚合物用量25%。

與目前礦場大多采用的籠統注入方式相比，高黏度聚合物段塞與低黏度三元體系交替注入，擴大波及體積作用明顯加強，低滲透層吸液量有效提高，化學劑利用率得以改善，相對籠統注入方式進一步提高采收率約5%（圖4）。該注入方式將三元體系中部分聚合物拆分出來交替注入，同時在三元體系中保留適量的聚合物。充分利用交替聚合物段塞中聚合物的增黏性來提高宏觀波及效率，使得具有超低界面張力的低黏度三元體系更多地進入中、低滲透層；同時，保留在三元段塞中的聚合物有效降低了三元體系與被驅替油相的流度比，進一步提高了所進入含油孔隙中的微觀波及效率及微觀洗油效率。

3.1.3 用量優化

化學劑用量優化是化學驅礦場實施方案的重要組成部分，優化用量對降水增油效果和經濟效益有極大影響?；瘜W驅注入方式優化中多段塞注入、聚合物寬分子量注入及交替注入等方法對化學劑用量優化均可產生積極有效的作用。研究表明，通過對堿、表面活性劑及聚合物的篩選與復配，可有效降低化學劑用量，提升化學驅的經濟效益。

（1）根據多組分加合機理，在烷基苯磺酸鹽三元體系中加入廉價的生物表面活性劑等助劑后，復合體系的界面張力穩定性較好，乳化及抗吸附能力均優于烷基苯三元體系。優化后的復合體系配方可使烷基苯的用量降低50%，堿的用量降低30%以上。

（2）采用復配堿，可進一步改善復合體系界面張力，使界面張力由10^-2~10^-1mN/m降到10^-3mN/m數量級，同時使表面活性劑的吸附量大大降低。

（3）應用具有較強抗鹽、抗堿能力的新型締合聚合物或中低分子量剛性嵌段高黏聚合物，可大大提高體系黏度，從而降低聚合物用量。

（4）室內物理模擬實驗和初步經濟估算表明，應用降低化學劑用量后的新配方比目前礦場試驗使用的配方可節省化學劑投資成本26%。

3.1.4 實時跟蹤調整

不同化學驅方法的共同特征是在注入一定量體系后，產液量降低，含水率降低，產油量明顯上升。聚合物驅的典型特征是提高采收率約10%，含水率降低約15%；聚合物/表面活性劑二元驅提高采收率約15%，含水率降低約20%；堿/表面活性劑/聚合物三元驅提高采收率約20%，含水率降低約30%?；瘜W驅試驗具有階段性強、變化快的特點，主要分為含水下降期、低含水穩定期、含水回升前期、含水回升后期和后續水驅5個階段（圖5）。需要結合各開采階段的主要矛盾，及時加強跟蹤調整，不斷優化注采結構，最大限度發揮化學體系驅油作用（表3）?

含水下降期：在保證注采平衡的前提下，優化注入參數，改善油層動用狀況。低含水穩定期：實施分注、壓裂等措施，提高注采能力，改善剖面動用，促使采出井均勻受效。含水回升前期：加大措施增注增產力度，合理調整注聚濃度，采取調剖等措施控制高滲層突破，減緩含水回升。含水回升后期：采取堵壓、細分調整等綜合措施，挖掘動用差層潛力，控制低效循環，提高經濟效益。

3.2 發展和效益

3.2.1 低油價下化學驅的經濟可行性

化學驅投資高、成本高、風險大，項目是否成功的標志就是經濟效益。中國石油天然氣集團公司對已開展的3個強堿三元復合驅重大開發試驗進行了經濟評估，并與聚合物驅進行對比（表4）。?

從建設投資看，聚合物驅地面建設單井投資約200×10⁴元，低于三元復合驅單井300×10⁴元的投資水平。地面建設中注入系統和污水處理系統建設規模大是造成三元復合驅投資水平高的主要原因。

從化學劑費用看，聚合物驅噸油所需化學劑費用約為250元，聚合物驅與三元復合驅噸油所需化學劑費用的比值一般為1:2.5。

從操作成本看，大慶油田老區水驅開采原油操作成本為400~450元/t；聚合物驅操作成本為500~550元/t；三元復合驅操作成本為650~850元/t。三元復合驅操作成本高的主要原因是由于堿的影響導致維護修理工作量大和采出水處理難度高等，其中三元復合驅噸油采出液處理費用相對聚合物驅增加67元，維護修理費增加100~250元。

從表4可以看出，中、高滲透老油田化學驅生產成本可控，低油價條件下（噸油投入1375~1975元，折算為30~45美元/桶），仍具備一定的抗風險能力。其主要原因是雖然化學驅投入大，但是提高采收率幅度也大，單井產量高，高峰期采油速度為3%~6%OOIP（原始地質儲量），此外采油及地面工程的標準化、集約化進步很大程度上攤銷了成本。

此外，隨著技術進步和強化管理，化學驅的建設投資、化學劑費用和操作成本均存在一定幅度的下降空間。如評價時聚合物價格為1.7×10⁴元/t，目前可下降到1.3×10⁴元/t，則聚合物驅的噸油化學劑費用將下降至190元。評價時烷基苯磺酸鹽為1.1×10⁴元/t（有效物含量50%）、石油磺酸鹽為0.9×10⁴元/t（有效物含量40%），由于原油價格大幅度下降，表面活性劑價格有較大的下降空間，保守估算可進一步下降30%，則三元復合驅噸油化學劑費用將下降至440元。

上述的三元復合驅均為強堿三元復合驅。在強堿三元復合驅改為弱堿三元復合驅后，在驅油效果相近的條件下，噸油地面注入系統建設費用、維護修理費和采出液處理費用等，能夠下降約300元，加上噸油化學劑費用的下降，弱堿三元復合驅噸油投入可降低至1380元。隨著無堿復合驅技術的進步，如果達到與現今強堿三元復合驅相近的驅油效果，估算噸油建設投資可下降40%，至360元；噸油化學劑費用可下降至300元；噸油操作成本可下降至350元，無堿復合驅噸油投入降低至約1000元。

目前情況下，降低強堿和弱堿三元復合驅成本提高化學驅經濟效益尤為重要。在實際礦場試驗中，在保持化學驅溶液黏度的前提下，可適當增大聚合物分子量，降低聚合物用量。同時，加快高效低成本綠色表面活性劑的研制和生產，使化學劑的成本大幅降低，進一步提高化學驅的經濟效益。

3.2.2 化學驅發展方向

中國中、高滲老油田以陸相沉積為主、非均質嚴重，擴大波及體積是大幅度提高采收率的基礎，聚合物驅仍具備較大發展空間。通過完善配套技術，進一步降低聚合物驅成本、提升礦場效益將是聚合物驅研究的重點。

歷經數十年的注水開發，主力油層普遍水洗程度高，剩余可動含油飽和度較低，剩余油賦存狀態復雜，以油膜殘留態為主。復合驅油體系不僅有較高的視黏度，而且有超低的界面張力，以驅替劑的協同效應為基礎，與聚合物驅相比，在擴大波及體積的基礎上，能夠進一步提高洗油效率。此外，目前開展了大量的聚合物驅后進一步提高采收率技術研究，但是礦場效果普遍不理想，尚未明確潛力技術方向。聚合物驅后油藏非均質程度普遍加深，對后續深度開發改善油藏非均質性提出很大挑戰。另外地下殘存的聚合物以吸附形態滯留于巖石和原油表層，阻礙了聚合物驅后的驅油劑與原油表層的接觸。一部分聚合物阻塞于低滲區域的喉道端口，端面效應也會導致存在“二次波及的難題”。

由于無堿復合驅尚在攻關階段，近期應以弱堿復合驅為工業化應用的方向。隨著表面活性劑進一步提高性能和降低成本，在去除堿后，可以將節省下來的堿成本用于增大表面活性劑濃度，實現微乳液膠束驅替。在表面活性劑類型的選擇上，以石油磺酸鹽為優，其原材料來自于石油產品，具備“注油增油”的理念，是一種廣譜、大宗、大眾化的主表面活性劑，其原料來源可控、同宗同源、相似相溶，是化學驅今后大規模工業化推廣的基礎。

3.2.3 化學驅油藏適應條件

從化學驅提高采收率篩選標準（表5）可以看出，化學驅油藏適應性非常廣泛?；瘜W驅篩選標準選擇的主要參數為油層溫度、油層滲透率、滲透率變異系數、地層原油黏度、地層水礦化度及鈣鎂離子含量等。

近年來的礦場試驗表明，不同類型油藏化學驅礦場效果差異大，其中儲層物性是影響化學驅效果的主要影響因素。經過多年的持續攻關，目前僅有以大慶油田一/二類儲層為代表的整裝油藏和新疆油田礫巖油藏，形成的化學驅技術相對成熟配套。對于滲透率小于50mD的油藏，聚合物與儲層孔喉的匹配性較差，化學體系注入過程中存在注入壓力高、產出液量降低明顯的問題，此外該類油藏化學劑吸附大、色譜分離嚴重也影響了化學驅的效果。對于滲透率變異系數，聚合物驅在0.72附近、復合驅在0.65附近，提高采收率幅度最大；對于小于0.5比較均質和大于0.9非均質嚴重的油藏條件，提高采收率幅度相對較小，對于該類儲層條件，化學驅尚需攻關完善。對于渤海灣為代表的斷塊型油藏，由于注采井點損失率高、多薄差層，化學驅控制程度普遍小于60%，該類油藏聚合物驅提高采收率為6%~8%，復合驅提高采收率小于15%。對于高溫高鹽油藏，如溫度高于90℃和二價離子含量超過500mg/L的油藏條件，由于聚合物和表面活性劑易水解和降解，化學驅技術尚不成熟。以上幾類油藏已經成為化學驅后續攻關和試驗的重點。

3.2.4 化學驅對環境的影響

隨著化學驅的規模應用，化學劑對環境的影響日益得到人們的重視。聚丙烯酰胺對動植物無毒性，對環境影響也很小，但丙烯酰胺（AM）單體對生態環境和人類健康有一定危害，在聚丙烯酰胺生產過程中嚴格控制丙烯酰胺（AM）單體含量，在現場質量檢測中嚴格控制產品質量，確保丙烯酰胺（AM）單體含量控制在行業質量標準以內（濃度<0.05%）；表面活性劑對環境的影響與其類型有關，石油磺酸鹽表面活性劑原料主要來自于煉廠減線餾分油及渣油，生產過程可控，對環境影響相對小，烷基苯磺酸鹽表面活性劑來自于煉廠化工產品重烷基苯，其對環境有一定影響，而植物類表面活性劑成分多樣，生產工藝復雜，其環境影響尚待進一步評價。

強堿和弱堿（NaOH或Na₂CO₃）對油藏和環境都有一定影響：堿和儲層表面產生化學作用，長期溶蝕巖石礦物破壞儲層，對認識儲層和進一步提高采收率有影響；對地表環境的影響主要表現在堿土化，使土粒分散、濕時泥濘、干時板結，影響各類植物根系吸收養分。堿性環境（pH值>9.5）會對微生物、動物造成影響，嚴重時造成魚類等動物死亡，部分破壞土壤結構。因此要進一步加強化學劑對環境的影響研究，努力實現化學驅無堿化，全面推廣地面全密閉流程生產，確?；瘜W驅試驗及工業化應用環境綠色友好。

4 低油價的應對策略

4.1 “二三結合”提高化學驅整體效益

近年來，中國石油天然氣集團公司在大慶長垣、新疆克拉瑪依礫巖等老油田實施以深部調驅為主要手段的“二次開發”工程，基本解決了如何在老油田上建立新系統以及如何在新系統上完善水驅等問題，但對于如何使這套新系統能最經濟、最高效地發揮全部潛能，即充分利用此套系統最大限度地提高采收率這一“二次開發”的終極目標，仍需不斷探索。

“二三結合”指二次開發和三次采油相結合，其技術內涵是充分利用二次開發階段的大規模投資，重構地下認識體系，重建井網結構，重組地面工藝流程，重新構建老油田新的開發體系（圖6）。這套全新的開發系統要承擔二次采油和三次采油的雙重任務，達到大幅度提高油田最終采收率，最大限度地獲取地下石油資源，實現總體經濟效益最大化的目的。

不同類型油藏“二三結合”可行性分析表明，中高滲油藏水驅、深部調驅和化學驅組合的“二三結合”模式是目前最現實的潛力。中高滲透油藏物性好，儲量豐度高，砂體發育穩定，注采連通關系好，是優質開發儲量，且地面、地下設施相對配套，低油價下具備較強的抗風險能力，此外近年來深部調驅和化學驅技術的成功實踐進一步拓展了“二三結合”的應用空間?！岸Y合”模式可進一步大幅度降低開發成本，提升經濟效益。其具體做法是在二次開發階段即應用后期三次采油的密井網，用一次規模井網調整替代以往需要的二次井網部署，降低鉆井和地面投資，并利用密井網更精細地重構地下認識體系，重建井網結構、重組地面工藝流程。進行大劑量的深部調剖（驅），充分挖掘水驅潛力，二次開發水驅階段總計提高采收率5%~8%。在二次開發改善水驅有效解決儲層非均質性的基礎上，利用現有系統適時轉入化學驅，可進一步提高采收率8%~20%，同時通過二次開發井網完善、地面流程重組可降低化學驅約1/3的成本。通過“二三結合”，合計提高采收率13%~28%，能夠最大幅度提高采收率，提高油田開發的整體效益。

目前以大慶長垣二類油層為代表的整裝油藏和新疆中、高滲礫巖油藏的“二三結合”化學驅技術已基本成熟，具備工業化應用的條件。渤海灣斷塊油藏、中低滲透油藏、高溫高鹽油藏的“二三結合”化學驅技術尚有待完善。此外“二三結合”過程中，水驅、深部調驅、化學驅的銜接時機、銜接方式等關鍵問題，有待研發并形成模式。

4.2 以盆地油區為單元建立化學劑工業化生產體系

大慶油田化學驅實現工業化的重要原因之一，是形成了自主知識產權的配套化學劑生產體系。

（1）研發：大慶油田勘探開發研究院和大慶煉化公司在引進、消化、吸收國外聚合物技術的基礎上，自主創新研制了系列分子量的HPAM產品，并實現工業化生產；以大慶油田勘探開發研究院、撫順石化公司洗化廠、大慶化工集團東昊公司為主，研制出適合強堿三元驅的重烷基苯磺酸鹽；以中國石油勘探開發研究院、大慶油田勘探開發研究院和大慶煉化公司為主，研制出適合弱堿三元驅的石油磺酸鹽體系。

（2）生產：大慶煉化公司工業生產不同規格的聚合物產品，滿足大慶油田不同油藏條件下聚合物驅、三元復合驅的需求，已形成年產25×10⁴t HPAM能力；大慶油田化工集團東昊公司形成了年產6×10⁴t重烷基苯磺酸鹽能力，保障了大慶油田強堿三元驅的推廣應用；大慶煉化公司應用自產餾分油磺化，形成了年產12×10⁴t石油磺酸鹽能力，為弱堿三元驅應用奠定了基礎。

建立具有自主知識產權的化學劑生產體系，能夠針對各油田的具體情況生產適用的化學劑產品，同時大幅度降低采購價格，如大慶煉化公司生產的供給大慶油田的石油磺酸鹽價格約為1.0×10⁴元/t，而其他油田從外部采購的價格約為1.5×10⁴元/t。通過控制主要化學劑的生產，能夠降低化學劑在總投資中的比例，提高經濟效益。

化學劑工業化生產體系的建設過程中，應遵循化學劑普適性和個性化建設并重的原則。各盆地以個性化化學劑建設為主，由于不同盆地原油性質差別較大，同一盆地原油“同宗同源、相似相溶”，因此應針對盆地、油區建立石油磺酸鹽表面活性劑生產體系，以適應各盆地、油區原油、注入水、油藏性質的要求。吉林油田可依托大慶油田目前已經建立的生產體系；遼河、大港、華北、冀東油田可依托遼河、大港油田建立聚合物、表面活性劑的生產體系；新疆、塔里木、吐哈油田可依托新疆油田/克拉瑪依石化公司建立化學劑生產體系。中國石油勘探開發研究院等科研院所以探索高性價比的普適性化學劑為目標，與各盆地油區的個性化化學劑復配，進一步改善配方性能，降低化學驅成本，提升礦場效果和效益。

4.3 加強聚合物/表面活性劑二元驅工業試驗及配套技術攻關

相對聚合物驅和三元復合驅，聚/表二元驅具備技術、經濟和環保的多重優勢，是化學驅技術的重要發展方向。通過近10年的持續攻關，在高效二元驅油體系、油藏工程方案設計和地面注采工藝方面取得重要進展，遼河油田錦16塊和新疆油田七中區二元驅工業試驗展現顯著效果，預計提高采收率約為18%。目前尚需進一步攻關完善以下關鍵技術問題：

（1）二元驅油機理和滲流規律認識尚待深化。傳統觀點認為相對聚合物驅，二元驅降低油水界面張力是最主要的驅油機理。近年來室內實驗和礦場試驗均發現，乳化或微乳液驅油機理對提高采收率的貢獻比較大，驅油效果好的實驗或試驗，在采出端均見到明顯的乳化現象，且驅油效果和乳化程度存在較強的正相關關系。單純強調低界面張力的觀點有失偏頗，優化驅油體系的過程中，應樹立低張力和乳化驅油機理并重的原則。

（2）需進一步優化驅油體系。石油磺酸鹽體系在當前階段，仍是二元驅用的主表面活性劑，但在無堿條件下界面性能和乳化性能有待提高，且工業產品仍有降低成本的需求；甜菜堿體系效果好但成本高，目前主要用于提升石油磺酸鹽效果的配劑，有待研發新體系、進一步優化工業放大技術進而降低成本。

（3）二元驅地面和注采等配套技術有待完善。目前的工藝更類似一種簡化的三元驅配套工藝，如能發展成為類似聚合物驅的配套工藝，則建設費用和操作成本較三元驅可減少約50%。

上述諸多技術問題的重中之重仍是高效、廉價、環保二元驅油體系的研制，力爭通過進一步攻關完善，在“十三五”（2016—2020年）末期，聚合物/表面活性劑二元驅能夠發展成為一種替代聚合物驅和三元驅的工業推廣技術。

4.4 全面推動化學驅地面工程標準化建設

化學驅試驗投資統計表明，地面工程投資約占總投資1/3以上，因此要在低油價下保持化學驅的投資回報率，降低地面工程投資是一項重要的措施?；瘜W驅地面工程應全面推動標準化工作，遵循標準化設計、模塊化建設、市場化運作和信息化管理原則：

（1）標準化工程設計。針對化學驅中同類型的站場、裝置和設施，設計出技術先進、通用性強、可重復使用的系列化設計文件，實現化學驅地面工程設計內容、建設標準和建設形式的協調和統一，減少非標設備的使用，降低設備的投資，同時也降低設備對化學劑性能的影響。

（2）化學驅設備的模塊化和撬裝化，設備重復利用?；瘜W劑注入一般持續5~7年，注入結束后模塊化設備可以在新區塊繼續使用，提高了利用率；撬裝化使建設周期變短，設備易于維護，調試、操作簡單。

（3）市場化運作?；瘜W驅地面設備的設計、制造、安裝及調試等采取市場招標的形式，充分利用市場的競爭優勢，優選高性價比的設備，進一步控制地面工程投資。

（4）生產管理信息化。運行數據自動采集并實時傳輸，利用信息管理平臺實現遠程監控，提高管理和運行效率。

大慶油田三元復合驅通過優化地面流程和注入工藝，創新形成了“集中配制、分散注入”的配注工藝，與原工藝相比占地面積減少50%以上，投資降低30%，優化地面工程設計，可以大幅度降低地面建設投資成本，從而提高化學驅經濟效益。

4.5 加強不同類型油藏化學驅試驗

與水驅相比，化學驅成本相對較高，但是低成本一直是化學驅技術的追求目標?；瘜W驅技術從礦場試驗到工業化推廣需要10年以上的持續攻關，才能形成油田提高采收率主體技術。如果在低油價下停止化學驅試驗，則10年后技術出現斷層，不利于化學驅技術的推廣應用，不能實現可持續發展，更不會取得較好的經濟效益。在低油價下開展化學驅試驗和攻關，使化學驅技術在低油價下具有較好的經濟效益，能夠更好地控制化學驅投資成本，提高化學驅工業化推廣的經濟效益。目前化學驅的發展趨勢是從大慶油田到其他油田、從砂巖油藏到礫巖油藏、從中高滲透油藏到中低滲透油藏，化學驅試驗的油藏條件越來越復雜，需要進行礦場試驗來檢驗不同類型油藏、不同驅替方式、不同化學劑的效果。通過5~10年的試驗，使化學驅技術能夠在不同類型油藏達到工業化應用的程度。

4.6 加強化學驅全生命周期技術經濟綜合評價

目前絕大多數的化學驅試驗，在技術上要求聚合物驅提高采收率10%以上，復合驅提高采收率18%以上，在經濟上要求稅后內部收益率8%以上，下一步將加強全生命周期技術經濟綜合評價。

全生命周期技術經濟綜合評價，能夠科學真實反映項目效益狀況，全方位評價項目總體效益，為決策提供重要參考。采用增量法客觀評價化學驅項目的經濟效益，并從項目增加可采儲量所節約的勘探成本、項目帶來的全產業鏈效益，綜合評價轉變開發方式所帶來的經濟效益。綜合評價必須重視環節和整體效益，從立項到方案研究制定，從運行過程到實施效果，從項目自身經濟效益、全產業鏈效益和社會效益，實施全生命周期評價，為油田重大項目的經濟有效運行提供科學可靠的依據。

4.7 全面推行全生命周期項目管理模式

重大項目的全生命周期是指項目從建設、運行到經濟廢棄的整個過程。全生命周期的起點為項目建設起點，終點為通過經濟極限指標研究所確定的項目廢棄年限。全生命周期項目管理有助于寫實項目全過程，科學系統地評價技術本身的可行性和經濟性。由于不限制開發期限，按全生命周期管理編制開發方案，時間跨度長、涉及面廣，而且需要全面分析各種信息和數據，再根據市場和利益相關者的需求，合理確定油田或區塊的總體目標及價值。管理過程一體化，打破項目階段界面，以全生命周期規劃方案為依據，建立全過程控制機制，嚴格按照試注、先導試驗、擴大試驗、工業性試驗和工業化推廣的程序有序推進；管理要素一體化，對實施過程中的投資、成本等統籌考慮，避免各自為政交叉管理，影響項目順利實施。設立專項經費，?？顚Ｓ?，并與科技攻關、產能建設和二次開發相結合；參與方一體化，即統一調配設計、建設、運營、管理等參與單位，保障正常生產運行。

5 結論

（1）化學驅在理論認識和關鍵技術上取得了重要突破，配套技術日益成熟，科技進步推動了化學驅的工業化應用進程，技術經濟效果顯著。

（2）低油價下，聚合物驅適應性強，復合驅面臨嚴峻挑戰，技術創新和管理提升是化學驅規模有效應用的關鍵環節。

（3）環境對化學驅技術發展的影響日益加大，未來化學驅將向無堿二元復合驅方向發展，其技術瓶頸是高效、環保驅油體系的研發。

（4）化學驅對中高滲油藏轉變開發方式、調整產量結構起到了關鍵作用，在國內外類似油藏具備廣闊應用前景。

版權聲明|來源：《石油學報》；作者：廖廣志等；版權歸原作者所有。

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