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复合体系驱油性能动态规律与优化策略研究

一、引言

1.1研究背景与意义

石油作为全球最重要的能源资源之一，在现代工业和社会发展中扮演着不可替代的角色。然而，随着全球经济的快速发展和能源需求的持续增长，石油资源的供需矛盾日益突出。据知名能源咨询公司RystadEnergy发布的必威体育精装版调研结果显示，2023年全球可采石油储量为1.536万亿桶，且这一数据与往期相比有所减少。在石油资源分布不均的情况下，提高原油采收率成为了全球石油行业关注的焦点。

目前，常规的水驱开采方式在许多油田已进入中后期，采收率提升空间有限。而复合体系驱油作为一种重要的三次采油技术，通过将多种化学剂组合使用，能够发挥各组分的协同效应，有效提高原油采收率。例如，ASP三元（碱、表面活性剂和聚合物）复合驱，既具有较高的粘度又能与原油形成超低界面张力，在扩大波及范围、提高驱替效率的同时，也提高洗油效率，能改善水驱的“指进”“突进”和油的“圈捕”，从而增加原油产量和提高采收率。大庆油田矿场试验表明，聚合物驱比水驱提高原油采收率10％以上，而三元复合驱可比水驱提高原油采收率20％以上。

深入研究复合体系性能在驱油过程中的动态规律具有极其重要的意义。一方面，有助于揭示复合体系驱油的内在机理，为优化复合体系配方和驱油工艺提供科学依据；另一方面，对于提高石油资源利用率、延长油田开采寿命、保障国家能源安全以及降低对进口石油的依赖等方面都具有深远的影响。

1.2国内外研究现状

在国外，复合体系驱油技术的研究起步较早。自20世纪中叶起，美国、加拿大等国家就开始了相关的探索工作。早期主要集中在单一化学剂驱油的研究，随着技术的发展和对提高采收率需求的增加，逐渐转向复合体系驱油的研究。例如，在表面活性剂驱油方面，对不同类型表面活性剂的性能和作用机制进行了大量研究，包括阴离子、阳离子和非离子表面活性剂等；在聚合物驱油研究中，对聚合物的分子结构、溶液性质以及在油藏条件下的稳定性等进行了深入探讨。同时，国外也开展了许多现场试验，积累了丰富的实践经验，如在一些大型油田实施了复合体系驱油项目，对驱油效果和经济效益进行了评估。

国内对复合体系驱油技术的研究始于20世纪70年代末80年代初。经过多年的发展，在理论研究和现场应用方面都取得了显著成果。在理论研究上，对复合体系中各化学剂之间的相互作用、协同效应以及驱油机理等进行了深入分析。例如，研究发现复合体系中的碱可以与原油中的酸性物质反应，生成表面活性物质，进一步降低油水界面张力；表面活性剂能够改变岩石表面的润湿性，提高洗油效率；聚合物则可以增加驱替液的粘度，改善流度比，扩大波及体积。在现场应用方面，大庆油田在三元复合驱技术上取得了重大突破，实现了大规模工业化应用，大幅度提高了原油采收率；此外，国内其他油田如胜利油田、辽河油田等也开展了相关的试验和应用工作，针对各自油田的地质特点，研发了适合的复合体系驱油技术。

然而，当前的研究仍存在一些不足与空白。在复合体系性能的动态研究方面，对驱油过程中复合体系各组分的浓度变化、性能演变以及与油藏岩石和流体的相互作用随时间和空间的动态变化规律研究还不够深入。在实际应用中，复合体系驱油还面临着一些挑战，如化学剂的成本较高、对油藏条件的适应性有限、采出液处理难度大等问题，这些都需要进一步的研究和解决。

1.3研究内容与方法

本研究的主要内容包括以下几个方面：首先，对复合体系的组成和性质进行深入分析，研究不同化学剂的种类、浓度以及配方对复合体系性能的影响；其次，通过实验研究复合体系在驱油过程中的动态变化规律，包括界面张力、粘度、吸附滞留等性能随驱替时间和距离的变化；再者，利用数值模拟方法建立复合体系驱油的数学模型，模拟不同条件下复合体系在油藏中的运移和驱油效果，分析各种因素对驱油效率的影响；最后，结合实验和模拟结果，探讨提高复合体系驱油效果的优化策略和方法。

为实现上述研究内容，本研究将采用多种研究方法相结合。实验研究方面，通过室内物理模拟实验，制作与实际油藏非均质特征和岩石胶结状况相似的人造岩心模型，利用平流泵、压力传感器等仪器设备，开展复合体系驱油实验，测定复合体系在驱油过程中的各项性能参数。数值模拟方面，运用专业的油藏数值模拟软件，建立考虑复合体系各组分运移、吸附、反应等过程的数学模型，模拟复合体系在油藏中的驱替过程，预测驱油效果。理论分析方面，结合物理化学、渗流力学等学科知识，对实验和模拟结果进行深入分析，揭示复合体系性能在驱油过程中的动态规律和驱油机理。

二、复合体系驱油基本原理

2.1复合体系组成与作用机制

复合体系通常由碱、表面活性剂和聚合物等多种化学剂组成。这些成分在驱油过程中各自发挥独特作用，相互协同，共同提高原油采收率。

碱在复合体系中主要起到与原油中的