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摘要：在化学驱油过程中，驱油体系内含有各种化学剂。这些化学剂与油层的岩石之间发生相互作用，化学剂在各相中的分配及化学反应，都会影响到物理化学渗流的机理和规律；在复合体系驱油中的物理化学作用更复杂，化学剂之间还会相互制约、相互影响。因此，本文对复合体系驱油物理化学渗流机理进行简要的分析。
关键词：复合体系 驱油 物理 化学 渗流机理
在化学驱油过程中，驱油体系内含有各种化学剂。这些化学剂与油层的岩石之间发生相互作用，化学剂在各相中的分配及化学反应，都会影响到物理化学渗流的机理和规律；在复合体系驱油中的物理化学作用更复杂，化学剂之间还会相互制约、相互影响。
一.复合体系
化学驱油过程中，把非单一化学剂驱油体系统称之为复合系，如碱-表面活性剂、碱-聚合物等两种化学剂的复配体系为二元复合体系，而碱、表面活性剂和聚合物三种化学剂的复则称为三元复合体系。复配体系中所用的碱剂有碳酸钠、氢氧钠等；表面活性剂一般用阴离子的石油磺酸盐或羧酸盐，也有将阴离子表面活性剂与非离子型表面活性剂复配使用。聚合物则常用部分水解聚丙烯酰胺。二元复合驱通常指碱―表面活性剂、碱-聚合物或表面活性剂-聚合物的驱油过程。当前一般使用的三元复合体系属于无醇的表面活性剂稀体系，表面活性剂的含量通常以下。表面活性剂可以降低油-水界面张力，改变油-水界面膜的性质，促使残余油流动。碱与原油中的活性组分相互作用，生成某种新的表面活性剂。与注入的表面活性剂相比，这种新的就地生成的表面活性剂，其成分和性质都有差别，可以与注入的表面活性剂协同发挥作用。同时，在生成表面活性剂时，也会引起微环境的扰动，促使乳状液的形成。碱剂又可以与水中的2价正离子作用，减少表面活性剂在地层中的消耗。另外，碱可以引起地层孔隙介质润湿性反转。聚合物的加入可以增加复合体系的粘弹性和界面粘度，提高驱替液的流度控制能力和携油能力。复合体系中，由于聚合物在油层孔道上的吸附，减少了碱和表面活性剂与岩石孔道的接触，可最大限度地减少因碱和表面活性剂与地层岩石反应的消耗。在复合体系中加入聚合物还可以在一定程度上抑制粘土膨胀迁移。
碱、聚合物、表面活性剂三种化学剂中无论哪一种单独用于驱油时，均可不同程度地提高石油采收率，但均不如复配体系的效果好。实验证明，碱-聚合物的二元复合驱提高石油采收率幅度比两者单独使用的要高，而每增加1桶油，化學剂的成本比普通化学驱要低。这首先因为采收率不仅是受界面张力、流度、波及面积等单因素控制影响的指标，而且它是一个由各种因素综合协调作用的最终结果。其次，上述化学剂在复配体系中的协同效应也是一个明显影响采收率的重要因素。复合体系的配方是影响采收率和经济效益的重要环节，所以筛选最佳复合体系配方是复合驱成功与否的重要关键之一。
二.复合体系驱油渗流机理
1.二元体系驱油渗流机理
在上述碱和聚合物复配体系驱低酸值油渗流过程中，可以看到明显的残余油乳化呈水包油乳状液。并且，在流动中油珠变形能力很强，甚至可观察到有局部混相的情况。对于高酸值原油，这个配方也可以达到局部混相的程度。如果碱浓度降低，例如1%Na2CO3的碱-聚合物体系，只能达到乳化原油的程度，未发现局部混相现象。如无碱剂只是聚合物驱，则无乳化现象，只有少数油珠分散。碱-聚合物复合驱的渗流机理，包括残余油乳化、油珠变形，以夹带运移为主。由于油珠变形能力强，而贾敏效应较弱，油流畅通，甚至还可产生局部混相。这说明在碱-聚合物体系驱油时，在适宜配方情况下，可以达到很好的驱油效果。局部混相说明油水的界面张力很低，油珠变形能力强则表明界面张力低和剪切应力大，这种协同效应是单独碱驱或聚合物驱所不可能达到的。
2.三元体系驱油渗流机理
①亲水多孔介质中复合体系驱油渗流机理
对于三元复合体系驱油渗流机理已进行了一些研究工作。由于它属于表面活性剂稀体系，界面张力还没有降低到能与油混相的程度，残余油的启动和渗流机理，原则上还只限于油滴变形和乳化的范畴。
在亲水模型中，水驱残余油分布在未被水波及的孔隙群中，或被水波及的孔喉比较大的孔隙和孔隙群中。当复合体系注入后，与残余油接触，由于与油的界面张力降低，残余油珠即变形，拉伸或继而乳化。对某些高酸值原油，乳化程度更大，被驱替液夹带运移，油珠经改变形态和相应的所受阻力，可以很容易地通过喉道，以各种形态被夹带向前运动。在渗流过程中，残余油珠的变形，主要受两种力的影响。一种是驱替液的剪切应力，它与相对运动速度和界面粘度有关。另一种是驱替液与油的界面张力。这个问题将在下面详细讨论。当剪切力大于界面张力的影响时，拉长的油丝就发生断裂，形成水包油珠，被驱替液夹带流动。当界面张力非常低时，即使流体只有很小的挠动，产生很小的相对运动，也会产生乳化。乳化的油珠，可以通过更小的孔隙喉道。
实验观察到，乳化过程并不是完全可逆的，只要界面张力瞬时达到超低，就产生乳化，即使瞬时过后，界面张力又有所上升，乳化了的油珠也不易聚并。因此，瞬时界面张力值对残余油的乳化是重要的。
当注入段塞太小时，化学剂被完全吸附，驱替过程就变成水驱油的状况，原来被启动的油就又重新被滞留下来，只是改变了残余油被捕集的地方。
聚合物的加入增加了水相的粘度和油与水间的界面粘度，既控制了水的流度，又增加了驱替液的携油能力，这些都有利于采收率的提高。
复合体系的驱油效率比单一的化学剂驱效率要高，比胶束微乳液驱油效率低一些，但是由于它的成本低，综合效益还是比较好的，是最有前景的驱油技术。
②在亲油的多孔介质中，复合体系驱油渗流机理
水驱残余油以油膜形态存在于孔道表面或小孔道中，当复合体系注入后，与残油接触，使附着于孔道表面的残余油膜变形，沿孔道表面流动。从岩石颗粒延伸下来的条带状或丝状的油搭在下游的颗粒上，形成油桥，油桥可以断裂，也可重新接通。从颗粒上延伸下来的油丝，也可在液流中摆动或断裂。当复合体系继续注入时，残余油被乳化为油包水型乳状液，沿孔道表面流动，或形成油桥流动。乳状液可被复合体系夹带，成团状流动。复合体系流动时，可带动孔道表面的乳状液流动。油包水型乳状液可聚并汇合成大面积的乳状液区。油包水型乳状液粘度较大，促使复合体系进入小孔道中或绕流区，驱动这些地方的油，改善波及效率和驱油效率。某些高酸值原油，乳化的程度更大，并且形成一些多重乳状液。
复合驱过程中的物理化学作用非常复杂，有很多机理还没有被人们所认识，还需要继续深入研究，以便更好地掌握和不断改善复合驱技术。
关键词：复合体系 驱油 物理 化学 渗流机理
在化学驱油过程中，驱油体系内含有各种化学剂。这些化学剂与油层的岩石之间发生相互作用，化学剂在各相中的分配及化学反应，都会影响到物理化学渗流的机理和规律；在复合体系驱油中的物理化学作用更复杂，化学剂之间还会相互制约、相互影响。
一.复合体系
化学驱油过程中，把非单一化学剂驱油体系统称之为复合系，如碱-表面活性剂、碱-聚合物等两种化学剂的复配体系为二元复合体系，而碱、表面活性剂和聚合物三种化学剂的复则称为三元复合体系。复配体系中所用的碱剂有碳酸钠、氢氧钠等；表面活性剂一般用阴离子的石油磺酸盐或羧酸盐，也有将阴离子表面活性剂与非离子型表面活性剂复配使用。聚合物则常用部分水解聚丙烯酰胺。二元复合驱通常指碱―表面活性剂、碱-聚合物或表面活性剂-聚合物的驱油过程。当前一般使用的三元复合体系属于无醇的表面活性剂稀体系，表面活性剂的含量通常以下。表面活性剂可以降低油-水界面张力，改变油-水界面膜的性质，促使残余油流动。碱与原油中的活性组分相互作用，生成某种新的表面活性剂。与注入的表面活性剂相比，这种新的就地生成的表面活性剂，其成分和性质都有差别，可以与注入的表面活性剂协同发挥作用。同时，在生成表面活性剂时，也会引起微环境的扰动，促使乳状液的形成。碱剂又可以与水中的2价正离子作用，减少表面活性剂在地层中的消耗。另外，碱可以引起地层孔隙介质润湿性反转。聚合物的加入可以增加复合体系的粘弹性和界面粘度，提高驱替液的流度控制能力和携油能力。复合体系中，由于聚合物在油层孔道上的吸附，减少了碱和表面活性剂与岩石孔道的接触，可最大限度地减少因碱和表面活性剂与地层岩石反应的消耗。在复合体系中加入聚合物还可以在一定程度上抑制粘土膨胀迁移。
碱、聚合物、表面活性剂三种化学剂中无论哪一种单独用于驱油时，均可不同程度地提高石油采收率，但均不如复配体系的效果好。实验证明，碱-聚合物的二元复合驱提高石油采收率幅度比两者单独使用的要高，而每增加1桶油，化學剂的成本比普通化学驱要低。这首先因为采收率不仅是受界面张力、流度、波及面积等单因素控制影响的指标，而且它是一个由各种因素综合协调作用的最终结果。其次，上述化学剂在复配体系中的协同效应也是一个明显影响采收率的重要因素。复合体系的配方是影响采收率和经济效益的重要环节，所以筛选最佳复合体系配方是复合驱成功与否的重要关键之一。
二.复合体系驱油渗流机理
1.二元体系驱油渗流机理
在上述碱和聚合物复配体系驱低酸值油渗流过程中，可以看到明显的残余油乳化呈水包油乳状液。并且，在流动中油珠变形能力很强，甚至可观察到有局部混相的情况。对于高酸值原油，这个配方也可以达到局部混相的程度。如果碱浓度降低，例如1%Na2CO3的碱-聚合物体系，只能达到乳化原油的程度，未发现局部混相现象。如无碱剂只是聚合物驱，则无乳化现象，只有少数油珠分散。碱-聚合物复合驱的渗流机理，包括残余油乳化、油珠变形，以夹带运移为主。由于油珠变形能力强，而贾敏效应较弱，油流畅通，甚至还可产生局部混相。这说明在碱-聚合物体系驱油时，在适宜配方情况下，可以达到很好的驱油效果。局部混相说明油水的界面张力很低，油珠变形能力强则表明界面张力低和剪切应力大，这种协同效应是单独碱驱或聚合物驱所不可能达到的。
2.三元体系驱油渗流机理
①亲水多孔介质中复合体系驱油渗流机理
对于三元复合体系驱油渗流机理已进行了一些研究工作。由于它属于表面活性剂稀体系，界面张力还没有降低到能与油混相的程度，残余油的启动和渗流机理，原则上还只限于油滴变形和乳化的范畴。
在亲水模型中，水驱残余油分布在未被水波及的孔隙群中，或被水波及的孔喉比较大的孔隙和孔隙群中。当复合体系注入后，与残余油接触，由于与油的界面张力降低，残余油珠即变形，拉伸或继而乳化。对某些高酸值原油，乳化程度更大，被驱替液夹带运移，油珠经改变形态和相应的所受阻力，可以很容易地通过喉道，以各种形态被夹带向前运动。在渗流过程中，残余油珠的变形，主要受两种力的影响。一种是驱替液的剪切应力，它与相对运动速度和界面粘度有关。另一种是驱替液与油的界面张力。这个问题将在下面详细讨论。当剪切力大于界面张力的影响时，拉长的油丝就发生断裂，形成水包油珠，被驱替液夹带流动。当界面张力非常低时，即使流体只有很小的挠动，产生很小的相对运动，也会产生乳化。乳化的油珠，可以通过更小的孔隙喉道。
实验观察到，乳化过程并不是完全可逆的，只要界面张力瞬时达到超低，就产生乳化，即使瞬时过后，界面张力又有所上升，乳化了的油珠也不易聚并。因此，瞬时界面张力值对残余油的乳化是重要的。
当注入段塞太小时，化学剂被完全吸附，驱替过程就变成水驱油的状况，原来被启动的油就又重新被滞留下来，只是改变了残余油被捕集的地方。
聚合物的加入增加了水相的粘度和油与水间的界面粘度，既控制了水的流度，又增加了驱替液的携油能力，这些都有利于采收率的提高。
复合体系的驱油效率比单一的化学剂驱效率要高，比胶束微乳液驱油效率低一些，但是由于它的成本低，综合效益还是比较好的，是最有前景的驱油技术。
②在亲油的多孔介质中，复合体系驱油渗流机理
水驱残余油以油膜形态存在于孔道表面或小孔道中，当复合体系注入后，与残油接触，使附着于孔道表面的残余油膜变形，沿孔道表面流动。从岩石颗粒延伸下来的条带状或丝状的油搭在下游的颗粒上，形成油桥，油桥可以断裂，也可重新接通。从颗粒上延伸下来的油丝，也可在液流中摆动或断裂。当复合体系继续注入时，残余油被乳化为油包水型乳状液，沿孔道表面流动，或形成油桥流动。乳状液可被复合体系夹带，成团状流动。复合体系流动时，可带动孔道表面的乳状液流动。油包水型乳状液可聚并汇合成大面积的乳状液区。油包水型乳状液粘度较大，促使复合体系进入小孔道中或绕流区，驱动这些地方的油，改善波及效率和驱油效率。某些高酸值原油，乳化的程度更大，并且形成一些多重乳状液。
复合驱过程中的物理化学作用非常复杂，有很多机理还没有被人们所认识，还需要继续深入研究，以便更好地掌握和不断改善复合驱技术。