基本介紹
- 中文名：微乳驅
- 外文名：microemulsion flooding
- 開始研究：1927年
- 學科：石油工程
- 機理：降低界面張力
- 影響因素：粘度、親水性等
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發展歷程
早在1927年，阿特金森就發表了用肥皂溶液提高驅油效率的專利，二十多年以後，賓夕法尼亞州立大學進行了表面活性劑溶液驅油實驗，再次肯定了界面張力對驅油效率的影響。
1954年，奧傑達將活性劑溶液的驅油效率與𝜎∆p 聯繫起來，他指出，當∆p 接近零時，驅油效率可達到100%。但是，活性劑溶液驅油技術有明顯進步是在1962年以後。
1962年，戈佳迪和奧爾森發表了微乳液混相驅油專利。他們的微乳液使用水、NaCL、活性劑、助活性劑和油五種組分配置成的。至1969年，泰伯進一步研究了殘餘油飽和度與毛管數之間的關係，當毛管數增加至一定值時，殘餘油起動，足夠大的毛管數可使殘餘油飽和度降為零。研究發現，油滴起動的最高極限界面張力是σ=1.4×10−3mN/m。為了降低界面張力，在注入水中加入活性劑，使普通水驅變為活性水驅。但活性水降低界面張力有限，驅油效率提高不明顯，以後發展為高濃度的活性水驅。
在高濃度條件下，活性及分子締結為膠束，大大地降低了油水間的界面張力，這種情況稱為膠束溶液驅。膠束溶液驅進一步發展，出現了現在的超低張力微乳液驅。
微乳液特性
微乳液是指外觀為透明或半透明，粒徑在10-200 nm之間，具有超低界面張力，熱力學穩定的乳狀液。是由蒸餾水、油、活性劑、醇和鹽五種組分按一定比例組成的高度分散的低張力體系。五種組分中任何一種組分的性質或量的改變，都會影響微乳液的生成和性質。
微乳液以三種相態存在，它們是下相微乳液，上相微乳液和中相微乳液。下相微乳液是指在配置微乳液的容器中，生成的微乳液處於容器的下部，其上面是過剩的油；上相微乳液則是在容器的上部生成了微乳液，其下部是過剩的水；中相微乳液則是指在容器中處於過剩油和過剩水之間的微乳液，即容器上面是剩餘油，下面是剩餘水，中間便是中相微乳液。下、中、上相微乳液都與剩餘相之間存在界面張力。還有一種以單相存在的微乳液，在容器中無過剩油與過剩水與這種微乳液共存，體系不存在界面。這時油水在活性劑作用下已完全互溶，即油水達到混相。稱為單相微乳液。實際上，這種微乳液即是膠束溶液。
下相微乳液是O/W型，故又稱含水相，存在微乳液與過剩油之間的界面和界面張力。上相微乳液是W/O型，故又稱含油相，存在過剩水與微乳液的界面和界面張力。中相微乳液存在過剩油與微乳液之間的界面以及過剩水與微乳液之間的界面，故存在界面張力，中相微乳液可能是O/W型或W/O型。在特定條件下，它可能既是O/W型又是W/O型，這時，油和水同時既是外相又是內相。
微乳液驅油機理
用微乳液作為排驅劑，是為了降低排驅介質與油之間的界面張力，甚至使之達到超低界面張力。但是，當對微乳液性質進行研究時，發現在相同擬三元組分條件下，不同組成配製的微乳液，具有不同的相態及不同的界面和界面張力。下相微乳液與水混相但與油存在界面，上相微乳液與油混相但與水存在界面。相同相態的微乳液，它們與平衡共存相之間的界面張力也可能不相同。
這些性質使微乳液驅油過程變得非常複雜。特別是當微乳液與油層岩石接觸，活性劑可能吸附在岩石表面，膠束結構因而受到破壞，以及油層流體對它的稀釋作用，都可能使微乳液的相態發生變化，因而界面張力改變，這更增加了驅油過程的複雜性。由於微乳液體系的界面張力和相態密切相關，因此，研究微乳液驅油機理除必需研究殘餘油的流動與界面張力的關係外，還必需研究殘餘油流動與微乳液相態的關係。
微乳液驅油有混相驅、非混相驅和部分混相驅三種類型。
1、混相驅是指在油層任何位置，排驅流體與被排驅流體以任何比例混合時，它們立刻互溶混相。
2、非混相驅則是排驅流體與被排流體是不互溶流體，它們在地層中接觸混合後，新體系仍是非混相液體。
3、部分混相驅
（1）若注入較少量的微乳液
①當微乳液量較少的時候，注入油層的單相微乳液與地下流體多次接觸後，已稀釋成性質接近地下流體性質的流體；
②從第一個孔隙開始，流體性質發生了連續的變化，相鄰孔隙流體的性質極為相近；
③從第一個孔隙開始混相程度逐漸減弱，界面張力逐漸增大，直至原始油水界面張力。
（2）若連續注入微乳液
作用過程：注入端混相段塞→過渡段兩相共存→高含油飽和度段
採用該方式時只有在穩定油帶在排出端突破時才開始產油。
影響因素
和水驅油相同的是，微乳液的驅油效率決定於微乳液波及區內微乳液-油兩相流動時形成的殘餘油飽和度。和水驅油不同的是，水是連續地長時間注入，相對滲透率曲線上的油的端點飽和度便是殘餘油飽和度，因此，它對水驅油的意義很大。在長期注水之後，殘餘油飽和度可以降到接近相對滲透率曲線上的油的端點飽和度，即經濟極限時的含油飽和度。微乳液驅油是注段塞，段塞不能排驅走的油便成為三次殘餘油。因此，微乳液段塞的驅油效率相當於連續注微乳液驅油時的前緣驅油效率。故微乳液驅油效率決定於微乳液的前緣飽和度 。對於上相微乳液，完全排驅油。對於下相微乳液（或水外相微乳液）。
如果保持界面張力和流速不變，僅改變流體的粘度，使粘度比增加，毛管數將增加（增大毛管數即增大注入水的速率與粘度或降低界面張力），從而影響相對滲透率，可提高驅油效率。
在相同粘度比條件下，親水岩石的前緣飽和度大於親油岩石的，這說明，下相微乳液（含水相）在親水言心中驅油具有比在親油岩心中高的一次驅油效率。
