化学驱开发现状与前景展望

化学驱是指向注入水中加入化学剂，以改变驱替流体的物化性质及驱替流体与原油和岩石矿物之间的界面性质，从而有利于原油生产的一种采油方法。化学驱主要包括聚合物驱、聚合物/表面活性剂二元复合驱、表面活性剂/聚合物/碱三元复合驱等，所使用的药剂为聚合物、表面活性剂、碱以及其他辅助化学剂。

化学驱已成为中、高渗油田大幅度提高采收率的重要手段。2015年中国化学驱产油量超过1700×10⁴t，其中中国石油天然气集团公司化学驱产油量近1500×10⁴t。截至2015年底，中国石油天然气集团公司聚合物驱累计动用储量约为10×10⁸t，提高采收率约为12.5%；复合驱累计动用储量近1×10⁸t，提高采收率20%以上。2015年中国石油天然气集团公司三元复合驱年产油量已超过300×10⁴t，具备替代聚合物驱成为三次采油主体技术的条件。近年来，随着新型高效表面活性剂的研制取得突破性进展，聚合物/表面活性剂二元驱体系在无碱条件下仍能使油-水界面张力达到超低，促使二元复合驱技术取得了较快发展。目前在胜利、大庆、辽河、大港、新疆和长庆等油田开展了矿场试验，辽河和新疆油田二元驱试验预计提高采收率约18%。

化学驱在中国陆上油田具有广阔的应用前景。中国第二次提高采收率潜力评价结果表明，适合聚合物驱的地质储量为29.10×10⁸t，可提高采收率9.7%，增加可采储量2.81×10⁸t；适合三元复合驱的地质储量为31.30×10⁸t，可提高采收率19.2%，增加可采储量6.00×10⁸t。

1 化学驱技术发展历程

中国化学驱技术起步于20世纪60年代初，至今主要经历了4个发展阶段：

（1）20世纪60年代初期至20世纪70年代中期的探索阶段。该阶段以学习国外技术为主，以高浓度、小段塞化学驱理论为基础，重点攻关黏性水驱和乳状液驱，化学剂浓度高、成本高。该阶段开展了一些井组规模的试验，但针对中国油藏实际情况的化学驱主攻方向没有明确。

（2）20世纪70年代中期至20世纪80年代末期的优选方向阶段。认识到针对中国陆相沉积、非均质严重的储层，应主要攻关低浓度、大段塞的化学驱技术。碱水驱、聚合物驱、表面活性剂驱等进入现场试验，通过效果对比，明确了聚合物驱为今后主攻方向。

（3）20世纪90年代初期至今的聚合物驱阶段。有针对性地开展先导试验和工业试验，攻关形成聚合物驱配套技术，大规模工业化的聚丙烯酰胺生产、方案设计手段、三次采油成套设备制造等完全实现了国产化，技术水平和应用规模居世界领先。

（4）21世纪初期至今的复合驱攻关阶段。突破了低酸值原油不适合三元复合驱的理论束缚，实现了表面活性剂的自主生产，形成了配套工艺技术系列，在国际上率先成功实现工业化。

2 实践与认识

2.1 化学驱驱油机理

2.1.1 波及系数与洗油效率对提高采收率的作用

化学驱提高采收率的主要机理是扩大波及系数和提高洗油效率。但对残余油饱和度与剩余油饱和度的概念区分不够，简单将储层内部含油饱和度的降低都归因于洗油效率的增加，这样的统计结果无形中夸大了洗油效率在提高采收率中的作用。

室内研究和矿场试验表明：聚合物驱能够降低水/油流度比，扩大注入水在油层中的波及系数，同时聚合物具有的黏弹性能够提高微观洗油效率。聚合物驱总体上以提高波及系数为主，但对于不同渗透率的储层其作用机理有所差别，高渗层以提高洗油效率为主，低渗层以提高波及系数为主，中渗层提高波及系数和提高洗油效率都起到重要作用。

二元和三元复合驱除了具有较高的视黏度外还具备超低界面张力和乳化作用，主要作用是通过化学剂的协同作用，在扩大波及系数的基础上充分动用中小孔隙以及孔隙表面附着的剩余油来大幅度提高采收率。依据毛细管数理论，通过增加驱替速度和驱替液黏度很难使毛细管数增加3~4个数量级，最可行的方法是降低油水界面张力到1×10^-3mN/m数量级（图1），可以大幅降低剩余油饱和度。 

2.1.2 乳化驱油机理及适应性

乳化作用是化学复合驱中一项重要而相对复杂的驱油机理。乳状液在渗流过程中除了起到增黏和调堵作用之外，同时还会起到提高洗油效率的作用。研究认为，乳化的强弱与表面活性剂浓度（图2）、聚合物浓度、剪切速率以及含油饱和度等密切相关。若仅仅界面张力超低而乳化不好、或者乳状液不稳定，则主要是提高洗油效率；若乳化能力强则主要起调堵作用。现场试验发现，注入O/W型乳状液之后，从注入井到产出井的水流通道减少，水/油比降低，水的波及体积大幅提高，原油采收率也随之增加。乳化驱油理想效果是让高渗层形成较强的乳化，提高渗流阻力，而在低渗层不乳化或轻微乳化，实现在高渗层提高洗油效率，同时增加中、低渗层波及系数和降低剩余油饱和度。但矿场往往是低渗层的剩余油饱和度大，孔喉尺寸小，对体系的剪切速率大，更易形成乳化。常规注入方式很难达到预期效果，因此基于乳化作用的注入方式优化设计将会是复合驱矿场高效开发需要解决的问题。

2.1.3 润湿性改变驱油机理

油湿表面洗油效率差，水湿表面洗油效率好。表面活性剂能够改变油藏岩石表面润湿性，选择合适的表面活性剂，能够将岩石表面从油湿转变为水湿，使毛细管力成为驱替动力，降低岩石表面的黏附力，提高洗油效率，从而使油水相对渗透率向有利于油流动的方向改变。

二元和三元复合体系中表面活性剂和碱对油藏矿物表面润湿性的影响比较复杂，包括矿物表面油滴的剥离、表面活性剂的吸附等过程。

2.2 化学驱矿场应用现状

2.2.1 聚合物驱工业化应用效果显著

大规模的聚合物驱工业化应用，使该技术成为中、高渗油藏开发中、后期的主体技术。目前聚合物驱应用对象正在拓展，由高渗透油层拓展至中渗透油层、砂岩油藏拓展至砾岩油藏、常温油藏拓展至高温高盐油藏；聚合物类型也正在拓展，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，线性拓展至支化、梳形、星形、树枝状，亲水性拓展至两亲性；聚合物配制用水也由清水拓展至污水。在常规聚合物驱技术基础上，通过持续攻关，形成了以高浓度黏弹聚合物驱、大庆油田二类油层聚合物驱、新疆油田砾岩聚合物驱为代表的成熟工业化技术。

2.2.2 三元复合驱实现工业化应用

经过多年技术攻关和工业化试验，三元复合驱技术基本配套，形成了表面活性剂工业化生产、驱油机理、注采工艺、采出液处理地面工程等系列技术体系。2015年工业化应用产量突破300×10⁴t，三元复合驱正逐渐成为中、高渗油藏的中、后期开发战略接替技术。

2.2.3 二元复合驱试验取得重要进展

目前二元复合驱在表面活性剂合成、配方研制、评价方法等方面取得了重要进展。胜利油田孤东七区、辽河油田锦16块、新疆油田七中区等二元驱重大开发试验效果显著：孤东七区提高采收率16%，含水率由试验前的98.3%最低下降到60.4%；锦16块阶段提高采收率11.7%，预计提高采收率约18%；七中区阶段提高采收率12.2%，含水率由试验前的95%最低下降到47.5%，预计提高采收率约18%。二元复合驱不仅环境相对友好，而且能够大幅度提高采收率，是中、高渗油藏提高采收率的主要攻关方向。

3 讨论与思考

3.1 注入和调整策略

3.1.1 井网井距层系优化

化学驱是高强度的驱替方式，优化井网井距层系、提高控制程度是油藏工程设计的核心。经过近50年的研究和矿场试验（表1），形成了化学驱井网层系的优化方法。

井网部署的原则是：

（1）一般采用五点法面积井网布井，具有“点弱面强”的独立完善注采体系。

（2）根据中国陆相油藏特点，辫状河和三角洲的砂体展布都有限，因此化学驱井距一般约为150m、多向连通比例达80%以上。

（3）综合考虑与水驱开发井网衔接关系，新布井井网井距均匀。

层系组合的原则是：

（1）开发层系有效厚度以约10m为宜（表2），有一定的储量基础和单井产量规模。

（2）开发层系内的开发单元（小层）要相对集中，各小层的地质条件应尽量相近，层间渗透率级差应尽量控制在3倍以内。

（3）开发层系的顶部和底部需具有隔层且分布稳定，隔层厚度要求在2m以上。

（4）开发层系内完善井组比例应达到80%以上，注采井井况良好。

大庆油田化学驱层系组合以3~4个小层为主（表2），避免了小层过多造成的层间干扰。

3.1.2 注入方式优化

目前已开展的聚合物驱和复合驱矿场试验多采用笼统注入方式，虽然矿场试验取得了比水驱提高采收率10%~20%的效果，但该注入方式尚存在一定的优化空间：

（1）聚合物驱吸入剖面调整发生反转较早。在注聚初期，注入井吸入剖面随着注入孔隙体积倍数的增加而得到改善，高渗透层吸水量相对减少，中、低渗透层吸水量相对增加。但当注聚量达到约0.13PV，剖面调整发生了反转，高渗透层相对吸水量增加，中、低渗透层吸水量相对减少。剖面过早反转直接造成化学剂相对多地进入高渗透层，导致高渗透层指进现象更为强烈（图3）。因此，有必要在吸入剖面发生反转之前采取措施，抑制剖面反转。

（2）三元复合驱高、中、低渗透层注入量分配不均衡。韩培慧等通过三层不同渗透率岩心合注分采实验，研究了三元复合体系在高、中、低渗透层的液量分配规律和驱替效果。结果表明，采用笼统注入方式，高渗透层累计注入量为设计值的近2倍，中、低渗透层累计注入量低于设计值。扩大波及体积作用未得到充分发挥，导致具有高洗油能力的三元体系大部分进入了剩余油相对较少的高渗透层，同时造成低渗透层动用程度较低。该现象在大庆油田三元复合驱矿场试验中较为明显。

近年来的室内机理和矿场试验表明，化学驱注入方式的优化方法有：

（1）多段塞注入。三元复合驱段塞设计中，在化学剂用量相同的条件下，采用较高聚合物浓度的三元主段塞和段塞较小的前置聚合物调剖段塞以及浓度较高的后置聚合物保护段塞的方案是相对较经济的。在化学剂用量、三元段塞大小相同的条件下，三元主段塞采用较高表面活性剂浓度的段塞组合能较好地提高复合驱的驱油效果，即先期注入较大量的表面活性剂对提高采收率较为有利。

（2）聚合物宽分子量注入。该方法主要针对聚合物驱，对复合驱也同样适用。二类油层相对一类油层非均质性更强，采用分子量分布较宽的中分子量聚合物驱油，有利于聚合物分子进入二类油层中不同大小的孔隙，降低油藏不可及孔隙体积，使得高、中、低渗透油层都得到较好动用，更大幅度扩大波及体积并提高洗油效率。

（3）交替注入。主要指聚合物驱过程中的不同相对分子质量、不同质量浓度的聚合物段塞交替注入，以及三元复合驱过程中的聚合物与三元体系的交替注入。

室内实验表明，聚合物驱采用单一段塞注入方式，低渗透层始终处于相对高压状态；采用交替段塞注入方式，高、低渗透层压力交互占优，局部压力场扰动性增强，有利于提高低渗透层的动用程度。聚合物驱交替注入方式改善开发效果明显，较单一段塞注入方式多提高采收率3.9%，同时降低聚合物用量25%。

与目前矿场大多采用的笼统注入方式相比，高黏度聚合物段塞与低黏度三元体系交替注入，扩大波及体积作用明显加强，低渗透层吸液量有效提高，化学剂利用率得以改善，相对笼统注入方式进一步提高采收率约5%（图4）。该注入方式将三元体系中部分聚合物拆分出来交替注入，同时在三元体系中保留适量的聚合物。充分利用交替聚合物段塞中聚合物的增黏性来提高宏观波及效率，使得具有超低界面张力的低黏度三元体系更多地进入中、低渗透层；同时，保留在三元段塞中的聚合物有效降低了三元体系与被驱替油相的流度比，进一步提高了所进入含油孔隙中的微观波及效率及微观洗油效率。

3.1.3 用量优化

化学剂用量优化是化学驱矿场实施方案的重要组成部分，优化用量对降水增油效果和经济效益有极大影响。化学驱注入方式优化中多段塞注入、聚合物宽分子量注入及交替注入等方法对化学剂用量优化均可产生积极有效的作用。研究表明，通过对碱、表面活性剂及聚合物的筛选与复配，可有效降低化学剂用量，提升化学驱的经济效益。

（1）根据多组分加合机理，在烷基苯磺酸盐三元体系中加入廉价的生物表面活性剂等助剂后，复合体系的界面张力稳定性较好，乳化及抗吸附能力均优于烷基苯三元体系。优化后的复合体系配方可使烷基苯的用量降低50%，碱的用量降低30%以上。

（2）采用复配碱，可进一步改善复合体系界面张力，使界面张力由10^-2~10^-1mN/m降到10^-3mN/m数量级，同时使表面活性剂的吸附量大大降低。

（3）应用具有较强抗盐、抗碱能力的新型缔合聚合物或中低分子量刚性嵌段高黏聚合物，可大大提高体系黏度，从而降低聚合物用量。

（4）室内物理模拟实验和初步经济估算表明，应用降低化学剂用量后的新配方比目前矿场试验使用的配方可节省化学剂投资成本26%。

3.1.4 实时跟踪调整

不同化学驱方法的共同特征是在注入一定量体系后，产液量降低，含水率降低，产油量明显上升。聚合物驱的典型特征是提高采收率约10%，含水率降低约15%；聚合物/表面活性剂二元驱提高采收率约15%，含水率降低约20%；碱/表面活性剂/聚合物三元驱提高采收率约20%，含水率降低约30%。化学驱试验具有阶段性强、变化快的特点，主要分为含水下降期、低含水稳定期、含水回升前期、含水回升后期和后续水驱5个阶段（图5）。需要结合各开采阶段的主要矛盾，及时加强跟踪调整，不断优化注采结构，最大限度发挥化学体系驱油作用（表3） 

含水下降期：在保证注采平衡的前提下，优化注入参数，改善油层动用状况。低含水稳定期：实施分注、压裂等措施，提高注采能力，改善剖面动用，促使采出井均匀受效。含水回升前期：加大措施增注增产力度，合理调整注聚浓度，采取调剖等措施控制高渗层突破，减缓含水回升。含水回升后期：采取堵压、细分调整等综合措施，挖掘动用差层潜力，控制低效循环，提高经济效益。

3.2 发展和效益

3.2.1 低油价下化学驱的经济可行性

化学驱投资高、成本高、风险大，项目是否成功的标志就是经济效益。中国石油天然气集团公司对已开展的3个强碱三元复合驱重大开发试验进行了经济评估，并与聚合物驱进行对比（表4）。 

从建设投资看，聚合物驱地面建设单井投资约200×10⁴元，低于三元复合驱单井300×10⁴元的投资水平。地面建设中注入系统和污水处理系统建设规模大是造成三元复合驱投资水平高的主要原因。

从化学剂费用看，聚合物驱吨油所需化学剂费用约为250元，聚合物驱与三元复合驱吨油所需化学剂费用的比值一般为1:2.5。

从操作成本看，大庆油田老区水驱开采原油操作成本为400~450元/t；聚合物驱操作成本为500~550元/t；三元复合驱操作成本为650~850元/t。三元复合驱操作成本高的主要原因是由于碱的影响导致维护修理工作量大和采出水处理难度高等，其中三元复合驱吨油采出液处理费用相对聚合物驱增加67元，维护修理费增加100~250元。

从表4可以看出，中、高渗透老油田化学驱生产成本可控，低油价条件下（吨油投入1375~1975元，折算为30~45美元/桶），仍具备一定的抗风险能力。其主要原因是虽然化学驱投入大，但是提高采收率幅度也大，单井产量高，高峰期采油速度为3%~6%OOIP（原始地质储量），此外采油及地面工程的标准化、集约化进步很大程度上摊销了成本。

此外，随着技术进步和强化管理，化学驱的建设投资、化学剂费用和操作成本均存在一定幅度的下降空间。如评价时聚合物价格为1.7×10⁴元/t，目前可下降到1.3×10⁴元/t，则聚合物驱的吨油化学剂费用将下降至190元。评价时烷基苯磺酸盐为1.1×10⁴元/t（有效物含量50%）、石油磺酸盐为0.9×10⁴元/t（有效物含量40%），由于原油价格大幅度下降，表面活性剂价格有较大的下降空间，保守估算可进一步下降30%，则三元复合驱吨油化学剂费用将下降至440元。

上述的三元复合驱均为强碱三元复合驱。在强碱三元复合驱改为弱碱三元复合驱后，在驱油效果相近的条件下，吨油地面注入系统建设费用、维护修理费和采出液处理费用等，能够下降约300元，加上吨油化学剂费用的下降，弱碱三元复合驱吨油投入可降低至1380元。随着无碱复合驱技术的进步，如果达到与现今强碱三元复合驱相近的驱油效果，估算吨油建设投资可下降40%，至360元；吨油化学剂费用可下降至300元；吨油操作成本可下降至350元，无碱复合驱吨油投入降低至约1000元。

目前情况下，降低强碱和弱碱三元复合驱成本提高化学驱经济效益尤为重要。在实际矿场试验中，在保持化学驱溶液黏度的前提下，可适当增大聚合物分子量，降低聚合物用量。同时，加快高效低成本绿色表面活性剂的研制和生产，使化学剂的成本大幅降低，进一步提高化学驱的经济效益。

3.2.2 化学驱发展方向

中国中、高渗老油田以陆相沉积为主、非均质严重，扩大波及体积是大幅度提高采收率的基础，聚合物驱仍具备较大发展空间。通过完善配套技术，进一步降低聚合物驱成本、提升矿场效益将是聚合物驱研究的重点。

历经数十年的注水开发，主力油层普遍水洗程度高，剩余可动含油饱和度较低，剩余油赋存状态复杂，以油膜残留态为主。复合驱油体系不仅有较高的视黏度，而且有超低的界面张力，以驱替剂的协同效应为基础，与聚合物驱相比，在扩大波及体积的基础上，能够进一步提高洗油效率。此外，目前开展了大量的聚合物驱后进一步提高采收率技术研究，但是矿场效果普遍不理想，尚未明确潜力技术方向。聚合物驱后油藏非均质程度普遍加深，对后续深度开发改善油藏非均质性提出很大挑战。另外地下残存的聚合物以吸附形态滞留于岩石和原油表层，阻碍了聚合物驱后的驱油剂与原油表层的接触。一部分聚合物阻塞于低渗区域的喉道端口，端面效应也会导致存在“二次波及的难题”。

由于无碱复合驱尚在攻关阶段，近期应以弱碱复合驱为工业化应用的方向。随着表面活性剂进一步提高性能和降低成本，在去除碱后，可以将节省下来的碱成本用于增大表面活性剂浓度，实现微乳液胶束驱替。在表面活性剂类型的选择上，以石油磺酸盐为优，其原材料来自于石油产品，具备“注油增油”的理念，是一种广谱、大宗、大众化的主表面活性剂，其原料来源可控、同宗同源、相似相溶，是化学驱今后大规模工业化推广的基础。

3.2.3 化学驱油藏适应条件

从化学驱提高采收率筛选标准（表5）可以看出，化学驱油藏适应性非常广泛。化学驱筛选标准选择的主要参数为油层温度、油层渗透率、渗透率变异系数、地层原油黏度、地层水矿化度及钙镁离子含量等。

近年来的矿场试验表明，不同类型油藏化学驱矿场效果差异大，其中储层物性是影响化学驱效果的主要影响因素。经过多年的持续攻关，目前仅有以大庆油田一/二类储层为代表的整装油藏和新疆油田砾岩油藏，形成的化学驱技术相对成熟配套。对于渗透率小于50mD的油藏，聚合物与储层孔喉的匹配性较差，化学体系注入过程中存在注入压力高、产出液量降低明显的问题，此外该类油藏化学剂吸附大、色谱分离严重也影响了化学驱的效果。对于渗透率变异系数，聚合物驱在0.72附近、复合驱在0.65附近，提高采收率幅度最大；对于小于0.5比较均质和大于0.9非均质严重的油藏条件，提高采收率幅度相对较小，对于该类储层条件，化学驱尚需攻关完善。对于渤海湾为代表的断块型油藏，由于注采井点损失率高、多薄差层，化学驱控制程度普遍小于60%，该类油藏聚合物驱提高采收率为6%~8%，复合驱提高采收率小于15%。对于高温高盐油藏，如温度高于90℃和二价离子含量超过500mg/L的油藏条件，由于聚合物和表面活性剂易水解和降解，化学驱技术尚不成熟。以上几类油藏已经成为化学驱后续攻关和试验的重点。

3.2.4 化学驱对环境的影响

随着化学驱的规模应用，化学剂对环境的影响日益得到人们的重视。聚丙烯酰胺对动植物无毒性，对环境影响也很小，但丙烯酰胺（AM）单体对生态环境和人类健康有一定危害，在聚丙烯酰胺生产过程中严格控制丙烯酰胺（AM）单体含量，在现场质量检测中严格控制产品质量，确保丙烯酰胺（AM）单体含量控制在行业质量标准以内（浓度<0.05%）；表面活性剂对环境的影响与其类型有关，石油磺酸盐表面活性剂原料主要来自于炼厂减线馏分油及渣油，生产过程可控，对环境影响相对小，烷基苯磺酸盐表面活性剂来自于炼厂化工产品重烷基苯，其对环境有一定影响，而植物类表面活性剂成分多样，生产工艺复杂，其环境影响尚待进一步评价。

强碱和弱碱（NaOH或Na₂CO₃）对油藏和环境都有一定影响：碱和储层表面产生化学作用，长期溶蚀岩石矿物破坏储层，对认识储层和进一步提高采收率有影响；对地表环境的影响主要表现在碱土化，使土粒分散、湿时泥泞、干时板结，影响各类植物根系吸收养分。碱性环境（pH值>9.5）会对微生物、动物造成影响，严重时造成鱼类等动物死亡，部分破坏土壤结构。因此要进一步加强化学剂对环境的影响研究，努力实现化学驱无碱化，全面推广地面全密闭流程生产，确保化学驱试验及工业化应用环境绿色友好。

4 低油价的应对策略

4.1 “二三结合”提高化学驱整体效益

近年来，中国石油天然气集团公司在大庆长垣、新疆克拉玛依砾岩等老油田实施以深部调驱为主要手段的“二次开发”工程，基本解决了如何在老油田上建立新系统以及如何在新系统上完善水驱等问题，但对于如何使这套新系统能最经济、最高效地发挥全部潜能，即充分利用此套系统最大限度地提高采收率这一“二次开发”的终极目标，仍需不断探索。

“二三结合”指二次开发和三次采油相结合，其技术内涵是充分利用二次开发阶段的大规模投资，重构地下认识体系，重建井网结构，重组地面工艺流程，重新构建老油田新的开发体系（图6）。这套全新的开发系统要承担二次采油和三次采油的双重任务，达到大幅度提高油田最终采收率，最大限度地获取地下石油资源，实现总体经济效益最大化的目的。

不同类型油藏“二三结合”可行性分析表明，中高渗油藏水驱、深部调驱和化学驱组合的“二三结合”模式是目前最现实的潜力。中高渗透油藏物性好，储量丰度高，砂体发育稳定，注采连通关系好，是优质开发储量，且地面、地下设施相对配套，低油价下具备较强的抗风险能力，此外近年来深部调驱和化学驱技术的成功实践进一步拓展了“二三结合”的应用空间。“二三结合”模式可进一步大幅度降低开发成本，提升经济效益。其具体做法是在二次开发阶段即应用后期三次采油的密井网，用一次规模井网调整替代以往需要的二次井网部署，降低钻井和地面投资，并利用密井网更精细地重构地下认识体系，重建井网结构、重组地面工艺流程。进行大剂量的深部调剖（驱），充分挖掘水驱潜力，二次开发水驱阶段总计提高采收率5%~8%。在二次开发改善水驱有效解决储层非均质性的基础上，利用现有系统适时转入化学驱，可进一步提高采收率8%~20%，同时通过二次开发井网完善、地面流程重组可降低化学驱约1/3的成本。通过“二三结合”，合计提高采收率13%~28%，能够最大幅度提高采收率，提高油田开发的整体效益。

目前以大庆长垣二类油层为代表的整装油藏和新疆中、高渗砾岩油藏的“二三结合”化学驱技术已基本成熟，具备工业化应用的条件。渤海湾断块油藏、中低渗透油藏、高温高盐油藏的“二三结合”化学驱技术尚有待完善。此外“二三结合”过程中，水驱、深部调驱、化学驱的衔接时机、衔接方式等关键问题，有待研发并形成模式。

4.2 以盆地油区为单元建立化学剂工业化生产体系

大庆油田化学驱实现工业化的重要原因之一，是形成了自主知识产权的配套化学剂生产体系。

（1）研发：大庆油田勘探开发研究院和大庆炼化公司在引进、消化、吸收国外聚合物技术的基础上，自主创新研制了系列分子量的HPAM产品，并实现工业化生产；以大庆油田勘探开发研究院、抚顺石化公司洗化厂、大庆化工集团东昊公司为主，研制出适合强碱三元驱的重烷基苯磺酸盐；以中国石油勘探开发研究院、大庆油田勘探开发研究院和大庆炼化公司为主，研制出适合弱碱三元驱的石油磺酸盐体系。

（2）生产：大庆炼化公司工业生产不同规格的聚合物产品，满足大庆油田不同油藏条件下聚合物驱、三元复合驱的需求，已形成年产25×10⁴t HPAM能力；大庆油田化工集团东昊公司形成了年产6×10⁴t重烷基苯磺酸盐能力，保障了大庆油田强碱三元驱的推广应用；大庆炼化公司应用自产馏分油磺化，形成了年产12×10⁴t石油磺酸盐能力，为弱碱三元驱应用奠定了基础。

建立具有自主知识产权的化学剂生产体系，能够针对各油田的具体情况生产适用的化学剂产品，同时大幅度降低采购价格，如大庆炼化公司生产的供给大庆油田的石油磺酸盐价格约为1.0×10⁴元/t，而其他油田从外部采购的价格约为1.5×10⁴元/t。通过控制主要化学剂的生产，能够降低化学剂在总投资中的比例，提高经济效益。

化学剂工业化生产体系的建设过程中，应遵循化学剂普适性和个性化建设并重的原则。各盆地以个性化化学剂建设为主，由于不同盆地原油性质差别较大，同一盆地原油“同宗同源、相似相溶”，因此应针对盆地、油区建立石油磺酸盐表面活性剂生产体系，以适应各盆地、油区原油、注入水、油藏性质的要求。吉林油田可依托大庆油田目前已经建立的生产体系；辽河、大港、华北、冀东油田可依托辽河、大港油田建立聚合物、表面活性剂的生产体系；新疆、塔里木、吐哈油田可依托新疆油田/克拉玛依石化公司建立化学剂生产体系。中国石油勘探开发研究院等科研院所以探索高性价比的普适性化学剂为目标，与各盆地油区的个性化化学剂复配，进一步改善配方性能，降低化学驱成本，提升矿场效果和效益。

4.3 加强聚合物/表面活性剂二元驱工业试验及配套技术攻关

相对聚合物驱和三元复合驱，聚/表二元驱具备技术、经济和环保的多重优势，是化学驱技术的重要发展方向。通过近10年的持续攻关，在高效二元驱油体系、油藏工程方案设计和地面注采工艺方面取得重要进展，辽河油田锦16块和新疆油田七中区二元驱工业试验展现显著效果，预计提高采收率约为18%。目前尚需进一步攻关完善以下关键技术问题：

（1）二元驱油机理和渗流规律认识尚待深化。传统观点认为相对聚合物驱，二元驱降低油水界面张力是最主要的驱油机理。近年来室内实验和矿场试验均发现，乳化或微乳液驱油机理对提高采收率的贡献比较大，驱油效果好的实验或试验，在采出端均见到明显的乳化现象，且驱油效果和乳化程度存在较强的正相关关系。单纯强调低界面张力的观点有失偏颇，优化驱油体系的过程中，应树立低张力和乳化驱油机理并重的原则。

（2）需进一步优化驱油体系。石油磺酸盐体系在当前阶段，仍是二元驱用的主表面活性剂，但在无碱条件下界面性能和乳化性能有待提高，且工业产品仍有降低成本的需求；甜菜碱体系效果好但成本高，目前主要用于提升石油磺酸盐效果的配剂，有待研发新体系、进一步优化工业放大技术进而降低成本。

（3）二元驱地面和注采等配套技术有待完善。目前的工艺更类似一种简化的三元驱配套工艺，如能发展成为类似聚合物驱的配套工艺，则建设费用和操作成本较三元驱可减少约50%。

上述诸多技术问题的重中之重仍是高效、廉价、环保二元驱油体系的研制，力争通过进一步攻关完善，在“十三五”（2016—2020年）末期，聚合物/表面活性剂二元驱能够发展成为一种替代聚合物驱和三元驱的工业推广技术。

4.4 全面推动化学驱地面工程标准化建设

化学驱试验投资统计表明，地面工程投资约占总投资1/3以上，因此要在低油价下保持化学驱的投资回报率，降低地面工程投资是一项重要的措施。化学驱地面工程应全面推动标准化工作，遵循标准化设计、模块化建设、市场化运作和信息化管理原则：

（1）标准化工程设计。针对化学驱中同类型的站场、装置和设施，设计出技术先进、通用性强、可重复使用的系列化设计文件，实现化学驱地面工程设计内容、建设标准和建设形式的协调和统一，减少非标设备的使用，降低设备的投资，同时也降低设备对化学剂性能的影响。

（2）化学驱设备的模块化和撬装化，设备重复利用。化学剂注入一般持续5~7年，注入结束后模块化设备可以在新区块继续使用，提高了利用率；撬装化使建设周期变短，设备易于维护，调试、操作简单。

（3）市场化运作。化学驱地面设备的设计、制造、安装及调试等采取市场招标的形式，充分利用市场的竞争优势，优选高性价比的设备，进一步控制地面工程投资。

（4）生产管理信息化。运行数据自动采集并实时传输，利用信息管理平台实现远程监控，提高管理和运行效率。

大庆油田三元复合驱通过优化地面流程和注入工艺，创新形成了“集中配制、分散注入”的配注工艺，与原工艺相比占地面积减少50%以上，投资降低30%，优化地面工程设计，可以大幅度降低地面建设投资成本，从而提高化学驱经济效益。

4.5 加强不同类型油藏化学驱试验

与水驱相比，化学驱成本相对较高，但是低成本一直是化学驱技术的追求目标。化学驱技术从矿场试验到工业化推广需要10年以上的持续攻关，才能形成油田提高采收率主体技术。如果在低油价下停止化学驱试验，则10年后技术出现断层，不利于化学驱技术的推广应用，不能实现可持续发展，更不会取得较好的经济效益。在低油价下开展化学驱试验和攻关，使化学驱技术在低油价下具有较好的经济效益，能够更好地控制化学驱投资成本，提高化学驱工业化推广的经济效益。目前化学驱的发展趋势是从大庆油田到其他油田、从砂岩油藏到砾岩油藏、从中高渗透油藏到中低渗透油藏，化学驱试验的油藏条件越来越复杂，需要进行矿场试验来检验不同类型油藏、不同驱替方式、不同化学剂的效果。通过5~10年的试验，使化学驱技术能够在不同类型油藏达到工业化应用的程度。

4.6 加强化学驱全生命周期技术经济综合评价

目前绝大多数的化学驱试验，在技术上要求聚合物驱提高采收率10%以上，复合驱提高采收率18%以上，在经济上要求税后内部收益率8%以上，下一步将加强全生命周期技术经济综合评价。

全生命周期技术经济综合评价，能够科学真实反映项目效益状况，全方位评价项目总体效益，为决策提供重要参考。采用增量法客观评价化学驱项目的经济效益，并从项目增加可采储量所节约的勘探成本、项目带来的全产业链效益，综合评价转变开发方式所带来的经济效益。综合评价必须重视环节和整体效益，从立项到方案研究制定，从运行过程到实施效果，从项目自身经济效益、全产业链效益和社会效益，实施全生命周期评价，为油田重大项目的经济有效运行提供科学可靠的依据。

4.7 全面推行全生命周期项目管理模式

重大项目的全生命周期是指项目从建设、运行到经济废弃的整个过程。全生命周期的起点为项目建设起点，终点为通过经济极限指标研究所确定的项目废弃年限。全生命周期项目管理有助于写实项目全过程，科学系统地评价技术本身的可行性和经济性。由于不限制开发期限，按全生命周期管理编制开发方案，时间跨度长、涉及面广，而且需要全面分析各种信息和数据，再根据市场和利益相关者的需求，合理确定油田或区块的总体目标及价值。管理过程一体化，打破项目阶段界面，以全生命周期规划方案为依据，建立全过程控制机制，严格按照试注、先导试验、扩大试验、工业性试验和工业化推广的程序有序推进；管理要素一体化，对实施过程中的投资、成本等统筹考虑，避免各自为政交叉管理，影响项目顺利实施。设立专项经费，专款专用，并与科技攻关、产能建设和二次开发相结合；参与方一体化，即统一调配设计、建设、运营、管理等参与单位，保障正常生产运行。

5 结论

（1）化学驱在理论认识和关键技术上取得了重要突破，配套技术日益成熟，科技进步推动了化学驱的工业化应用进程，技术经济效果显著。

（2）低油价下，聚合物驱适应性强，复合驱面临严峻挑战，技术创新和管理提升是化学驱规模有效应用的关键环节。

（3）环境对化学驱技术发展的影响日益加大，未来化学驱将向无碱二元复合驱方向发展，其技术瓶颈是高效、环保驱油体系的研发。

（4）化学驱对中高渗油藏转变开发方式、调整产量结构起到了关键作用，在国内外类似油藏具备广阔应用前景。

版权声明|来源：《石油学报》；作者：廖广志等；版权归原作者所有。

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