要：经过科技攻关，我国的三元复合驱技术已走在世界的前列，这种驱油技术在目前的高油价下很有发展前途。三元复合驱提高采收率的主要机理，是利用三种化学剂间的相互协同作用降低界面张力，靠乳化携带和乳状液调剖驱油，因而其采出液中含有大量的乳状液。在诸多破乳方法中，化学破乳是一种重要的方法。
关键词：三元复合驱；采出液；乳状液；化学破乳；技术；环境
化学驱的发展已经有几十年的历史，但国外三元复合驱的矿场试验并不多，比较完整的是美国怀俄明州Crook地区西油田的三元复合驱项目。经过“八五”至“十五”期间的科技攻关，我国的三元复合驱技术已走在世界的前列，在大庆、胜利等油田开展了先导性矿场试验，大庆油田于“十五”期间还进行了系统的配套技术研究，并已经开展了规模较大的工业性试验。
由于碱、表面活性剂、聚合物3种化合物的协同作用，对降低界面张力、碱耗及表面活性剂和聚合物的滞留损失有积极的影响，三元复合驱在目前的高油价下很有发展前途。三元复合驱虽然会引起严重的结垢和乳化现象，但具有较高的采油速度。大庆油田经过先导性矿场试验证明，可以取得比水驱提高采收率20％以上的良好效果。
三元复合驱采出液乳状液的形成三元复合驱是以碱、表面活性剂和聚合物3种化合物的混合体系所形成的一种驱油技术。碱通常为无机碱，如NaOH、Na2C03、Na2Si03等；表面活性剂一般为烷基苯磺酸盐；聚合物为部分水解聚丙烯酰胺或其它聚合物，如生物聚合物——黄原胶。三元复合体系中用便宜的碱剂来代替价格昂贵的表面活性剂，以降低有效化学剂的成本，这为其推广应用奠定了必要的基础。在化学驱效率方面，三元复合体系所需要的表面活性剂和助剂的总量，仅为胶束、聚合物驱的三分之一。在提高采收率方面，三元复合体系能够采出水驱剩余油的80％以上，可以与最好的胶束、聚合物驱相比，并高于一般的二元复合驱。从驱油机理上看，三元复合驱比二元复合驱有更广的适应范围，并能明显的降低表面活性剂的吸附滞留。因此，三元复合驱的研究是很有意义的。三元复合驱提高采收率的机理是三方面因素共同作用的结果，即进一步降低界面张力、较好的流度控制和降低化学剂的吸附。聚合物改变了表面活性剂和碱溶液对油的流度比。它对驱油介质的稠化，可减小表面活性剂和碱的扩散速率，从而减小其药耗。聚合物可与钙、镁离子反应，保护了表面种：一种是液面恢复法量油——把油套环空作为计量容器，在井口利用回声记录仪测出油井生产时的液面和停井后单位时间的液面，把液面在单位时间内的恢复高度折算成体积，进而求得油井产液量；另一种是功图法量油——深井泵正常工作时，每个冲程的抽汲量等于有效冲程内泵简的体积。
现场应用及存在问题敖南1转油站和敖南联站外系统自投产后运行平稳正常，敖南2转油站由于个别原因存在一些问题，具体问题及解决方案如下：(1)油井投产初期产量高，油压高，自喷井多，导致油井回压高。为解决这个问题，对敖南2转油站现场反映回压较高的4个环(站内的2环、5环，28 2的3环、28 3的5环)进行拆环，28 2的3环和28 3的5环均由原来的单环拆为独立的2个环，站内的5环和2环拆环采取2条掺水管线，共用1条回油管线的拆环方法。(2)敖南2系统集油环采用连续复合管管线，该管线保温层为现场发泡，部分管线保温效果不佳，导致管道传热系数偏大。解决方案为：保留现有集油环管线及站间掺水管线，在原设计掺水量不变情况下，在各集油环不同位置加电加热器，解决目前现场回油温度低的问题。共计在7个集油环上安装15 kw电加热器18台，20 kW电加热器10台。
使其不易形成低表面活性的钙、镁盐。聚合物提高了碱和表面活性剂形成的水包油型乳状液的稳定性，使波及系数和洗油能力有很大的提高。表面活性剂可以降低聚合物溶液与油的界面张力，使它具有洗油能力。还可使油乳化，提高了驱油介质的粘度。乳化的油越多，乳状液的粘度越高。若表面活性剂与聚合物形成络和结构，则还可提高聚合物的增粘能力。表面活性剂可补充碱与石油酸反应产生活性物质而引起的不足。以碱作为驱替剂可以明显降低化学驱的成本，这主要得益于廉价的碱能与原油中的活性组分反应生成表面活性物质，使油水界面张力降低，有利于驱油。碱与石油酸反应生成的表面活性剂与合成的表面活性剂有协同效应。
碱可提高砂岩表面的负电性，减少砂岩表面对聚合物和表面活性剂的吸附量。还可提高生物聚合物的生物稳定性。碱可以提高聚合物的稠化能力，可与钙、镁离子反应或与粘土进行离子交换，起牺牲剂作用，保护了聚合物与表面活性剂。但碱与原油组分的作用复杂，对采出液的处理有重要影响，且大量的碱可能造成油层伤害。原油中存在能与碱作用的物质，这些物质与碱长时间反应后，可能生成油溶性表面活性剂或水溶性表面活性剂，还有三元复合体系中的表面活性剂，再加上互不相溶的油和水，就构成了乳状液形成的三个基本条件，很容易形成W／0或0／w型乳状液。乳状液是一种多项分散体系，其中至少有一种液体以液珠的形式不均匀的分散在与它不互溶的液体当中。这种体系一般不稳定，但加入乳化剂可以明显增加其稳定性。将以小液珠存在的那一项称为分散相，另一相称为分散介质。液珠与介质间存在很大的相界面，体系的界面能很大，故为热力学不稳定体系。小液珠合并成大液珠是一种自发趋势，这样可以降低体系的界面能量，使其更稳定。
在三元复合驱油过程中，随着三元复合体系注入量的增加，游离水呈下降趋势，但游离水中含油量和采出原油乳化含水率却大幅度上升，这一时期形成的主要是W／0型乳状液；之后的一段时间会出现o／w型甚至有多重型乳状液，这一时期采出液游离水含量不高(20％～30％)，游离水中含油量在10％以下，且形成的o／w型乳状液相当稳定；第三阶段是以O／W型乳状液为主的一段时期，可以认为采出的油是以乳状液的形式被携带出来的，而且十分稳定。从以上分析可知，三元复合驱的主要作用机理即是乳化。乳化对驱油最主要的作用是乳化携带及乳状液调剖。乳化携带是具有超低界面张力的三元复合体系，通过降低界面张力，使被剥蚀下来的油形成易于流动的o／w型乳状液。乳状液调剖机理主要是驱替过程中产生的高粘乳状液，在驱替过程中优先进入高渗透层，并对这些层位产生一定的封堵作用，使中、低渗透层位启动，从而进一步扩大了三元复合驱的波及效率。因此，三元复合驱的采出液为强乳化的乳状液是必然的。
化学破乳法近年来，大部分油田开发已经进入高含水期，各种开采技术的应用使得原油多以乳状液的形式被采出。据统计，全世界开采出的原油近80％以乳状液形式存在。这给原油的开采、集输和加工过程带来诸多问题。不论从经济角度，石油要求便于输送、销售和加工，还是从环境保护角度，排放的污水应进行回收再利用，均需对原油进行破乳脱水和污水除油。对此，无数学者根据实际情况，提出了众多破乳方法[1]，应用于各个领域。化学破乳剂应用最广，但具有较强选择性，因而种类繁多。膜法破乳广泛应用在石油工业中的原油脱水、采油废水、原油碱洗产生的乳状液，环境工业中含有机物废水的处理，液液接触如萃取过程中形成的乳液或溶液夹带等方面。不同原油乳状液体系，有时破乳剂分子的界面活性比乳化剂分子低，但也有可能吸附到油水界面上顶替乳化剂分子，削弱膜强度，进而达到破乳的目的。尽管破乳方法很多，但按作用方式可以归结为改变油水界面性质或膜强度及增加液滴聚结力两方面。化学破乳法是近年来应用较广的一种破乳方法，主要是利用化学剂改变油水界面性质或膜强度。普遍认为由于化学剂与油水界面上存在的天然乳化剂作用，发生物理或化学反应，吸附在油水界面上，改变了界面性质，降低界面膜强度，使乳状液液滴絮凝、聚并，最终破乳。
破乳剂法破乳剂的研究经历了3个阶段：20世纪1920年代，出现了以阴离子表面活性剂为主的第一代W／0原油破乳剂，主要有羧酸盐型表面活性剂、磺酸盐(包括石油磺酸盐)及硫酸酯盐型表面活性剂；1940年代以后，出现了以低分子非离子表面活性剂为主的第二代w／0原油破乳剂，如OP系列、平平加型及Tween系列等；1960年代至今，又发展了以高分子非离子表面活性剂为主的第三代w／O原油破乳剂，同时发展了兼具缓蚀效果的两性离子破乳剂。
目前，主要是以非离子的聚氧乙烯、聚氧丙烯嵌段聚合物为主，在传统破乳剂的基础上加以改性，方法有改头、换尾、加骨、扩链、接枝、交联、复配等。从环保角度考虑，还出现了硅氧烷系列“绿色”破乳剂。许多研究[2]结果表明：乳状液油水界面性质和界面膜强度决定了乳状液的稳定性。W／O型原油乳状液的膜强度较大，这使原油中的水珠在碰撞时不易絮凝、聚结，乳状液的稳定性较好。因而，界面膜的破坏是破乳的关键所在，加入破乳剂是改变界面性质和破坏界面膜的一种有效方法。
近些年，破乳剂的作用机理研究取得了很大进展。Janaka．B等提出界面特征松弛时间可表征破乳剂的性能，界面特征松弛时间越短，破乳剂性能越好。Ch．NoCk等利用I．angmuir，在硅氧烷型破乳剂存在的条件下，研究了界面膜等温压缩性质，表明最大压缩度与界面面积的减小有关，乳状液液滴聚并使界面面积减小。油水界面张力降低，使界面压增大，等温压缩曲线不同区块的斜率不同，这些变化与界面弹性模量的改变有关。在很大程度上，破乳剂改变了界面弹性。Abdullah等通过现场实验发现，乳状液的温度越低，含水率越高，所需破乳剂浓度越大。夏立新等[3]认为界面活性比界面张力更能反映破乳剂的破乳效果，界面活性越高，破乳效果越好。王宜阳等¨]经试验得出，支链破乳剂AEl21和直链破乳剂SPl69能够大幅度地降低原油活性组分界面膜的扩张模量。破乳剂本身具有一定的扩张模量，并非破乳剂用量越大越好。石英等认为，在多种因素中，液体排出的速率取决于界面剪切粘度和动态界面张力梯度，破乳时要有较低的界面剪切粘度和动态界面张力梯度，但界面剪切粘度不能作为判断破乳效果的标准。康万利等¨1研究了破乳剂存在下的油膜寿命、油膜薄化速率以及油水界面性质与破乳效果的关系。随着破乳剂浓度的增大，油膜寿命变得越短，油膜薄化速率加快，界面粘弹性降低，膜强度逐渐变弱。但从经济的角度，破乳剂浓度存在最佳值。在三元复合驱采出液破乳方面，当向三元复合驱体系中加入破乳剂SPl69、AEl910或JS一8，通过研究界面膜强度，发现界面膜强度急剧减小，因而推断破乳机理为破乳剂分子部分顶替了乳化剂分子，降低了界面膜强度。
电解质破乳由于地层水中都含有无机离子，原油乳状液的水相也必然含有无机离子，因此，研究无机离子对破乳效果的影响对乳状液破乳工作具有一定的意义。当用金属氯化物进行研究时，发现破乳所需正离子浓度主要由正离子价数决定，而与离子的种类关系不大[7]。其中，Zn2+、Cu2+、A13+及Fe3+等金属离子在一定的pH值条件下水解生成难溶的氢氧化物胶体，这些胶体一般都是比较长的线性分子，这些分子在水中能借助于范德华力，在配位键等物理化学作用下产生吸附现象。当胶体同乳状液中油滴所带电荷符号相反时，这些分子很容易被几个甚至多个油珠所吸附，产生凝聚。同时，高价正离子能压缩扩散双电层，降低动电位，促使油珠相互靠近发生凝聚，使乳状液破乳。此外，这些胶体还可以通过桥连作用而破乳。桥连作用有两种方式：一种是2个或多个油珠由1个较长的线性分子桥连所引起的絮凝而破乳，另一种是通过线性分子之间的相互作用进行桥连而引起的絮凝破乳。3 结语除了化学破乳方法以外，还有生物破乳剂、微胶囊破乳剂、声化学破乳、微波辐射破乳、超声波原油脱水、电泳法破乳、振动破乳、电磁场破乳、电声波破乳和膜分离破乳等非化学破乳方法。在实际应用中，单一的一种破乳方法往往不能达到很好的效果，用几种方法相互结合起来使用，可以达到更好的破乳效果。目前，我国的能源浪费和环境污染情况十分严重，节约能源，保护环境应该落实到祖国建设的各个方面。
因此，对化学破乳剂的研制也不例外，高效、低污染破乳剂的开发将是今后发展的趋势。