1.2.3 聚合物/表面活性剂二元复合驱技术
（1）二元复合驱技术
聚合物/表面活性剂二元复合驱技术（简称为聚合物/表面活性剂二元复合驱）是一种可以充分发挥表面活性剂和聚合物的协同作用来提高原油采收率的强化采油方法。很早以前人们就认识到毛管力是造成水驱油藏扫及区滞留大量原油的主要原因，而毛管力又是油水两相界面张力作用的结果，它抵消外部施加的黏滞力，使注入水与聚集的共生水只起到部分驱油作用。毛管力使一部分原油圈闭在低层孔隙之中，通过降低界面张力和提高注入水的黏滞力，可以降低毛管压力，增大毛管数，从而提高采收率。聚合物/表面活性剂二元复合驱是在三元的基础上，去掉碱所形成的低浓度的聚合物/表面活性剂二元复合体系。三元复合驱技术中大量使用碱，碱的使用可引起多价离子沉淀、岩石矿物溶蚀等现象。解决上述问题的根本途径是不使用碱，但不加碱的复合体系必须产生超低界面张力，聚合物/表面活性剂二元复合驱油体系的黏度明显高于同等条件下的三元复合体系，界面张力达到超低，且驱油效率较高。聚合物/表面活性剂二元复合体系作为一种新的驱油方法，可以最大限度地发挥聚合物的黏度和弹性，减少乳化液处理带来的负面影响，减弱由于碱的存在引起的地层以及井筒结垢的现象。由于体系还具有较低的界面张力，因此，在化学剂成本相同的情况下，可以达到与三元体系相同的驱油效果，可能成为一项代替三元复合驱的新技术。
（2）二元复合驱特点
① 属于无碱体系，可以减少多价金属离子沉淀、岩石矿物溶蚀、井筒结垢、采出原油破乳困难等现象。
② 对表面活性剂的要求严格，必须在无碱无盐的条件下使体系达到低（超低）界面张力，以增加体系的洗油效率，因而能够促进一系列新的、效果更好的驱油用表面活性剂的研制、开发和生产。
③ 其黏度和弹性比三元体系高很多，因此其驱油效率和波及体积有可能更大，采收率更高。
④ 既靠流体的弹性，也靠低界面张力提高驱油效率，两种提高驱油效率的机理同时存在，会出现许多新机理和新理论。
⑤ 可使用低分子量的聚合物，不需要加碱，减少了由于碱溶解岩石中的黏土而产生的地层伤害问题，具有更广的油藏适用范围。
⑥ 现场配置设备和工艺比三元体系简单，更适合海上油田应用。
⑦ 化学药剂成本比三元体系低，相应的投资成本降低。
⑧ 相同条件下，聚合物/表面活性剂二元复合体系注入压力比聚合物驱低，有利于矿场实施。
（3）二元复合驱提高采收率原理
聚合物/表面活性剂二元复合驱是在聚合物/表面活性剂/碱三元复合驱基础上去掉碱所形成的低浓度驱油体系，可以最大限度地发挥聚合物溶液的黏弹性，减少乳化液处理带来的负面影响，减弱由于碱引起的地层以及井筒结垢现象。国内外研究结果表明，聚合物/表面活性剂二元复合驱体系提高原油采收率幅度在20%左右，矿场试验取得了较好的增油降水效果。聚合物/表面活性剂二元复合驱体系可以克服三元体系的缺点，具有广阔的发展空间。
P/S二元复合驱体系中主剂包括表面活性剂（S）和聚合物（P）。可以按不同的方式或不同的组分含量组成各种复合驱。二元复合驱兼具表面活性剂驱和聚合物驱之长，并且发挥了各组分之间的协同效应。
1）降低体系界面张力
界面张力直接与表面活性剂在油-水界面的吸附相关，表面活性剂的存在可以降低驱油剂与原油之间的界面张力，从而减小了油滴通过狭窄孔喉的阻力，残余油滴容易被驱动并在油层中聚集并形成油墙，因而提高驱油剂的洗油效率。聚合物对界面张力影响较小。因此，聚合物浓度固定，通过测定界面张力与水相表面活性剂的变化关系，可以获得表面活性剂在原油-水相界面上吸附的详细信息。
2）降低流度比
聚合物能够保证驱油体系具有一定的黏度，进而有效地封堵高渗透层，增加驱油液的流动阻力，降低流度比，提高波及效率。表面活性剂对聚合物溶液的黏度也有一定影响，随表面活性剂浓度的增加，聚合物溶液的黏度增大。同样聚合物的存在增大了体系的视黏度，可以降低表面活性剂的扩散速度，从而降低其在油层中的损耗。
二元复合体系驱油的主要机理为扩大波及体积和提高洗油效率，驱替液的黏度越高，其扩大波及体积的能力越强，驱油效果越好。但当驱替液的黏度高到一定程度后，其提高驱油效果的能力变差，因此，驱替液的黏度必然有一个合理的上限值。流度比可以定义为驱替液的流度与被驱替液（原油）的流度之比，即
式中 Mdo——驱替液的流度与被驱替液（原油）的流度之比；
——驱替液（聚合物溶液或三元复合体系）的流度；
——原油的流度；
——原油的黏度，mPa·s；
——驱替液（聚合物溶液或三元复合体系）的黏度，mPa·s。
聚合物溶液驱油除了扩大驱替液波及体积外，还有提高驱油效率的作用。二元复合体系驱油是表面活性剂低界面张力驱油以及聚合物流度控制综合作用的结果。
3）改变岩石润湿性
驱油效率与岩石的润湿性密切相关，一般而言，亲油油层的驱油效率低，亲水油层的驱油效率相对较高。表面活性剂由于物理和化学作用而易于吸附在岩石表面上，使岩石的润湿性发生变化。在介质的原始润湿状态下，非润湿相占据大孔隙，润湿相占据小孔隙。如果改变岩石介质的润湿性，非润湿流体将存在于小孔隙内，而润湿流体将存在于大孔隙内。岩石由油润湿变化为水润湿后，孔道中的油滴将形成连续相，通过降低界面张力，使其能够沿孔道流动，从而提高原油采收率。
复合体系中，聚合物和表面活性剂的协同作用大大提高了体系的性能，除了上面介绍的主要机理，复合驱油体系中各组分的协同作用还表现在以下几方面：
① 聚合物可与钙镁离子反应，保护了表面活性剂，使其不易形成低表面活性的钙盐、镁盐；
② 聚合物有助于增强原油与表面活性剂间形成的乳状液的稳定性，进而增强了乳化携带作用的效果；
③ 聚合物大分子链和表面活性剂的非极性部分结合在一起，形成缔合物。
另外，表面活性剂与聚合物间相互作用致使聚合物分子链伸展，增加了驱油体系的黏性。
（4）聚合物/表面活性剂二元复合驱油体系研究现状
聚合物/表面活性剂二元复合驱油体系相对于三元复合体系来说，组合体系中去掉了碱，可以最大限度发挥聚合物的黏弹性同时兼具较低的油水界面张力，在提高波及系数的同时，还能提高洗油效率。
美国能源公司在得克萨斯州郡油田砂层中进行了表面活性剂/聚合物先导试验，试验区为162公顷水淹区，油层渗透率为0.2～0.5μm2，渗透率变异系数0.7～0.83，孔隙度15%。采用单独聚合物驱所增加的石油产量不能抵消其费用，加入表面活性剂后可以获得低界面张力，大大降低了残余油饱和度，采收率增幅为25%，经济效益十分可观。
2003年中国石化首个二元复合驱先导项目在孤东油田七区西南试验区实施，该先导试验是在三元复合驱实践的基础上提出的，被列为中国石化2003年度油气田开发重大先导试验项目。科研人员吸取了以往三元复合驱试验的经验和教训，开展了表面活性剂构效关系、化学剂间相互作用等机理研究，采用分子模拟技术指导组合浓度设计，在进行数值模拟及注采参数优化的基础上，在孤东油田七区西南试验区投入矿场试验。到目前为止，试验区共有10口油井见效，见效井比例为60%。试验区原油日产量由试验前的34.5t（最低时的30t）上升到目前的101t，产量增加66.5t。试验区日产液由1883.5t上升到1992.5t，上升了109.0t。含水率由98.2%降到94.9%，下降3.3%，取得良好的增油降水效果。
虽然二元复合驱获得了较好增油降水效果，目前面临的问题仍然是成本太高，特别是表面活性剂的成本太高，推广应用风险大。因此，二元复合体系中表面活性剂和聚合物浓度在现应用基础上都需要进一步降低。