本课题以大庆油田北二西试验区石油磺酸盐表面活性剂弱碱体系三元复合驱的采出液和采出水为研究对象,通过对驱油剂返出高峰期的采出液和采出水性质进行跟踪监测,考查该采出液和采出水的pH值、矿化度、组成、相结构及分离特性,再通过实验模拟和理论分析,研究了驱油剂中碱、表面活性剂和聚合物三种物质单独和不同组合对采出液的油水分离特性、界面性质、体相流变性的影响。通过模拟三元复合驱注入液中水相微乳液的演变过程,探索了三元复合驱采出水中纳米和亚微米尺度油滴的来源和形成机理。并通过研究复合驱采出液的油水界面性质和流变性质,确定了影响该弱碱体系三元复合驱采出液油水分离特性的主要因素,探求了石油磺酸盐表面活性剂弱碱体系三元复合驱的采出水的特性、成因以及难以处理的原因,提出了改善油水分离效果的解决办法。在三元复合驱采出水的剖析中发现了粒径为0.08μm~1μm的纳米、亚微米油滴,这些油滴形成了O/W型、W/O/W型等多重乳状液,油滴的大小与部分水解聚丙烯酰胺分子线团高度重合,一直未被认定是乳状液的分散相。由于这些油滴粒径小,聚并和浮升能力差,用常规的处理工艺难以除去,导致采出水中的含油量远超回注地层水的控制指标。碱对三元复合驱采出液的形成和稳定主要有两方面作用:(1)降低油水界面张力,使采出液乳化程度增大,油珠粒径变小;(2)高含量的碱压缩油水界面扩散双电层,减弱油珠之间的静电斥力,促进油滴之间的聚集和聚结。这两种相反作用的叠加结果使得采出液相分离过程中的水相含油量随碱含量增加而降低。石油磺酸盐表面活性剂在O/W型石油磺酸盐表面活性剂弱碱体系三元复合驱采出液乳化和失稳过程中的作用主要有三个方面:(1)降低油水界面张力,使采出液乳化程度增大,油珠粒径变小;(2)增大油珠表面的过剩负电荷密度和油珠之间的静电斥力,阻碍油珠的聚集和聚并;(3)通过Marangoni效应阻碍油滴聚并过程中平板水膜的排液,增加稳定性。以上三种作用都是使采出液相分离过程中水相的含油量随表面活性剂含量增大而增大。聚合物在O/W型石油磺酸盐表面活性剂弱碱体系三元复合驱采出液乳化和失稳过程中的作用主要有两个方面:(1)增大水相粘度,使采出液乳化程度增加,油珠粒径变小,油珠上浮速度下降;(2)通过空位絮凝作用促进油珠的聚集和聚并,使油珠上浮速度增加。在这两种相互对立作用的共同影响下,使采出液相分离时水相含油量随聚合物含量增大呈现先降低后增大的变化趋势。通过对ASP注入液在油藏中运移和地面集输过程中演变的模拟实验研究,发现在表面活性剂浓度低于临界胶束浓度的石油磺酸盐表面活性剂弱碱体系三元复合驱采出水中,有数量可观的纳米、亚微米尺度油滴,是ASP注入液中的膨胀胶束在表面活性剂浓度降低至临界胶束浓度以下时发生崩溃的结果,膨胀胶束崩溃时释放出其中增溶的原油形成了粒径小、高度分散的油滴。如何有效地去除这些纳米、亚微米尺度的油滴,是影响这种采出水能否回注达标的关键。采用具有水溶性嵌段聚醚和聚丙烯酸衍生物结构的非离子型表面活性剂与具有良好脱水作用的油溶性嵌段聚醚成分的活性剂等复配制成的油水分离剂SP1013,能高效地促进油滴特别是小油滴与大油滴之间聚并,显著提高油水分离效果。在现场试验区应用上,将加药点从转油站前移到油井井口,在管道集油输送过程中,采出液与化学药剂在这段时间进行剪切和反复混合,大大增加了油滴之间的碰撞机会,强化了大油滴对小油滴的捕获和聚并,有效减少了三元复合驱采出液和分离采出水中纳米、亚微米尺度油滴的数量,降低后续采出水的除油难度。本论文的研究可以为使用同类型驱油剂采出液的油水分离和采出水的深度处理提供理论和技术上的指导。