在現行的能源中，石油是一種非常重要的能源。隨著經濟的迅速發(fā)展，石油的需求量日益增長，其供不應求的局面將會逐漸形成主流。全世界的石油資源是一定的，將來總有一天會枯竭，這是一個嚴峻的現實。近年來，特大油田的發(fā)現和石油儲量增長速度明顯下降。至于何時油藏將枯竭或何時油田的開采將變得不經濟，眾口不一，這是有多方面原因的。今后石油的勘探主要集中在深山、沙漠或冰封之地，除利用高新勘探技術增加探明儲量外，更重要的是提高石油的采收率。
石油開采時，原油須從形成它的生油巖(source rock)運移到儲集層，置換孔隙空間的水。利用天然的能量迫使石油通過多孔巖層流向生產井，得以開采，這種驅動采油的方式就是所謂一次采油。在一次采油中，能量來源是油層上方氣頂的膨脹，油中逸出溶解氣體的膨脹以及水從下方含水層流入等。
在石油開采的研究中表明，天然的能量遠不足以將地下的石油開采出來。因此要同時或分別將水、氣從注入井泵入地層，以維持石油儲集層的壓力或直接用于驅油，這就是“二次采油”。經多年研究，當前在世界上常用的二次采油方法是注水和通氣。用一次采油和二次采油法平均采收率可達30％～35％。
室內試驗及工程實踐發(fā)現，不管油藏何時將枯竭，總還有大量石油(占儲量的65％～70％)滯留在儲油層，無法被一次采油或二次采油采出。注入大量的水會在井口出現(即水竄)使采液中的原油比下降，大量原油滯留在注入水波及不到甚至波及到的區(qū)域，原油小液滴也會被巖層顆粒間的毛細通道所夾持。我們必須竭盡全力開發(fā)這些原油，減少殘油量。
石油采收率低的原因是多方面的，主要原因是油層的非均質性使驅油劑沿高滲透層突入油井，波及不到滲透性較小的地方。另外，驅油劑波及到的地方，油也不一定能被驅沖洗下來，這要看油層濕潤性，如驅油劑是水時，可以較好地把油從親水油層中沖洗下來，但在親油層就無法做到這一點。因為在親油層中，油層被水沖洗過以后，總會有一層油膜殘留在油層巖石表面。由于油層巖石的孔隙面積很大，滯留的油很多，即便是親水油層，沖洗下來的油還因毛細管力而滯留在油層而采不出來。可見，即使驅油劑波及到的油層，由于油層表面的濕潤性和毛細管效應，原油也不一定能采出來。針對這些情況需要采取的措施就是三次采油技術，即EOR技術。該技術就是用強制性手法，盡量多地采集殘存在地下的石油。三次采油法可分為以下幾類。
(1)蒸汽刺激法蒸汽刺激法就是循環(huán)注入蒸汽，使蒸汽浸泡或蒸汽吞吐。采用蒸汽刺激法時，通常是在2～3周內每天向生產井內注人蒸汽。然后，關井數天使熱量得以擴散，再開井生產。注入蒸汽的熱提高了油層的溫度，因而顯著地提高了重油的流動性，相應地提高了重油的產量。如果蒸汽刺激法應用得很成功，費用就可以得到補償，因而這個方法獲得廣泛的應用。
(2)蒸汽驅油法(包括注熱水) 蒸汽驅油與注水過程相似。，要選擇適當的井網，將蒸汽注入井中，從鄰近的井采出原油。如果蒸汽在注入井周圍形成一個飽和帶，這種情況是很理想的。這一飽和帶的溫度幾乎等于注入蒸汽的溫度。
但是，當蒸汽離開注入井向外擴散時，壓力下降，蒸汽溫度亦下降。蒸汽離開注入井一定距離后，便開始冷凝，逐漸形成熱水帶。在蒸汽帶內，蒸汽的蒸餾液驅動原油前進。在熱水帶內，溫度使原油和巖石的性質發(fā)生變化，對原油的增產是有利的。這些變化是：原油熱膨脹，原油黏度和殘余油飽和度降低。
(3)火燒油層火燒油層有兩種不同的方法：①正向燃燒法；②反向燃燒法。正向燃燒時，空氣注入井的附近將油層點燃，燃燒前緣由注入井向外傳播。連續(xù)注入空氣驅動燃燒帶穿過油層到達附近的生產井。反向燃燒法在開始時采取的措施與正向燃燒相同，但從點火井向外燃燒一段短距離之后，即轉為向鄰近井注空氣，驅動原油向原來的點火井推進，而燃燒前緣卻從點火井向鄰近井移動，與原油運動的方向恰好相反。這一技術是作為提高特重原油油層的.采收率而發(fā)展起來的。
(4)聚合物驅油法 聚合物驅油法主要是向井下注入高分子聚合物水溶液。盡管加入聚合物對最終殘余油飽和度沒有很大的影響，但仍可以得到兩個好處：①減少為達到最終殘余油飽和度所需要的水量；②控制和改善流度比，提高波及效率采出更多原油。目前用于提高采收率的聚合物分為兩類：聚丙烯酰胺和多糖。聚丙烯酰胺的類型很多，分子量的變化范圍從幾十萬到幾百億。通常使用的量為百萬分之五十到一百。由于聚丙烯酰胺可以降低油層巖石的滲透率因而可以降低注入流體的流動度。
(5)堿性水驅油法 堿性水驅油法是將注入水的pH值調到12～13左右，這樣就可以提高采收率，達到超過普通注水采收率的效果。注水的油田很容易實現堿性水驅，只要在水中加入l％～5％(質量分數)的NaOH即可。但要更好地理解該方法的機理和恰當地選擇能應用的油層。
雖然對堿性水驅的優(yōu)點早就有所認識，但對提高原油采收率的機理實際上還未完全了解。現在一般認為，堿性水驅采油是通過堿和原油中酸性的活性組分作用就地生成表面活性物質，使油水之間的界面張力大幅度降低，原油可以被乳化、富集，然后采出。
堿性水驅的經濟效果引人注目，因為使用化學劑的投資，比其他大多數提高采收率方法都要低，經濟效益是明顯的。
(6)混相烴驅油法 混相烴驅油的過程包括注入可以完全溶解油層原油的流體，消除原油滯留于巖石中的力，以及將溶劑一原油混合物驅替到生產井。溶劑可以是醇類、精制烴、凝析的碳氫化合物氣體，液化石油氣或廢氣。
(7)二氧化碳驅油法二氧化碳和油之間形成混相的機理與烴類混相驅中高壓注氣的機理類似。雖然二氧化碳與地層原油初次接觸時并不能形成混相，但在合適條件下，二氧化碳可以形成混相前緣。氣體將從原油中抽出較重的碳氫化合物，并不斷使驅替前緣的氣體濃縮。二氧化碳和原油就變成混相的液體，形成單一液相，從而可以有效地將地層原油驅替到生產井。該法適合于深層輕油油藏。
(8)惰性氣體驅油法惰性氣體混相驅替油層流體的方法只能在有限的流體成分、壓力和溫度范圍內使用。因此，能夠使用惰性氣體驅油法的油層是有限的。
(9)表面活性劑驅油法 這是指通過在驅替水中加入表面活性劑，改善其驅替效率。其目的是降低油一水界面的界面張力，使被毛細管夾持的原油釋放出來。
回顧三次采油技術發(fā)展歷史，已跨過了近80年的漫長歷程。堿驅研究較早，但由于堿耗和可以有效應用的堿濃度范圍過小，難以形成規(guī)模生產力。聚合物驅對油藏物化環(huán)境有較強適應性，經多年的努力工作，礦場試驗已取得成功，技術上已完善配套，但其提高石油采收率的幅度較小。表面活性劑驅可大幅度提高石油采收率，但礦場和室內實驗表明，由于成本過高，經濟上尚不能過關。在20世紀80年代中期，從化學驅脫穎而出的復合驅技術，利用不同化學品及其與原油主要成分之間產生的協(xié)同效應，可以使界面張力在低化學品濃度下大幅降低，從而大大降低殘油的飽和度。這種協(xié)同效應效果遠大于單元驅的效果，可以顯著降低表面活性劑用量，為進一步提高石油采收率走出了新路。
因本書是闡述生物表面活性劑在石油開采中的應用，故下面首先討論表面活性劑在提高石油采收率中的作用。
