世界三次采油技术的现状及国内三采的特点

国内外三次采油技术的现状
摘要：对世界三次采油技术的前期发展、现状和未来发展趋势进行研究，分析了国外采油技术的现状，。

结合中国油田具体油藏情况及原油性质，分析了国内三次采油的主要发展方向，以及国内的技术特点，并总结国内三采现阶段必须解决的问题
关键词：三次采油，化学驱，热力驱，CO2混相/非混相驱，中国三次采油
随着经济持续快速增长，油气需求自然水涨船高，石油作为一种不可再生资源，其供应供应却难填欲壑。

依靠技术进步，增加新的储量发现，提高油田采收率，增加可采储量，是石油确保原油稳定增长、实现石油资源接替良性循环的必由之路。

另外，国内多数油田目前处于高含水期开采阶段，综合采收率仅为32％左右，意味着仍有六成以上的石油“留守”地下。

而且，“多井低产”的问题难以回避。

三次采油（EOR）技术是一项能够利用物理化学和生物等新技术提高原油采收率的重要油田开发技术。

在过去的数十年内，世界石油大国都把如何提高原油才忧虑作为研究工作的重点目标。

依靠技术的发展，分析近几年来原油产量构成，提高采收率技术获得的产量已达到相当比重，其中三次采油技术更是功不可没，这技术对减少充分挖掘中国石油自身潜力，维持原油稳产、增产，对于减少我国对外原油依赖程度，确保国家能源安全具有十分重要的意义和战略需要。

世界三次采油发展历程
世界三次采油技术的发展经历了3次阶段的飞跃。

第一阶段：发生在20世纪50年代后期至60年代中期，这是蒸汽吞吐项目的高速发展时期。

50年代后期，蒸汽在南美洲委内瑞拉首次用于重油开采，从此在世界范围内打开了重油这个资源宝库。

60年代中期，美国蒸汽项目数和产量激增，实施中的蒸汽项目达到了132个，其中蒸汽吞吐项目达94个，蒸汽驱项目38个。

第二阶段：发生在20世纪80年代，化学驱的发展达到高峰期。

据1971年调查，美国EOR项目共有133个，其中蒸汽驱53个，火烧油层38个，化学驱19个，气驱23个。

虽然蒸汽项目仍是主要的，但其他项目的数量加起来已超过蒸汽驱项目数。

80年代，美国化学驱项目数从1980年的42个剧增至1986年的206个，但到1988年却快速降到了124个，此后逐年下降，直到现在的2个。

造成化学驱发展变缓的原因主要是化学注剂比热采和注气的成本高，且化学驱后对地下情况认识还有许多不确定因素。

尽管在此期间化学驱项目数量要多于气驱，但产量却远低于气驱，如1986年化学驱产量为16901桶／日，而气驱产量却高达108216桶／日。

第三阶段：发生在20世纪90年代初至今，混相注气驱技术得以快速发展。

最早获得成功利用的气驱技术是烃类混相驱，加拿大运用该技术在许多油田获得成功。

随后，由于烃类气体价格上涨和天然气藏的发现，以及混相驱技术适用范围大、成本较低等优势，
混相驱逐渐发展起来。

到90年代，世界上已有上千个注气工程，其中美国最多，其注气采油量约占EOR总产量的53.5%。

近年来，随着全球气候变暖要求减少排放以及各国随之制定的不同优惠政策和排放税等措施，使得混相驱得以迅速发展，世界各大石油公司利用驱油后并将其埋存在油藏中，这种方法不仅可以提高石油采收率，而且能消减温室效应。

世界三次采油发展现状
目前，世界上已形成三次采油的四大技术系列，即化学驱、气驱、热力驱和微生物驱。

其中化学驱包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱及其复配的二元、三元复合驱、泡沫驱等；气驱包括混相/非混相驱、氮气驱、烃类气驱和烟道气驱等；热力驱包括蒸汽吞吐、热水驱、蒸汽驱和火烧油层等；微生物驱包括微生物调剖或微生物驱油等。

四大三次采油技术中，有的已形成工业化应用，有的正在开展先导性矿场试验，还有的还处于理论研究之中。

化学驱
自20世纪80年代美国化学驱达到高峰以后的近20多年内，化学驱在美国运用越来越少，但在中国却得到了成功应用。

中国化学驱技术已代表世界先进水平，其中，聚合物驱技术于1996年形成工业化应用；“十五”期间大庆油田形成了以烷基苯磺酸盐为主剂的“碱+聚合物+表面活性剂”二元复合驱技术，胜利油田形成“聚合物+表面活性剂”的无碱二元复合驱技术；目前，已开展“碱+聚合物+表面活性剂+天然气”泡沫复合驱室内研究和矿场试验。

化学驱油目前为止存在着三个不同的研究方向，首先，从改善油水的流度比出发，除使原油降粘外，相对应的办法是提高驱油剂的粘度，降低其流度，应用此原理发展了聚合物溶液、泡沫液等驱油方法。

其次，从改善驱油剂的洗涤能力，以及改变岩石的不利润湿性出发，发展了活性水驱油方法，第三，就是介于前两种之间的化学驱油方法，称为碱性水驱，利用碱性水与原油组分就地形成活性水剂而改善润湿性或就地使原油乳化，堵塞大孔道。

化学驱油技术在国外的大量实际应用主要是在20世纪80年代才开始的。

1980年初，Shell 公司在加州Kern River油田的Meeca区块的4个10117.2大的5点井网做化学驱的试验，试验中使用了三种类型的化学合成表面活性剂，从试验开始到1981年10月的试验期间，累计产油82000桶，相对于单纯蒸汽驱开采，产量提高了32000桶，试验都取得了较好的效果。

1982年到1984年，美国加利福尼亚的Midway-Sunset和Kern Front两个油田对44口井进行了化学驱现场试验。

结果加TFSA增产原油18604，折合每消耗0.16t的TFSA可得到747.2原油。

热力驱
最早于20世纪50年代运用于委内瑞拉稠油开采的热力驱技术为蒸汽吞吐，因蒸汽吞吐技术伴随着吞吐效果逐渐降低的实际情况，蒸汽驱和火烧油层成为主要接替方法。

目前蒸汽驱技术已成为世界上大规模工业化应用的热采技术。

为了提高热效应，国外近年来开发的稠油开采先进技术有水平井蒸汽辅助重力泄油技术（SAGD）和电磁波热采技术。

SAGD已成为国际开发超稠油的一项成熟技术，而电磁波热采技术被认为是未进行蒸汽驱油区的最好替代方法，但在巴西试验效果不如注蒸汽。

目前热采的方法有两种，第一种是向油层注入水蒸汽来驱动原油流动，一般称为蒸汽驱，第二种是以地下燃烧原油产生蒸汽来驱动油流动，一般称为火烧油层法。

在国外采油技术中，热采占了很大一部分，尽管实施的项目数有所减少，但自1986年以来，热采产量一直保持稳定，比如在美国，在FOR产量中始终保持在60％以上。

最近几年，又出现了一种新的热采方法，业界称之为地热采油。

地热采油是利用丰富的地热资源，以深层高温度开发流体（油、气、水及其混合物）将大量的热量带入浅油层，降低原油薪度、提高原油流动能力。

这种方法是基于以下内外形势下发展起来的，国家节能减排力度加大、石油资源供需矛盾日益突出、国际油价持续走高，以注水蒸汽和燃烧原油产生蒸汽来实现稠油热采的开发方式需要转变以适应多变的时局。

注气驱
20世纪70年代，注烃类气驱主要在加拿大获成功应用，到80年代，混相驱成为美国最重要的三次采油方法。

氮气或烟道气技术应用较少。

二氧化碳驱
在国外，注二氧化碳技术主要用于后期的高含水油藏、非均质油藏以及不适合热采的重质油藏。

推广二氧化碳驱油的主要制约因素是天然的二氧化碳资源、二氧化碳的输送及二氧化碳向生产井的突进问题以及油井及设备腐蚀、安全和环境问题等。

为解决以上问题，提出了就注提高原油采收率技术，这种技术是向地层中注入反应溶液，使其在油藏条件下充分反应而释放出气体，溶解于原油之中，降低原油粘度，膨胀原油体积，从而达到提高原油采收率的目的。

微生物驱
国外微生物驱基本处于室内研究和先导试验阶段。

经过多年来的发展，微生物清蜡和降低稠油粘度、微生物选择性封堵地层、微生物吞吐、微生物强化驱等已成为成熟的提高采收率的技术。

微生物驱油已成为继传统的热采、化学驱、气驱之后第四大类提高采收率的方法。

微生物驱油技术的发展主要有三个方向，一是微生物增效水驱，二是激活油藏微生物驱，三是微生物调剖驱油。

2007年底世界三次采油基本情况
2008年世界EOR调查显示（见表1、表2），世界EOR产量为182万桶／日，约占世界石油总产量的2%。

世界范围内EOR项目数361个，其中蒸汽项目142个，产量119万桶／日，约占世界EOR总产量的65.6%；火烧油层21个，产量2.2万桶／日，约占EOR总产量的1.2%；化学驱24个，产量3.6桶／日，约占EOR总产量的2.0%；烃混相/非混相项目38个，产量27万桶／日，约占EOR总产量的14.9%；混相/非混相项目124个，产量27万桶／日（1371万吨／年），其中大部分为混相，产量25.8万桶／日，约占EOR总产量的14.2%，而
混相大部分在美国。

微生物项目只有2个，未公布产量
从图1看出：2007年世界范围内EOR项目中，项目数排第一位的是蒸汽驱，占总项目数39.3%；第二位是混相驱，占29.9%；第三位是烃混相／非混相驱，占10.5%。

从图2看出：2007年底世界EOR产量约182万桶／日，产量主要来自蒸汽驱、烃混相／非混相驱和混相驱，这3项产量和约为172万桶／日，占总EOR产量94.7%。

其中，
产量排第一位的是蒸汽驱，占EOR总产量65.6%；第二位是烃混相/非混相驱，占14.9%，第三位混相驱，占14.2%。

2007年底在世界范围内计划的EOR项目共有32个，其中混相项目数12个，非混相4个，这类项目基本都在美国；蒸汽驱7个，火烧油层1个；聚合物驱6个，表面活性剂—聚合物驱2个。

与2005年底计划的EOR项目数相比，聚合物驱数有明显增加，由2个增加到6个，计划实施聚合物驱的新增国家有巴西、阿根廷和德国，他们分别计划于2009年、2008年以及2010年开始实施聚合物驱。

从计划项目的经营公司和技术类型可见，美国仍然是未来EOR项目的积极倡导者和实施者。

未来最具有发展前景的EOB项目是混相／非混相驱，占计划EOR项目的50%。

随着油价高位运行，化学驱呈现较好发展前景。

世界三次采油发展趋势
IEA对2030年前世界EOR产量所做预测见图3。

2005—2030年，世界EOR产量占石油总产量的比例不断增加。

通过EOR技术的不断发展，EOR产量占石油总产量的比例将由目前的不足3%（产量主要来自热采和混相气驱）增加到2030年的15%-20%。

目前EOR产量对美国石油总产量的贡献是12%，对世界石油总产量不到4%。

未来在原油价格保持相对较高且非常稳定的情况下，将来EOR产量占美国或全球其他任何国家的原油总产量的比例最高为18%。

据预测，世界范围内的EOR产量高峰很可能在全球石油总产量开始递减30—35年之后出现，或在21世纪60年代出现。

在预测未来几十年内EOR产量占世界石油总产量比例持续增加情况下，有关专家在讨论EOR 发展以及美国和加拿大未来EOR发展潜力时得出结论：世界丰富稠油资源决定了以蒸汽驱为主的热采仍将是未来EOR主要发展方法时，注气混相驱（美国的和加拿大的烃类气）要比其他EOR方法增长得更快。

由于注气混相驱发展较快，在国外已经成为一项成熟技术。

通过世界注气驱发展趋势可以预测，随着注气驱技术发展、世界减排大环境影响、气源获取多样性、以及中国石化油藏特征(中原油田不适合化学驱的高温、高盐、高矿化度油藏，江苏油田的低渗油藏和江汉油田高温、高矿化度、高钙镁含量储层)等因素，决定注气驱在中国石化具有一定应用前景。

由于我国注气驱发展较缓慢，所以首先需要开展技术攻关和先导试验。

通过对世界三次采油技术的前期发展、现状和未来发展趋势的分析可以看出：世界范围内，以注蒸汽为主体的热采是三次采油的主要方法；注聚合物方法的使用在急剧减少，近年随油价升高而有所增加；注方法的使用则在扩大。

根据我国油藏特征和注入流体适应性，在把化学驱定为我国东部油田提高采收率技术研究主攻方向的同时，还要纵观全局、综
合考虑，借鉴国外先进成熟技术，发展我国除化学驱之外的三次采油技术，如加拿大和委内瑞拉的蒸汽驱和SAGD技术，美国的混相驱技术，使其成为常规聚合物驱或复合驱的重要互补技术，以用于那些不能适用聚合物驱或复合驱的油藏提高原油采收率。

国内三次采油发展状况
中国非常重视三次采油技术的发展。

我国将三次采油列为油田开发十大科学技术之一，对三次采油技术不仅重视室内研究，还安排许多现场试验，使得我国部分三次采油技术达到了世界领先水平。

由于缺乏足够的气源和我国油藏具体特征，我国主要发展了化学驱和热力采油，气驱和微生物驱基本处于室内研究和先导试验阶段。

(1)化学驱。

我国在化学驱一些领域已达到国际先进水平。

如聚合物驱油已形成完整的配套技术，并已在大庆、胜利等油田工业性推广；复合驱油技术获得重大突破，先导性试验获得成功。

(2)热力驱。

20世纪80年代至90年代，我国热力驱技术发展经历了蒸汽吞吐试验阶段、蒸汽吞吐推广和蒸汽驱先导试验阶段以及蒸汽吞吐和蒸汽驱工业应用3个阶段。

目前蒸汽吞吐和蒸汽驱已成为我国稠油开采的主要方法。

全国稠油产量主要来自辽河、新疆、胜利、河南4个油田。

另外，由于气源问题，我国气驱研究相对较晚，与国外相比还有很大差距。

在微生物驱油技术方面，主要开展室内研究和矿场试验。

国内三采技术的发展现状
1、化学驱技术不断发展，应用规模不断扩大
2、热力驱油技术获得突破，提高了热采稠油油藏的采收率解放了一批难动用稠油储量
3、气驱先导试验初步展示良好应用前景
4、微生物驱已开展系统研究
国内三次采油的主要方向
1、化学驱向复合驱、高温高盐油藏方向发展，同时加快聚合物驱后化学驱技术攻关
2、攻关和配套蒸汽驱技术，理论研究水平井蒸汽辅助重力泄油技术
3、积极开展及混相／非混相驱技术攻关和先导试验
4、加强微生物驱基础理论研究
我国在三次采油提高采收率技术方面急需解决的问题
一、是加强提高采收率新技术的基础理论研究。

主要课题包括改善注水采油技术提高采收率机理研究、化学驱油技术科学基础研究、油气藏流体变组分及变相态开发原理研究、稠油开采新技术科学基础研究、微生物驱油技术科学原理研究
二、是开发新型提高采收率驱替剂。

目前剩余储量大都集中在高含水、低渗透、稠油、高温高盐油藏、非均质极强的碳酸盐岩缝洞油藏等开采难度较大的地方,现有驱替剂已无法满足进一步提高采收率需求。

三是开发高效提高采收率的集成技术。

针对复杂的油藏，每一项提高采收率技术都有其应用的局限性，结合不同技术的优势，研究高效集成技术，是提高采收率又一个新的发展方向。

三、是开发高效提高采收率的集成技术。

针对复杂的油藏，每一项提高采收率技术都有其应用的局限性，结合不同技术的优势，研究高效集成技术，是提高采收率又一个新的发展方向。

石油供给安全是国家安全的重要组成部分，本土石油供给在这组成部分中占有重要地位，我国石油企业多数面临中后期开采，三次采油技术成为保障产量的关键，继而成为经济、社会和环境共同关注的领域，在处理技术发展规划的理论和方法中，技术预见正成为一种系统的高层次工具平台，三次采油技术是石油开发的必然也是明智的选择。

随着思维的突破与技术水平的不断提高，三次采油技术将在进一步推广应用中趋于完善。

参考文献：
《三次采油概论》陈铁龙
《成熟油田的开发回顾》廉抗利
《油气层物理学》张博全王岫云
中国学术期刊
石油人网站。