第四节 提高采收率

4 碱–表面活性剂–聚合物三元复合驱
碱水驱碱耗损失非常大，加入表面活性剂可大大减 少碱的用量。同时，由于原油中的酸性组分含量碱驱时 生成的表面活性剂量，所以，利用碱–表面活性剂可降 低界面张力的性能，再结合聚合物的流度控制能力，就 形成了碱–表面活性剂–聚合物三元复合驱技术。此技术 能有效降低界面张力，获得较高的驱油效率。其中聚合 物用于增加体系粘度，提高波及效率。 碱–表面活性剂–聚合物三元复合驱技术采收率是化 学驱中最高的，可提高水驱采收率２0％。
提高采收率(EOR)
(Enhanced Oil Recovery)
原油采收率(Oil Recovery)是指采出地下原油原始储量的 百分数，即油藏累计采出的油量占油藏地质储量的百分数。 从理论上来说，采收率取决于驱油效率(ED)和波及效 率(Ev)。 采收率的定义式为：
ED EV 式中: ED ——驱油效率，又称微观驱替效率，它是指 注入流体波及区域内，采出的油量与波及区内石油储量的 比值； EV——波及效率，又称扫油效率或宏观驱替效率，它 是指注入流体及波区域的体积与油藏总体积的比值。
（1）渗透率非均质性
不同渗透率层的注入水推进速度不同，导致油层水 淹不均匀，各层渗透率相差太大会造成单层突进，造成 水淹厚度小，波及效率低。 即使渗透率相同，孔隙结构也可能不同，在微观上 仍可能是不均质的。颗粒愈均匀，岩石的微观结构愈好， 孔隙大小更趋一致驱油效率更高。 所以，油藏岩石渗透率的宏观，微观非均质性对水 驱油的波及效率和驱油效率有很大影响。
2 蒸汽驱
蒸汽驱(Steam Drive)是接替蒸汽吞吐的一种稠油开 采方法，是指蒸汽从注入井进入并穿过整个油层，把加 热的原油推向生产井并产出地面。与蒸汽吞吐相比，尽 管蒸汽驱可以大幅度提高稠油油藏的采收率，但该方法 消耗的热能多、投资大、技术复杂程度高、风险大。因 此，目前蒸汽驱的产量要比蒸汽吞吐的产量小。 利用蒸汽吞吐开采稠油，只能采出油井井筒附近地 层中的原油，而井间仍有大量的稠油未能采出，其采收 率仅为10％一20％。蒸汽吞吐后进行蒸汽驱开采，可以 便一部分井间地层中的原油采出地面，可进一步提高稠 油的采收率20％一30％。
蒸汽吞吐过程示意图
蒸汽吞吐增产机理
周期吞吐增产的机理较为复杂，但可以肯定原油 受热降粘在提高稠抽产量中起着非常重要的作用，热 膨胀的溶解气作用也促进了地层流体的流动，蒸汽的 井简清洗效应以及回来过程中的地污染的清除也是蒸 汽吞吐增产的因素。此外高温引起的油水相对渗透
率和毛管压力变化，以及岩石润湿性改变都有 助于地层原油的流动。
4 高压干气混相驱
高压干气混相驱： 是指在高压下将干气连续的注入 到油层，通过干气与原油的多次接触达到混相的驱替过 程。形成富含C2—C6的气体与原油的混相带，与富气驱 不同，干气从原油重抽提出中间组分加富自己接近原油 的组成，从而达到混相。 优点：成本低，干气可循环注入。当原油中富含 C2—C6组分，且地层压力很高时，干气驱才能达到混相 驱。其注气压力要求很高对注入设备和原油的组成要求 很严，因而适应性很差。
一次接触混相驱是指注入气体(如皿)与地层原油可以任何比 例混合，立即达到完全互溶的混相驱替过程。 多次接触混相驱是指注入气体与原油通过多次接触后，才能 达到混相的排驱过程，它可进一步分为凝析气驱(如富气驱)和蒸 发气驱(如二氧化碳驱、干气驱、氮气驱、烟道气驱等)。
气体混相驱分类
1 二氧化碳驱
一定条件(温度和压力)下，CO2可以两相或三 相共存.用作混相驱的CO2通常呈气态，在中等压 力下，二氧化碳不能直接与大多数原油混相，但 能够抽提原油中的轻质组分，因而在低压下CO2 是一种很好的非混相驱注入剂，在高压下， CO2 也是一种很好的混相驱注入剂。 CO2驱机理： 在CO2驱中， CO2的溶解气驱 作用、混相驱替、膨胀原油作用、降低原油粘度、 碳酸水提高岩石渗透率等作用都会有助于提高原 油采收率．
1 聚合物驱
聚合物驱(Polymer Flooding): 是一种流度控制技术， 通过在注入水中加入水溶性高分子量的聚合物（聚丙烯 酰胺或生物聚合物黄泡胶），增加水相粘度，降低水相 渗透率，改善流度比，提高原油采收率的方法。 聚合物驱只是在原来水驱的基础上添加了聚合物， 因此它又称改性水驱(Modified Water Flooding)。 聚合物驱机理是所有提高采收率方法中最简单的— 种，即降低水相流度，改善流度比，提高水淹层段驱油 效率。聚合物段塞可以改善粘性指近和舌进现象，降低 高渗透水淹层段中的流度，缩小高、低渗透层段的 水 线推进速度差，调整吸水剖面，从而提高波及系数。 一般来说，当油藏的非均质性较大和(或)水驱流度 比较高时，聚合物驱可以取得明显的经济效果。
蒸汽驱过程示意图
Hale Waihona Puke 3 火烧油层火烧油层：是指向油层注入空气(或氧气)，通过原 油的自燃或人工点火，使地层部分原油就地燃烧，利用 燃烧前缘推动原油的热采方法，又称作层内燃烧或火驱。 在火烧油层中，燃烧前缘产生非常高的温度，就地 蒸发地层中的间隙水和原油中的轻质组分，以及原油燃 烧的产物CO2和水蒸气等与“冷原油”接触，形成一个 类似于蒸汽驱、溶剂混相驱和CO2驱的驱替前缘。 与其他热采方法如蒸汽驱相比，火烧油层最大的区 别在于油层就地产生热量，这种方法的最大优点在于能 源利用率高、最终采收率高。 火烧油层方法可分为干式正向燃烧、反向燃烧和联 合热驱。火烧油层示意图如下。
3 富气混相驱
富气混相驱：是指往油层中注入富含C2—C6组分的 烃类气体段塞，通过富气与原油的多次接触达到混相 与原油接触后，注入气中的C2—C6组分凝析而进入油相， 形成富气和原油的混相带。富气成本高，通常富气段塞 后紧接着注干气。 富气混相驱要求的混相压力较高，重力超覆，粘性指 进现象严重，波及效率较低。
一般来说，地下原油的粘度大于地下水粘度， 而且油相渗透率(Ko)随着含水饱和度增加而减少， 相反，水相渗透率(Kw)随含水饱和度增加而增大。 因此．在油藏注水后Kw上升，Ko下降。由流度比 定义可知，水驱油流度比大于1，而且随着注水 时间增加，水驱油流度比越来越大，波及效率随 之降低。
（4）井网 注采井的井网布署方式有很多，规则井网有 四点、五点、七点和九点井网。如果油藏较小， 油藏形状不规则，而且断层较多，井网就不会是 规则的。不同的井网模式导致不同的波及效率。
聚合物驱示意图
2 表面活性剂驱
表面活性剂驱: 用表面活性剂降低油水界面张力的提高驱
油效率的方法。表面活性剂分子中存在的亲水集团和亲油集团， 可在接触界面上产生选择性定向吸附，使界面相态和性质发生显 著变化。 表面活性剂驱分为活性水驱和胶束驱。 活性水驱：表面活性剂用量较小，活性水润湿孔喉，降低油 水界面张力和残余油饱和度，但是界面张力下降幅度不大。 胶束驱（微乳液驱）：将表面活性剂、醇类助剂和电解质加 入水中，形成胶束溶液驱替原油。由于胶束溶液具有增溶油的特 性,与油层原油接触后,可以消除油水界面张力,形成混合带,大幅度 提高采收率. 目前，国外研究和普遍使用的是胶束–聚合物驱。
二、气体混相驱
气体混相驱是利用注入气体能与原油达到混相的 特性，消除他们之间的界面张力，从而驱替出油藏中的 残余油。驱油效率接近100%，与流度控制技术结合起 来，可使原油采收率达到95%。因此，气体混相驱已成 为仅次于热力采油方法的，处于商业应用的提高采收率 方法。 气体混相驱的注人气体有烃类气体和非烃类气体。 烃类气体有干气(Dry Gas)、富气(Enriched Gas)和液化 石油气(LPG)等，非烃类气体有二氧化碳、氮气和烟道 气。按混相机理，气体混相驱又可分为一次接触混相驱 (如LPG段塞驱)和多次接触混相驱。
三、热力采油
热力采油方法：是指利用热能加热油藏，利用稀 释和蒸发作用降低原油粘度，将原油从地下来出的一 种提高采收率的方法。
热力采油包括蒸汽吞吐、蒸汽驱和火烧油层三种 常规的方法。蒸汽吞吐、蒸汽驱统称为注蒸汽法。 最有效的热载体是饱和水蒸气，能达到80%～
90%的驱替效率。
1 蒸汽吞吐
蒸汽吞吐(Puff and Huff)就是将一定量的高温、高 压饱和蒸汽注入油井(吞)，关井数天( 焖井)，加热油层 及其原油，然后开井回采(吐)的循环采油方法。 蒸汽吞吐方法是稠油开采中最常用的方法，也是工 业化应用最好的热采方法。蒸汽吞吐又称蒸汽激励或循 环注蒸汽。 优点：一次投资少、工艺技术简单、增产快、经济 效益好，已广泛应用于稠油开采。对于稠油油藏及特稠 油油藏一般都是先进行蒸汽吞吐，然后再转向蒸汽驱。 蒸汽吞吐采油过程可以分为三个阶段，即注汽阶段 (吞蒸汽)、关井阶段(焖井)和回采阶段(吐蒸汽)。蒸汽 吞吐过程示意图如下图所示。
火烧油层示意图
火烧油层机理：
火烧油层的采油机理异常复杂。但目前可 以肯定的是原油的高温裂解、热驱、冷凝蒸汽 驱、混相驱、热驱以及气驱都是火烧油层提高 果收率的机理。
四、化学驱
化学驱：是指在注入水中加入化学剂，改变 驱替流体与油藏流体之间性质的方法。可以改变 油水界面张力和 流度比，降低残余油饱和度， 从而大幅度提高原油采收率。 化学驱可分为聚合物驱，表面活性剂驱，碱 驱和复合化学驱。
驱油效率(ED)：又称微观驱营效率，其定义为注入流
采收率影响因素分析
影响采收率的主要因素有流度比、原油粘度、 油水界面张力、井网、油藏非均质性、油水界面 张力、油藏岩石孔隙结构等。当然，还有很多因 素会影响采收率，如油藏地质参数(油藏大小、 断块复杂性、沉积相等)、技术水平，以及石油 价格等一系列因素。 影响波及效率和驱油效率的因素是制约水驱 采收率的主要因素。
3 碱水驱
碱水驱：把氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠 和氢氧化胺等碱类物质加入水中注入地层。 碱水驱机理：碱性物质与原油中的酸性组分就地生 成表面活性剂，降低界面张力，溶解油水界面上的刚性 界面膜，改变岩石润湿性，乳化原油，提高采收率。 碱水驱用于具有一定酸值、低粘土含量的轻质和重 质油藏，这是因为碱的吸附损失与粘土含量有关。 碱水驱在化学驱中成本最低。通常配合聚合物驱使 用，用于改善流度比，增大波及效率。