课件1-第一章 注水驱(提高采收率)
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1.3 影响水驱采收率的因素
一、影响洗油效率的因素： 4、毛管数的影响
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
毛管准数与残余油饱和度的关系图
提高采收率原理
1.3 影响水驱采收率的因素
一、影响洗油效率的因素： 4、毛管数的影响
第一章 注水驱油
天然能量驱油的采收率
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
对于依靠天然能量才有的一次采收率，其最终大小主要取决于油藏本身 客观地质条件,其计算公式为：
ER
式中
Np No
N o N or No
--------公式（1）
ER —原油采收率
Sor 1 S wi
------- 公式（5）
1 S wi Sor 1 S wi
公式(4)、(5)就是计算一次采收率的通式。
提高采收率原理
1.1 水驱采收率公式
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
实际油藏之依靠天然能量驱油的十分罕见，而且采收率很低。普遍采用 向油层注入工作剂的办法来实现人工补充能量驱油。 假如油藏体积为V =A.h ，其中注入工作剂（如为水）所驱洗或影响到 的体积为Vs ＝As.hs，则波及效率（Volumetric Sweep Efficiency ）：
原油的粘度一般都比水大，水驱油是低粘度水排驱高粘度原油。在孔道中， 随着油水界面推进，阻力越来越小，流速越来越大。此现象随油水粘度差增加 而加剧。而且大毛管中粘滞阻力比小毛管中小，因此粘度差加大了大小毛管中 的速度差，从而微观油水界面的推进距离的差别变大，出现微观指进现象。于 是油滴或小油块被水绕流，从而降低驱油效率。
提高采收率原理
1.3 影响水驱采收率的因素
二、影响波及系数的因素 1、油层非均质性对波及系数的影响
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
油层的非均质性可以分为垂直剖面上、平面上和结构特征上的非均质 三种类型。前面两种统称为宏观非均质即油层岩石宏观物性参数（孔、渗）的 非均质性。 油层渗透率在垂直剖面上的非均质性往往导致油层水淹厚度上的不均 一。因注入水沿不同渗透率层段推进速度快慢各异，当渗透率级差（最大渗透 率与最小渗透率之比）增大时，常常出现明显的单层突进，高渗透层见水早， 造成水淹厚度小，波及效率低。
提高采收率原理
1.3 影响水驱采收率的因素
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
一、影响洗油效率的因素： 4、毛管数的影响 水驱油时，驱替介质的粘滞力与油水界面张力的比值称之为毛管准数。毛 管准数是一个无量纲量，其表达式为 ：
提高采收率原理
微观结构等有关。
提高采收率原理
1.2 残余油分布形态
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
残余油形态
孤滴状 柱状 环状油膜 簇状油块
柱状
提高采收率原理
1.2 残余油分布形态
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
M<1
有较规则的流动前缘，见水波及系数可 达70％左右；
M>2 出现明显的粘滞指进现象，波及系 数降低。
提高采收率原理
1.3 影响水驱采收率的因素
二、影响波及系数的因素 1、油层非均质性对波及系数的影响
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
剖而上的非均质性：指进现象
平面上的非均质性：舌进现象
提高采收率原理
1.3 影响水驱采收率的因素
二、影响波及系数的因素 2、流度比及油层流体粘度对波及系数的影响
— 原始含油饱和度(initial oil saturation) — 残余油饱和度(residual oil saturation)
提高采收率原理
1.1 水驱采收率公式
水驱油藏的采收率 ：
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
ER
将公式(2)和公式(3)代入(1)式，则原油采收率为
：
ER
N o N or No Ah (1 S wi ) / Boi AhSor / Bo Ah (1 S wi ) / Boi Sor Boi 1 S wi Bo
1
--------公式（4）
提高采收率原理
第一章 注水驱油
提高采收率原理
1.1 水驱采收率公式
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
排驱效率：就是已被水从孔隙中排出的那部分原油饱和度占原始含
油饱和度的百分数，表示为：
ED
Soi Sor S 1 or Soi Soi
式中
Soi Sor
N p wenku.baidu.com采出油量（地面体积）
N o —原始地质储量（地面体积）
N or---地层剩余油量（地面体积）
提高采收率原理
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
No Ah (1 Swi ) / Boi
----------公式（2）
Nor Ah Sor / Bo
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
由(4)式可知：只要测得原始束缚水饱和度及原始原油体积系数，以 及油藏枯竭时的残余油饱和度及枯竭时地层压力下的原油体积系数就可 由上式计算出油藏的采收率。 若近似认为： Boi ≈Bo ≈1，则由公式(4)可得：
ER 1
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
上图给出了毛管准数Nc与剩余油饱和度之间的关系曲线。从图中可看出， Nc越大，残余油饱和度越小，驱油效率越高。当Nc达到10—2时，残余油饱和度 接近于零。提高Nc的方法有三个，即增加μw、和υ，降低σwo 在驱替过程中，水驱油效率受毛管力和粘滞力相互作用的影响，由前面给 出的毛管数NC＝Vμ ／σ 的定义，可清楚地知道各物理量对驱油效率的影响，并 通过岩心排驱试验将各物理量与驱油效率之间的关系可定量化。但毛管数未包 括所有驱油效率的因素，因而其它因素与驱油效率之间的关系只能定性分析。
A — 油藏有效面积； h — 油藏有效厚度；
Φ – 为油藏有效孔隙度；
----------公式（3）
S wi 和
Sor
Bo
— —
分别为束缚水和残余油饱和度； 分别为地层油原始和枯竭时的体积系数。
Boi
和
提高采收率原理
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
As hs ( Soi Sor ) AhSoi
As hs ( Soi Sor ) Ah Soi Ev ED
显然，整个油藏的采收率是体积波及系数与洗油效率的乘积。波及系 数Ev 越大，洗油效率E
D
越高，采收率也就越高。所以要提高原油采
收率就必须改善波及系数和微观洗油效率。
提高采收率原理
1.2 残余油分布形态
水驱油藏残余油的分布： 亲水岩藏：
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
大多以珠状形式被捕集在流通孔道中。
存在于注入水未进入的较小的流通孔道中，而在
充满水的大孔隙中，残余油呈膜状粘附在孔壁上。
亲油岩藏：
残余油的分布状况及数量直接与岩石的润湿性、界面张力、岩石的
Ev
A s hs A h
式中: A、As——分别为油藏面积和工作剂波及面积； h、hs——分别为油藏平均厚度和波及厚度。
波及面积与油藏面积比定义为面积波及系数,即EA＝As／A；而把波及厚度与 油藏厚度比定义为垂向波及系数，即EI＝hI／h；故波及效率Ev＝EA×EI 。
提高采收率原理
1.1 水驱采收率公式
层的驱油效率低。相反亲水岩层中毛管力是水驱油的动力，油与岩石间的附着
张力小，油容易被水驱走，所以亲水岩层驱油效率高。
提高采收率原理
1.3 影响水驱采收率的因素
一、影响洗油效率的因素： 3、原油粘度的影响
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
提高采收率原理
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
第一章 注水驱油
提高采收率原理
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
注水驱油强化采油的一种最廉价、最简单，使用范围也最广的一种方法。 把水注入油层，水能进入岩石的微小孔隙，可以将油驱到生产井井底，还可 以保持地层压力，但注水驱油也存在各种各样的问题，比如，水的波及系数
多是定性分析。
2、岩石润湿性的影响 在亲油岩石中，流体性质和流体与岩石孔隙表面的相互作用，如润湿性对
水驱油效率影响很大。毛管力是驱油阻力，所以水主要排驱大孔道中的油，小
孔隙和孔壁上留下残余油。岩石亲油性愈强，油与岩石之间附着张力愈大，排 除附着油滴愈困难。孔隙愈小，毛管阻力愈大，残余油愈难排除，所以亲油岩
孤滴状
环状油膜 孤滴状 簇状油块
柱状
簇状油块
提高采收率原理
1.3 影响水驱采收率的因素
一、影响洗油效率的因素：
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
1、岩石孔隙结构的影响
岩石孔隙结构特征的非均质性，包括孔隙大小分布、孔喉比、孔隙孔道的 曲折程度和表面粗糙度等，这些主要影响注入工作剂的微观洗油效率，其结果
提高采收率原理
绪论
（4学时）
目录
第一章 注水驱油
（4学时）
（8学时） （6学时） （4学时）
第二章 聚合物溶液驱油
第三章 表面活性剂溶液驱油
第四章 碱水驱及复合体系驱油 第五章 气体混相驱油法（6学时） 第六章 热力采油法
（6学时）
第七章 微生物提高原油采收率
（2学时）
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
波及效率与注入流体（如水）和被驱流体（油）的流度比（M）有关。
流度比 ：
M
w K w Ko K w o / o w o Ko w
在较高流度比时，水或注入流体具有穿过油藏而不是推动原油流动的趋势。 因此在低流度比时可达到最佳的波及系数。M ＝1或M ＜1时是有利的；M ＞1 是不利的。 由流度比公式可知: 提高注入水的粘度或降低油的粘度，即可降低流度比， 改善波及系数。
低，洗油效率还不够理想，因此水驱达经济极限时，地下仍有高达50～60％
的残余油。 另外，还有水未波及到的原始油区。 水驱最终采收率一般只有30～40％。所以要想尽量多的将油驱出来，在 水驱之后进一步采取其它强化采油措施，就必须分析水驱油机理、残余油形 成的原因和水驱油效率等方面的一系列问题。
提高采收率原理
一、影响洗油效率的因素： 4、毛管数的影响
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
毛管准数与残余油饱和度的关系图
提高采收率原理
1.3 影响水驱采收率的因素
一、影响洗油效率的因素： 4、毛管数的影响
第一章 注水驱油
天然能量驱油的采收率
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
对于依靠天然能量才有的一次采收率，其最终大小主要取决于油藏本身 客观地质条件,其计算公式为：
ER
式中
Np No
N o N or No
--------公式（1）
ER —原油采收率
Sor 1 S wi
------- 公式（5）
1 S wi Sor 1 S wi
公式(4)、(5)就是计算一次采收率的通式。
提高采收率原理
1.1 水驱采收率公式
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
实际油藏之依靠天然能量驱油的十分罕见，而且采收率很低。普遍采用 向油层注入工作剂的办法来实现人工补充能量驱油。 假如油藏体积为V =A.h ，其中注入工作剂（如为水）所驱洗或影响到 的体积为Vs ＝As.hs，则波及效率（Volumetric Sweep Efficiency ）：
原油的粘度一般都比水大，水驱油是低粘度水排驱高粘度原油。在孔道中， 随着油水界面推进，阻力越来越小，流速越来越大。此现象随油水粘度差增加 而加剧。而且大毛管中粘滞阻力比小毛管中小，因此粘度差加大了大小毛管中 的速度差，从而微观油水界面的推进距离的差别变大，出现微观指进现象。于 是油滴或小油块被水绕流，从而降低驱油效率。
提高采收率原理
1.3 影响水驱采收率的因素
二、影响波及系数的因素 1、油层非均质性对波及系数的影响
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
油层的非均质性可以分为垂直剖面上、平面上和结构特征上的非均质 三种类型。前面两种统称为宏观非均质即油层岩石宏观物性参数（孔、渗）的 非均质性。 油层渗透率在垂直剖面上的非均质性往往导致油层水淹厚度上的不均 一。因注入水沿不同渗透率层段推进速度快慢各异，当渗透率级差（最大渗透 率与最小渗透率之比）增大时，常常出现明显的单层突进，高渗透层见水早， 造成水淹厚度小，波及效率低。
提高采收率原理
1.3 影响水驱采收率的因素
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
一、影响洗油效率的因素： 4、毛管数的影响 水驱油时，驱替介质的粘滞力与油水界面张力的比值称之为毛管准数。毛 管准数是一个无量纲量，其表达式为 ：
提高采收率原理
微观结构等有关。
提高采收率原理
1.2 残余油分布形态
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
残余油形态
孤滴状 柱状 环状油膜 簇状油块
柱状
提高采收率原理
1.2 残余油分布形态
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
M<1
有较规则的流动前缘，见水波及系数可 达70％左右；
M>2 出现明显的粘滞指进现象，波及系 数降低。
提高采收率原理
1.3 影响水驱采收率的因素
二、影响波及系数的因素 1、油层非均质性对波及系数的影响
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
剖而上的非均质性：指进现象
平面上的非均质性：舌进现象
提高采收率原理
1.3 影响水驱采收率的因素
二、影响波及系数的因素 2、流度比及油层流体粘度对波及系数的影响
— 原始含油饱和度(initial oil saturation) — 残余油饱和度(residual oil saturation)
提高采收率原理
1.1 水驱采收率公式
水驱油藏的采收率 ：
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
ER
将公式(2)和公式(3)代入(1)式，则原油采收率为
：
ER
N o N or No Ah (1 S wi ) / Boi AhSor / Bo Ah (1 S wi ) / Boi Sor Boi 1 S wi Bo
1
--------公式（4）
提高采收率原理
第一章 注水驱油
提高采收率原理
1.1 水驱采收率公式
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
排驱效率：就是已被水从孔隙中排出的那部分原油饱和度占原始含
油饱和度的百分数，表示为：
ED
Soi Sor S 1 or Soi Soi
式中
Soi Sor
N p wenku.baidu.com采出油量（地面体积）
N o —原始地质储量（地面体积）
N or---地层剩余油量（地面体积）
提高采收率原理
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
No Ah (1 Swi ) / Boi
----------公式（2）
Nor Ah Sor / Bo
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
由(4)式可知：只要测得原始束缚水饱和度及原始原油体积系数，以 及油藏枯竭时的残余油饱和度及枯竭时地层压力下的原油体积系数就可 由上式计算出油藏的采收率。 若近似认为： Boi ≈Bo ≈1，则由公式(4)可得：
ER 1
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
上图给出了毛管准数Nc与剩余油饱和度之间的关系曲线。从图中可看出， Nc越大，残余油饱和度越小，驱油效率越高。当Nc达到10—2时，残余油饱和度 接近于零。提高Nc的方法有三个，即增加μw、和υ，降低σwo 在驱替过程中，水驱油效率受毛管力和粘滞力相互作用的影响，由前面给 出的毛管数NC＝Vμ ／σ 的定义，可清楚地知道各物理量对驱油效率的影响，并 通过岩心排驱试验将各物理量与驱油效率之间的关系可定量化。但毛管数未包 括所有驱油效率的因素，因而其它因素与驱油效率之间的关系只能定性分析。
A — 油藏有效面积； h — 油藏有效厚度；
Φ – 为油藏有效孔隙度；
----------公式（3）
S wi 和
Sor
Bo
— —
分别为束缚水和残余油饱和度； 分别为地层油原始和枯竭时的体积系数。
Boi
和
提高采收率原理
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
As hs ( Soi Sor ) AhSoi
As hs ( Soi Sor ) Ah Soi Ev ED
显然，整个油藏的采收率是体积波及系数与洗油效率的乘积。波及系 数Ev 越大，洗油效率E
D
越高，采收率也就越高。所以要提高原油采
收率就必须改善波及系数和微观洗油效率。
提高采收率原理
1.2 残余油分布形态
水驱油藏残余油的分布： 亲水岩藏：
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
大多以珠状形式被捕集在流通孔道中。
存在于注入水未进入的较小的流通孔道中，而在
充满水的大孔隙中，残余油呈膜状粘附在孔壁上。
亲油岩藏：
残余油的分布状况及数量直接与岩石的润湿性、界面张力、岩石的
Ev
A s hs A h
式中: A、As——分别为油藏面积和工作剂波及面积； h、hs——分别为油藏平均厚度和波及厚度。
波及面积与油藏面积比定义为面积波及系数,即EA＝As／A；而把波及厚度与 油藏厚度比定义为垂向波及系数，即EI＝hI／h；故波及效率Ev＝EA×EI 。
提高采收率原理
1.1 水驱采收率公式
层的驱油效率低。相反亲水岩层中毛管力是水驱油的动力，油与岩石间的附着
张力小，油容易被水驱走，所以亲水岩层驱油效率高。
提高采收率原理
1.3 影响水驱采收率的因素
一、影响洗油效率的因素： 3、原油粘度的影响
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
提高采收率原理
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
第一章 注水驱油
提高采收率原理
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
注水驱油强化采油的一种最廉价、最简单，使用范围也最广的一种方法。 把水注入油层，水能进入岩石的微小孔隙，可以将油驱到生产井井底，还可 以保持地层压力，但注水驱油也存在各种各样的问题，比如，水的波及系数
多是定性分析。
2、岩石润湿性的影响 在亲油岩石中，流体性质和流体与岩石孔隙表面的相互作用，如润湿性对
水驱油效率影响很大。毛管力是驱油阻力，所以水主要排驱大孔道中的油，小
孔隙和孔壁上留下残余油。岩石亲油性愈强，油与岩石之间附着张力愈大，排 除附着油滴愈困难。孔隙愈小，毛管阻力愈大，残余油愈难排除，所以亲油岩
孤滴状
环状油膜 孤滴状 簇状油块
柱状
簇状油块
提高采收率原理
1.3 影响水驱采收率的因素
一、影响洗油效率的因素：
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
1、岩石孔隙结构的影响
岩石孔隙结构特征的非均质性，包括孔隙大小分布、孔喉比、孔隙孔道的 曲折程度和表面粗糙度等，这些主要影响注入工作剂的微观洗油效率，其结果
提高采收率原理
绪论
（4学时）
目录
第一章 注水驱油
（4学时）
（8学时） （6学时） （4学时）
第二章 聚合物溶液驱油
第三章 表面活性剂溶液驱油
第四章 碱水驱及复合体系驱油 第五章 气体混相驱油法（6学时） 第六章 热力采油法
（6学时）
第七章 微生物提高原油采收率
（2学时）
第一章 注水驱油
1.1 水驱采收率公式 1.2 残余油分布形态 1.3 影响水驱采收率的因素
波及效率与注入流体（如水）和被驱流体（油）的流度比（M）有关。
流度比 ：
M
w K w Ko K w o / o w o Ko w
在较高流度比时，水或注入流体具有穿过油藏而不是推动原油流动的趋势。 因此在低流度比时可达到最佳的波及系数。M ＝1或M ＜1时是有利的；M ＞1 是不利的。 由流度比公式可知: 提高注入水的粘度或降低油的粘度，即可降低流度比， 改善波及系数。
低，洗油效率还不够理想，因此水驱达经济极限时，地下仍有高达50～60％
的残余油。 另外，还有水未波及到的原始油区。 水驱最终采收率一般只有30～40％。所以要想尽量多的将油驱出来，在 水驱之后进一步采取其它强化采油措施，就必须分析水驱油机理、残余油形 成的原因和水驱油效率等方面的一系列问题。
提高采收率原理