油气田开发概论第6章、提高采收率技术

二、驱油剂及驱油效率
驱油效率：在驱油剂的波及范围内，所驱替出的原油体积与地层总含 油体积的比值，也称为微观波及效率。
S o S or ED So
剩余油：驱油剂未波及到的区域内所剩下的原油。 残余油：驱油剂波及到的区域中没有被驱出的原油。
影响因素：岩石的润湿性、孔隙结构、流体性质、毛管数。
二、驱油剂及驱油效率
Recovery”,即EOR或Improvement Oil Recovery，即IOR)。
概 述
一次采油
依靠
天然能量
人工注水 注气
化学驱 混相驱 热力采油 微生物采油
二次采油
立足
物理、机械和力学等宏观 作用
三次采油 (强化采油)
应用
化学、物理、热力、生物 或联合微观驱油作用
第一节 基本概念
一、提高石油采收率（EOR） ——向地层中注入驱油剂，改善油藏及其流体的物理化学性质，提高 宏观与微观驱油效率的采油方法统称为提高石油采收率方法。
★燃烧带的温度很高，使燃烧带前缘的原油加热降粘，增加流动能力；
★燃烧带前缘有蒸汽带和热水带，有蒸汽驱和热水驱作用；
★燃烧过程中产生CO2和地层中原油形成混相，从而消除或降低了界面张力；
★原油蒸馏产生的轻组分更易流动。
四、微生物采油
微生物采油（Microbial Enhanced Oil Recovery——MEOR）是利用微生 物及其代谢产物作用于油层及油层中的原油，改善原油的流动特性和物 理化学特性，提高驱油剂的波及体积和微观驱油效率。
存在问题 活性剂在岩石表面大量吸附；活性水与普通水的粘度差很小。
3、碱驱
驱油机理：在注入水中加入碱，与原油中的有机酸反应，生成表面活性 剂，降低油水界面张力，改变岩石润湿性，提高驱油效率。
药剂：氢氧化钠(NaOH)、硅酸钠、碳酸钠、原硅酸钠（由NaOH和水玻 璃配置而成）
存在问题:碱耗；流度控制。
提高采收率机理： (1)降低原油的粘度；
(2)使原油膨胀；
(3)与原油产生低界面张力；
存在问题：气源
三、热力采油
凡是利用热量稀释和蒸发油层中原油的采油方法 统称为热力采油（Thermalrecovery）。这是一类稠油 油藏提高采收率最为有效的方法。 按照油藏和加热方式分类： 1、热流体法：以在地面加热后的流体作为热载体注入 油层中，如蒸汽吞吐、蒸汽驱、注热水等。 2、化学热法：通过在油层中发生化学反应产生热量， 如火烧油层、液相氧化等。 3、物理热法：利用物理场加热油层中的原油，如电磁 波加热、电加热等。
就地发酵产生的有机酸和气体使井筒周围得到清洗。
(5)降低界面张力
代谢产物中的表面活性剂，可降低水一岩石一原油 体系的界面张力，提高洗油效率。
(6)提高波及系数
代谢产物中的聚合物（如黄孢胶）可增加驱替液的
粘度，降低流度比，提高波及系数，并可选择性封堵或 非选择性封堵地层。
五、其他采油方法
油层深部调剖 物理法（如声波、电场等）采油
★油相相对渗透率有增加的趋势，从而增加了原油的流动能力；
★提高了地层压力，增加了驱油能量；
★清除了井壁污染，降低了井筒附近的流动阻力。
2、火烧油层
火烧油层：采用适当的井网，将氧气或空气注入井中并 用点火器将油层点燃，燃烧前缘的高温不断使原油蒸馏、 裂解、并驱替原油到生产井。
火烧油层燃烧过程示意图
火烧油层增产原理
①岩石的润湿性 对于亲水岩石，毛管力是驱油动力，驱替效率高。 当压差较大时，俘油残留于小孔道内。 对于亲油岩石，毛管力是驱油的阻力，驱替效率低。 ②岩石的孔隙结构
衡量孔隙结构的三个定量指标为孔隙度、比面、 孔隙大小分布，岩石结构越均匀，驱油效率越高。
③流体性质 工作剂与原油粘度差异大，由于渗流速度不同，会 产生微观指进现象，从而影响驱油效率。
第三节 提高采收率技术的发展概况
一、国外提高采收率技术发展概况
1、美国提高采收率技术发展概况 热采是提高采收率技术的主要方法，占EOR产量的60％以上。 二氧化碳混相驱一直在稳定增加。 原因：（1）油藏条件适合二氧化碳混相驱
影响因素：
①流度比
流度：流体的渗透率与其粘度之比。 水油流度比：
＝
K

驱动液流度 w K rw Sor o M 被驱动液流度 o K ro S wc w
二、驱油剂及驱油效率
②油层岩石宏观非均质的影响
主要为渗透率差异的影响 顺水流方向与垂直水流方向的渗透率必然有差异 流体沿渗透率好的方向流动快 形成不规则驱动前缘 注采井网安排不当 油井会过早水淹，油藏留下一些“死油区”
2．活性剂驱
类型 微乳状液驱、活性水驱、胶束溶液驱和泡沫驱等。 驱油机理 ⑴降低油水界面张力； ⑵改变亲油岩石表面的润湿性； ⑶使原油乳化，产生迭加的液阻系数（贾敏效应），增加高渗层的流动 阻力，减小粘度指进现象。
活性剂驱主要以提高驱油效率为主。
2．活性剂驱
药剂 磺酸盐型、羧酸盐、聚醚、非离子－阴离子
藏高压注干气，与原油充分接触，油中的轻质组分
C2-6逆行到气体前缘，并使之富化，富化的气体在推 进过程中不断与新原油接触，进一步被富化，最后
达到混相。
干气
高压注干气混相驱油过程
(4)CO2驱油法
向油藏高压注入CO2，不断与原油接触萃取其中较 重烃组分而富化，CO2同时溶于原油中，它通过气化、 凝析过程，最终与原油形成混相的驱油法。
采收率：对于一个特定的油藏，采收率的定义为采出的原油总量与地层
中原始地质储量的比值。
一、提高石油采收率（EOR）
采收率可以表示为：
VswSo VswSor Vsw So Sor ER EV ED VSo V So
Ev－体积波及系数； ED－驱油效率。
影响采收率的油藏地质、油田开发和采油技术因素等，最终可用体积波 及系数和驱油效率的乘积表示。
1、注热流体法
汽注入油层的一种热力采油方法。
主要是蒸汽
注蒸汽采油是以水蒸气为介质，把地面产生的蒸
分为：蒸汽吞吐和蒸汽驱。
(1)蒸汽吞吐 蒸汽吞吐：在本井完成注蒸汽、 焖井、开井生产三个连续过程。 从注蒸汽开始到油井不能生产 为止，即完成一个过程称为一
个周期。
蒸汽吞吐过程
蒸汽吞吐开采原理示意图
蒸汽
体积波及系数：与天然的或人工注入的驱替剂接触的部分油藏体积（或含油面积、 油藏厚度）与整个油藏含油体积（或含油面积、油层厚度）之比称为体积波及系
数（或面积波及系数、纵向波及系数）。
Vsw Asw hsw EV V A h
二、驱油剂及驱油效率
流度比、岩石的宏观非均质性、注采井网对非均质性的 适应程度等 指在油藏被注入流体接触部分中注入流体的流度与油藏内 未波及区油的流度之比。
4、化学复合驱
化学复合驱是由聚合物、活性剂、碱以各种形式组合驱动。 包括：二元驱和三元驱。
驱 油 机 理 聚合物的流度控制作用：聚合物可以使水相粘度增加，渗透率降低， 以提高波及系数为主；
降低界面张力：表面活性剂或碱与原油中的酸性成份反应就地生成的 表面活性剂，可降低相间界面张力和残余油饱；
另外：复合驱还有碱驱所具有的乳化携带、捕集、聚并、润湿反转等 机理。
第二，通过减小界面张力或者消除工作剂与原油间的界面效应以提高驱 油效率。
第二节 提高采收率技术的分类
从机理上讲，提高采收率可以从两方面入手：增加原油流动的动力或降低其阻
力。增加动力的方法有注水、注天然气、以及地震法和声波法。降低阻力的方
法则多种多样，大致可分两类：其一为降低流体的表面张力及粘滞阻力，常用 方法为化学驱、热驱和混相驱，还有新兴的微生物驱；其二为扩大运移通道， 主要方法为酸化和压裂。
一、化学驱
凡是以化学剂为驱油介质，以改善流体的流动特性，改善驱油剂、原油、油 藏孔隙之间的界面特性，提高原油开采效果与效益的所有采油方法统称为化 学驱。（Chemical Flooding）
分类：表面活性剂驱、聚合物驱、碱水驱和复合驱
复合驱又可分为： 表面活性剂—聚合物驱
碱—表面活性剂驱（二元复合驱）
二、驱油剂及驱油效率
④毛管数NC（Capillary number）
在一定润湿性和渗透性多孔介质中，两相流动排驱油 的动力与油的流动阻力之比。
粘滞力 N C 阻力
Φ一定时，NC越大，驱油效率越高，要提高驱油效率 就必须降低表面张力。
v
三、新增原油可采储量
1、新增地质储量（新油田、新油藏、油藏扩边） ——原油增产和稳产最直接、最有效的途径越来越难，潜力越来越小。
二、气驱
凡是以气体作为主要驱油介质的采油方法统称为气驱（Gas Flooding）。
按照相态特性分类：混相驱和非混相驱 按照驱替介质分类：二氧化碳驱 氮气驱 轻烃驱 烟道气驱
1、混相驱油法
混相驱：指向油藏中注入一种能与原油在地层条件下完全或部分混相的流体
驱替原油的开发方法。
包括：注液化石油气驱油法、富气驱油法、高压干气驱油法和二氧化碳驱油
一、提高石油采收率（EOR）
提高采收率方法可以包括除了利用天然能量开采和以补充地层能量、保
持地层压力为目的的注水（注气）开采以外的各种采油方法。
“提高采收率”作为一个术语，已被广泛普遍接受和使用。近几年在国际上， “提高采收率”逐渐取代了“三次采油”。
二、驱油剂及驱油效率
驱油剂泛指由地面注入到油层中用于驱油的所有液体、气体和复合 体系。
油气田开发概论
第六章 提高采收率技术
概 述
一次采油：原油是利用天然能量来开采的,其最终采收率一般
只能达到15%左右。
二次采油：当天然能量衰竭时,通过注水（或注气）向油层提供补
充能量，采收率远比能量衰竭法高,最终采收率通常为30%～40%。
三次采油:也称提高原油采收率(或“强化开采”“Enhanced Oil
油
油 层
注汽
焖井
采油
蒸汽吞吐井的产量特征曲线
(2)蒸汽驱
蒸汽驱：按一定生产井网，在注汽井注汽，在生产井采油。
蒸汽注入井
蒸汽
蒸汽带
热油水混合带
油层
注蒸汽热力采油的增产原理
★原油粘度大大降低，增加了原油的流动系数；
★油层岩石和流体体积膨胀，增加了弹性能量；
★原油中的轻质油份易挥发，进入气相后更易流动；
碱—表面活性剂—聚合物驱（ASP三元复合驱）
1、聚合wenku.baidu.com驱
驱油机理
在注入水中加入水溶性高分子聚合物，增加水的粘度，降低水相渗 透率，减小流度比M，提高波及系数。此外可以减小粘度指进，提高驱 油效率。
1、聚合物驱
药剂 聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、黄原胶
存在问题
聚合物：热降解、盐降解、剪切降解、地层吸附
微生物采油原理
⑵降解
将高分子烃类降解为低分子的烃类，可降低原油粘度和凝固点，增加原油的 流动性。
(3)产生气体 ①产生CO2、CH4、H2等气体，使油层压力增加； ②部分气体溶解在原油中，使原油体积膨胀，粘度降低；
③产生的C02气体溶解于水生成碳酸，处理碳酸盐岩地层，可提高孔隙度和 渗透率。
微生物采油原理 (4)解堵作用
（2）富气驱油法
对于地层油中轻质组分（C2-6）较少的油藏，可 注入适量加入乙烷、丙烷和丁烷的天然气，富气中
的较重组分不断凝析到原油中，最终使注入气与原
油混相的驱油方法。 驱油过程是先注一段富气，再注一段干气，然后 用水驱动。
注富气混相驱油过程
(3)高压干气驱油法
当地层中原油组分含轻烃组分较多时，可向油
法。
混相驱油法
驱油机理：气体与原油之间建立混相带，消除界面张力，提高驱油效率。
混相流体驱油过程的相段分布图
（1）液化石油气驱动法
向油藏注入以丙烷为主的液化石油气，与原油形 成混相段塞，然后用天然气驱动段塞。液化石油气段
塞前缘可与地层油混相，后面与天然气混溶，形成良
好的混相带。
注液化石油气混相驱油过程
1、按注入方式分类：微生物吞吐、微生物驱 2、按菌种类型分类：好氧菌、厌氧菌、兼性菌 3、按菌种来源分类：本源（内源）微生物、外源微生物
微生物采油原理
⑴微生物在油层中增殖，形成生物量； ①产粘液的细菌密集成团时，可选择性或非选择性地堵塞地层中的孔道，从 而改变流动方向，扩大扫油面积。 ②菌体粘附在岩石表面，改变岩石表面的润湿性，将岩石上附着的油膜替代 下来。
2、提高原油采收率 ——在我国各油田的潜力非常大。 原油可采储量的补充，越来越多地依赖于已探明地质储量中采收率的提
高。
注水开采只是整个油田开发全过程度一个阶段，而提高采收率则是油田 开发永恒的主题。
四、提高采收率的途径
第一，通过降低流度比以提高波及系数，同时尽可能适应油层的非均质
性，以减少非均质性对驱油过程的不利影响；