油气田开发概论第6章、提高采收率技术

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。
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；
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。
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
★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
（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
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
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
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。
碱—表面活性剂—聚合物驱（ASP三元复合驱）
1、聚合物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
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）
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
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
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。
★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。
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。
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
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
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”
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。
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；
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。
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