三次采油完整
三次采油
混相驱
2．CO2驱油技术 C02是一种容易以三种状态(固态、液态、气 态)存在的物质，其临界温度为31℃，这在 大多数油田都能满足。CO2在原油中的溶解 能力很高，因而容易形成混相。这些就是 选择C02做注入剂的主要原因。
混相驱
注入C02有利于驱油的因素有以下方面： ①使原油膨胀； ②降低原油粘度和密度； ③对岩石起酸化作用； ④降低注入液和原油的界面张力； ⑤压力下降时可以造成溶解气驱。
其它提高采收率方法
我国在20世纪50、60年代也进行过超声波 采油技术的研究，但因材料、技术等原因 停顿了一段时间。1981年，华北油田率先 进行了超声波破乳、降阻的冷输试验和超 声波增产试验，取得良好效果。玉门、大 庆、吉林、辽河、新疆等油田也陆续开展 了超声波采油的现场试验。全国已召开过 三次物理方法采油的工作会议，包括对超 声波采油技术进行总结。
四、热力采油
热力采油是一类基本的采油方法，它通过对油层 加热，促使原油粘度大幅度降低，从而使原本不 流动或流动差的原油得以采出。因此，热力采油 更多地是作为首次或二次采油的基本手段加以广 泛的应用，世界上几乎全部的高粘稠油都是通过 热力采油方法进行开采的。热力采油用做三次采 油或提高采收率的方法加以应用倒是不多的，热 力采油作为三次采油方法，主要用在一些原油粘 度介于稀油和热采型稠油之间的低粘度的普通稠 油提高采收率上：
热力采油
(2)注蒸汽采油 蒸汽以其良好的热载体、很高的汽化潜热、 来源丰富、成本低而成为热力采油的基本 介质。热采一般采用湿蒸汽(干度70％—80 ％左右)，这样可以达到较高的性能价格比。 注蒸汽采油主要采用两种方式；蒸汽吞吐 与蒸汽驱。
《三次采油技术》课件
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油田开发带来可观的经济回报。
02
通过降低采油成本和提高采收率，三次采油技术可为
油田企业创造更大的价值。
03
经济效益分析需要考虑技术实施成本、采收率提升、
原油销售收入等多方面因素，并进行综合评估。
04
三次采油技术的发展趋势
新技术研发
化学驱油技术
研发新型的化学驱油剂，提高采收率。
热力驱油技术
研究高效的热力采油技术，如蒸汽驱和火烧油 层等。
废弃物处理与再利用
对采油过程中产生的废弃物进行无害化处理 和再利用。
节能减排
采用节能技术和设备，降低采油过程中的能 源消耗和碳排放。
05
三次采油技术的挑战与对策
技术瓶颈与解决方案
技术瓶颈
目前，三次采油技术面临的主要瓶颈 包括采收率低、采油成本高、技术难 度大等。
解决方案
针对这些问题，可以采取以下措施， 如加强技术研发，提高采收率；优化 采油工艺，降低采油成本；加强国际 合作与交流，引进先进技术等。
天然气驱油
通过向油层注入天然气，利用天 然气的低粘度、高扩散性等特点 ，提高洗油效率，从而提高原油 采收率。
烟道气驱油
通过向油层注入烟道气，利用烟 道气的低粘度、高扩散性等特点 ，提高洗油效率，从而提高原油 采收率。
微生物采油技术
• 微生物采油：通过向油层注入微生物菌液或微生物代谢产物， 利用微生物的生长繁殖和代谢作用，改善原油流动性、提高洗 油效率、降低原油粘度等，从而提高原油采收率。
表面活性剂驱油
通过向油层注入表面活性剂溶液，降低油水界面张力，提高洗油效 率，从而提高原油采收率。
碱驱油
通过向油层注入碱性溶液，与油层中的有机酸反应生成表面活性剂， 降低油水界面张力，提高洗油效率，从而提高原油采收率。
三次采油工程技术应用
三次采油工程技术应用随着石油资源的逐渐枯竭，传统的开采技术已经无法满足对石油需求的不断增长。
为了有效地利用现有的石油资源，并且开发新的储量，三次采油技术逐渐成为了石油行业的热门话题。
三次采油技术凭借其高效、环保等特点，已经在国内外广泛应用，并取得了显著的成果。
一、三次采油工程技术的概念三次采油是指在常规的原油采出之后，再利用高压气体（氮气、CO2等）或者高温热水等物质进行注入，从而进一步提高油田的采收率。
三次采油由初次采油、二次采油和三次采油三个主要阶段组成。
其中初次采油通常采用自然压力开采法，即利用地下油藏自身的压力将原油逼出；而二次采油则采用注水法或者天然气驱替法来继续提高油田的产量，而三次采油则是通过注入高压气体或者高温热水等物质，促使原油从地下深层油藏中被压缩出来，从而将油田的采收率提高到更高的水平。
在实际的石油开采中，三次采油技术已经被广泛应用，并且在不同的地区和油田都取得了较好的效果。
在国内，三次采油技术已经在大庆、胜利、苏里格、塔里木、长庆、南地、渤海等多个油田得到了广泛应用，且在中东、北美、俄罗斯等国际石油产油国家也取得了显著的成果。
1.高温注汽技术高温注汽技术是三次采油工程技术的一种重要形式。
在实际操作中，高温注汽可以采用自然气、沼气、CO2等多种介质，将其通过地面工程设施，注入到油藏中，从而提高油藏内部的温度，降低原油的粘度，促使原油向井口运移。
由于有利于提高原油驱替效果，高温注汽技术已经在大庆、胜利、苏里格、南地等多个油田得到了实际应用，并且取得了非常好的成效。
2.高压氮气辅助采油技术高压氮气辅助采油技术是三次采油的另一项重要技术。
在高压氮气辅助采油技术中，利用高压氮气注入到油藏中，增加了油藏内部的压力，从而促使原油被压缩出来，同时也通过氮气气泡的包裹，使得原油的流动性得到了改善。
高压氮气辅助采油技术已经在渤海等多个油田得到了应用，并且取得了良好的效果。
3.天然气驱替技术天然气驱替技术是三次采油技术的一种创新形式。
三次采油的技术原理
三次采油技术原理一、三次采油概况和基本原理石油是一种非再生的能源，石油采收率不仅是石油工业界，而且是整个社会关心的问题。
由于石油是一种流体矿藏而带来独特开采方式。
石油开采分为三个阶段。
一次采油是依靠地层能量进行自喷开采，约占蕴藏量15~20%。
在天然能量枯竭以后用人工注水或注气，增补油藏能量使原油得到连续开采，称之二次采油，其采收率为15-20%。
当二次采油开展几十年后，剩余油以不连续的油块被圈捕在油藏砂岩孔隙中，此时采出液中含水80~90%，有的甚至高达98%，这时开采已没有经济效益。
为此约有储量60~70%的原油，只能依靠其他物理和化学方法进行开采。
这样的开采称之三次采油，国外亦称EOR（Enhanced Oil Recovery）技术。
据我国对十三个主要油田的82个注水开发区，进行系统的筛选和科学潜力分析，结果表明，通过三次采油方法能提高采收率12.4%，增加的可采储量相当全国目前剩余储量的56%[1]。
当然是说，若把这种潜力都挖掘出来，我国的可采储量可以增加一半以上，为此发展三次采油是必经之路。
通常提高采收率有三类。
第一类为热力法，如火烧地层，注入过热蒸气；第二类为混相驱，即注入CO2气到原油中进行开采；第三类为化学驱，如碱水驱、微乳液驱和三元复合驱等。
这次重点是介绍化学驱。
1.注水开采后，原油为何大量留在地层。
（1）油藏岩石的非均质性。
例如在庆油田葡萄花油层属于正韵律沉积，下粗上细。
下部的渗透率高于上部，在注水驱时往往沿着油层下部推进，而上部油层则继续留下大量未被驱扫的原油。
这说明水不能被波及到低渗透油层。
由于油藏岩石非均质性，阻止水的波及系数的提高。
（2）油层岩石的润湿性岩石为水润性，注水能把岩石表面的原油冲刷下来。
反之，岩石为油润性，注水只能冲刷一部分原油。
这种驱出原油的量，称之洗油效率。
洗液效率=（注水波及到油区所采出的油容积）/（整个波及油区储量油的容积）（3）毛细管的液阻效应当驱动原油在毛细孔中运移到达喉道时，原油块要发生变形，产生附加压力，用Laplace方程计算。
复合驱-三次采油
关于提高采收率技术国内外发展
国外
• 国外油田提高采收率技术以 美国发展最快。主要与美国石油 需求量大而最近几十年新发现地 质储量少有关。1977年，美国公 开报道了三元复合驱这种三次采 油方法。20世纪90年代，随着石 油价格急剧回落，美国政府可以 从中东获得稳定且价格低廉的原 油，从而减少对提高采收率技术 研究和试验的经济支持。2000年 以后，世界石油价格大幅回升， 美国等国家政府又开始投资和支 持此项技术的研究开发，但仅限 于基础理论研究和驱油用表面活 性剂及聚合物的开发研制等方面。 其他国家对于三元复合驱的研究 基本处于停滞状态。
• 制作人：
1 、油田的三次开采
•
2 、三元复合驱
• 复合驱：是指两种或两 种以上驱油成分组合起 来的驱动。 • 三元复合驱：三元复合 驱是指在注入水中加入 碱(A)、低浓度的表面活 性剂(S)和聚合物(P)的复 合体系驱油的一种提高 原油采收率的方法。
油的开采目前要经历3 个阶段：l阶段是利用油 田原有的能量开采，采收 率只有10～20%；2阶段为 注水阶段，通过注水维持 地层压力，我国油田早期 注水驱采收率最终也只有 25～45%；3阶段为强化开 采阶段，依靠物理化学方 法。在众多的三次采油技 术当中，化学驱油是目前 比较好的方法，而化学驱 中又当属三元复合驱效果 最佳。
应用化学剂，是否污染环境？
三元复合驱实现大规模工业化推广需要大量应用化学剂，不能不让人担 心会影响环境。 由于三元复合驱采出液中含有碱、聚合物和表面活性剂，成分和性质比 水驱和聚驱复杂。油水分离难、气液分离难、悬浮固体去除难，这些“难”， 都属于世界级难题。 经过多年攻关，大庆油田确定了工业化应用的“两级沉降+两级过滤” 的三元污水处理工艺。目前，大庆油田依靠自主研制的水质稳定剂和破乳剂， 结合游离水脱除装置、电脱水装置等新型处理工艺设备，实现油水顺利分离， 让三元复合驱驱油产生的含油污水回注达标。
三次采油理论简介
目前世界上已形成四大三次采油技术系列即 化学驱、气驱、热力驱和微生物采油
化学驱：聚合物驱、表面活性剂驱、碱水驱以 及由它们复配而成的复合驱
气 驱：混相或部分混相驱 热 采：蒸汽吞吐、蒸汽驱、热水驱和火烧油层 微生物采油：微生物调剖或微生物驱油
1、强化采油（Enhanced Oil Recovery，EOR） 在任何时期、阶段，向油藏中注入流体、能量，以提高产量或 采收率为目的的所有方法，被统称为强化采油。 2、剩余油 由于注入流体波及系数低，注入流体尚未波及到区域内的原油。 其特点是宏观上连续分布。 3、残余油 在注入流体波及区域内或孔道内已扫过区域内残留的、未被流 体驱走的原油。其特点是宏观上不连续分布。 4、波及系数 被驱替流体驱扫过的油藏体积占原始油藏体积的百分数，也等 于平面波及系数和纵向波及系数之积。
1
2
3
4
3. 拉伸粘度使聚合物溶液存在粘弹性--是驱替盲状残余油 的主要原因
甘油驱结束
聚合物驱结束
聚合物驱能将水驱、甘油驱驱替不出来的盲端残 余油明显减少
柔性聚合物分子在应力作用下将产生形变，其弹性又会
使其恢复、收缩
当具有粘弹性的柔性聚合物溶液通过多孔介质时，既存
在着剪切流动，也存在着拉伸流动
二、复合驱机理
二元/三元复合驱技术既扩大波及体积，又提 高驱油效率，主力油层试验表明，可比水驱提高采收率 20个百分点。目前已形成了表面活性剂研制、检测及评 价、配方优化、矿场试验方案设计等配套技术。
二元复合驱驱油机理
二元复合驱采收率
流度比 毛管数
EV——波及效率 ED——驱油效率
决定于 决定于
层间渗透率级差
2.5
分层注聚采收率提高 2.04%
三次采油
三次采油(EOR)成为一种在一､二次采油之后有效提高采油率的重要技术,而表面活性剂在三次采油中的重要性越来越明显,其中表面活性剂驱和三元复合驱(ASP,即碱- 表面活性剂-聚合物复合驱)则是具有发展潜力的三次采油技术。
本文主要介绍和概述了三次采油用表面活性剂的制备､性能､应用特点及其发展前景。
内容：0 前言石油能源的合理开发利用已引起人们的极大重视。
由于常规的一､二次采油(POR和SOR)总采油率不是很高,一般仅能达到20%～40%,最高达到50%,还有 50%～80%的原油未能采出。
因此在能源日趋紧张的情况下,提高采油率已成为石油开采研究的重大课题,三次采油则是一种特别有效的提高采油率的方法。
目前,三次采油研究以表面活性剂和微生物采油得到人们的普遍重视,而表面活性驱则显示出明显的优越性,其中所用驱油液的主要添加剂是表面活性剂,本文讨论表面活性驱所用表面活性剂的制备､应用特点和进展。
1 表面活性剂的制备由于三次采油用表面活性剂和助剂绝大部分是阴离子磺酸盐及羧酸盐,其提高采油率效果最为显著,因此这里主要讨论在三次采油中重要的阴离子磺酸盐及羧酸盐的合成与制备。
对于磺酸盐制备的磺化反应所用的磺化剂,常用的有浓硫酸､发烟硫酸､三氧化硫和氯磺酸。
对于大规模工业生产,综合比较来看,以三氧化硫磺化工艺最优,其通用性､安全性､适用性都比较好,成本也较低。
因此在磺酸盐合成工业中获得了广泛的应用和发展。
1.1石油磺酸盐的制备石油磺酸盐是以富芳烃原油或馏分磺化得到的产物,其主要成分是芳烃化合物的单磺酸盐,其中有一个芳环与一个或几个五元环稠合在一起,也有二个芳环与一个或几个五元环稠合在一起,其余的则为脂肪烃和脂环烃的磺化物或氧化物。
目前主要采用磺化法,分别有三种制备方法:白油生产副产物法､原油磺化法和两步磺化法。
(1)白油生产副产物法。
在提炼白油的生产中利用磺化工艺,除掉原料油中的芳烃及其它活性组分,得到的主要产物是白油和磺酸油,在水相中则主要是石油磺酸盐。
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• 4. 拟组分：具有性质相近的不同烃类组分的混
合物，如C2——C6为一个拟组分。
3
基本概念
• 1. 组成：某一物质的组分及各组分的含量。有 体积、重量、摩尔等组成表示法。
• 2. 压力—温度（P-T）相图：体系的相态特征 与温度、压力的关系图。用于确定油藏类型。
• 3. 压力—组成（P-X）相图：体系的相态特征 与压力、相数或组成的关系图。
二氧化碳注入工艺流程
二氧化碳分离、提纯、压缩或冷凝 储藏系统：设备检修、WAG 使用 补充二氧化碳输送过程中消耗的能量 建立压力，使二氧化碳在油藏达到混相 实施二氧化碳的配注
生产井 分离提纯装置
气体的分离、提纯
CO2 分 配 站
根据各井段所需实施二氧化碳的配注
加压装置
32
图 2-17 二氧化碳注入流程图
18
混相驱替机理
• (1)注入气与原油第一次接触时，生成新
体系M1；
• (2) M1体系位于两相区内，存在一个平 衡气相G1和一个平衡液相L1，G1中含有 的中间组分C2-C6比B点多，即G1已加富 了C2-C6，L1中也含有部分中间组分；
(3)加富了C2-C6的气相G1与原油进 行第二次接触后，形成新体系M2；
气体混相驱
• 在提高采收率方法中，气体混相驱具有非常大的 吸引力。因为注入气体与原油达到混相后，界面 张力趋于零，驱油效率趋于100%。如果这种气体 混相驱技术与流度控制技术结合起来，那么油藏 的原油采收率可达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。
12
气体混相驱
• 气体混相驱的注入气体有烃类气体和非烃类气体。烃 类气体有干气（贫气）、富气和液化石油气(LPG)等， 非烃类气体有二氧化碳、氮气和烟道气。
三次采油方法进展
三次采油方法进展一、三次采油简介通常把利用油层能量开采石油称为一次采油；向油层注入水、气，给油层补充能量开采石油称为二次采油；而用化学的物质来改善油、气、水及岩石相互之间的性能，开采出更多的石油，称为三次采油。
又称提高采收率(EOR)方法。
提高石油采收率的方法很多，主要有以下一些：注表面活性剂；注聚合物稠化水；注碱水驱；注CO2驱；注碱加聚合物驱；注惰性气体驱；注烃类混相驱；火烧油层；注蒸汽驱等。
用微生物方法提高采收率也可归属三次采油，也有人称之为四次采油。
二、三次采油的内容目前，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CO2 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。
1 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。
中国的化学驱技术已代表世界先进水平。
中国聚合物驱技术于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。
化学驱油目前存在着 3 个不同的研究方向。
首先，从改善油水的流度比出发，除使原油降黏外，相应的办法是提高驱油剂的黏度，降低其流度，应用此原理开发了聚合物溶液、泡沫液等驱油法。
其次，从改善驱油剂的洗涤能力以及岩石的不利润湿性出发，开发了活性水驱油法。
再其次，就是介于前两种之间的化学驱油法，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。
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结果。所以聚合物在注水早期阶段即油层可流动油较高时应用，更为有效。 结果。所以聚合物在注水早期阶段即油层可流动油较高时应用，更为有效。 聚合物驱的使用受地层水的矿化度限制， 聚合物驱的使用受地层水的矿化度限制，特别是二价金属阳离子对它降粘
2
严重(黄原胶耐盐性稍好，但它的生物稳定性差) 严重(黄原胶耐盐性稍好，但它的生物稳定性差)，一般含盐度不能超过 100000mg／ 100000mg／1。另外聚合物对机械、化学、温度、含氧等降解作用都很敏感，聚 另外聚合物对机械、化学、温度、含氧等降解作用都很敏感， 丙烯酰胺最高使用温度93℃ 黄原胶为75℃ 另外聚合物在地层中损耗量、 丙烯酰胺最高使用温度93℃，黄原胶为75℃。另外聚合物在地层中损耗量、注 93℃， 75℃。 入能力(地层渗透率) 可流动油饱和度等都限制了聚合物驱的使用。 入能力(地层渗透率)、可流动油饱和度等都限制了聚合物驱的使用。
2
补充了油层能量，将可流动的油驱出，从而有效地提高原油采收率。热采主要 补充了油层能量，将可流动的油驱出，从而有效地提高原油采收率。 应用于高粘稠油油藏。 应用于高粘稠油油藏。
2
● 聚合物驱： 聚合物驱： 聚合物驱是把高分子水溶性聚合物加入注入水中，增加水的粘度，改善油 聚合物驱是把高分子水溶性聚合物加入注入水中，增加水的粘度， 水的流度比，降低水相相对渗透率，堵塞特高渗透层或微裂缝，从而提高注入 水的流度比，降低水相相对渗透率，堵塞特高渗透层或微裂缝， 水的波及体积，增加产油量。但聚合物不能使水已波及地区的残余油饱和度有 水的波及体积，增加产油量。 很大的降低，因此，聚合物驱增加的采收率是在达到经济极限以前加快采油的 很大的降低，因此，
4、聚合物驱举升工艺技术 （1）聚合物驱油井地层流体流入动态：IPR曲线 聚合物驱油井地层流体流入动态：IPR曲线
三次采油
2.2
三次采油技术的现状
8% TEXE 41%
热采 气驱 化学驱
51%
2006年美国油气杂志统计： 全球三次采油产量为293万桶，占油气总量的3％ 主体工艺是热采和气驱
TEXT
TEXT 化学驱占8％的分额，主要贡献来自中国
3
中国三次采油技术的发展方向
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 TEXE 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 积极开展CO2及N2混相/非混相驱技术攻关和先导试验
4
4 复合驱就是利用廉价的碱与原油中的活性物质反应，形成 天然表面活性剂，并使之与加入的少量表面活性剂、聚合物 之间产生协同效应，既可以提高驱油效率，又可扩大波及体 积。因此，它能比聚合物驱更大幅度地提高采收率，又比活 性驱降低成本，是具有工业化应用前景的高效驱油技术。
2.1.2
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， CO2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。
2
2活性水驱是在水中加入表面活性剂配制而成，表面活性剂具 有降低油水界面张力的能力，同时，活性水能够改善孔隙、 喉道的润湿能力，具有较好的洗油能力，因此可应用活性水 作为驱油的工作剂。
3
3 碱性水驱是在水中加入强碱(氢氧化钠或氢氧化钾)配制而成的 。氢氧化钠与原油中的有机酸(例如环烷酸、沥青酸)作用，便 可以就地生成表面活性剂。由此可见，碱性水驱实质上是一种 在油层内合成活性剂的驱油方法。
2.1
三次采油技术的方法
目前，世界上已形成三次采油的四大技术系列
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
三次采油
三次采油方法、应用条件及文献综述三次采油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。
在过去数十年内, 美国、加拿大和委内瑞拉等石油大国都把如何提高原油采油率作为研究工作的重点。
随着社会经济持续快速增长, 我国对油气需求量也不断增加。
因此, 运用三次采油技术来提高原油采收率, 是减缓我国多数油田产量递减速度、维持原油稳产的战略需要。
三次采油是油田开发技术上的一次飞跃, 与二次采油相比, 它借助物理和化学的双重作用,提高驱油的波及体积和效率。
经过近20 年的研究和实践, 中国的化学驱在技术、规模、效果等方面均已走在世界前列。
近30 个矿场的表明, 聚合物驱可提高采收率10% , 复合驱可提高采收率15% ～20%。
1997 年, 中国聚合物驱增油量达303×104t , “九五"期间增油1500×104 t。
中国的油田多为陆相沉积和陆相生油, 预测二次采油的平均采收率为34. 2%, 近百亿吨储量留在地下。
这一条件为中国的三次采油提供了巨大潜力。
今后, 中国的三次采油要在驱油机理、深化对油藏的认识、降低驱油剂成本和用量、先期深度调剖、提高工程的整体经济效益等诸方面加强研究, 最大限度地提高采收率和经济效益。
20 世纪40 年代以前, 油田开发主要是依靠天然能量消耗开采, 一般采收率仅5% ～10%,我们称为一次采油。
它反映了早期的油田开发技术水平较低, 使90% 左右的探明石油储量留在地下被废弃。
随着渗流理论的发展, 达西定律应用于油田开发。
人们认识到油井产量与压力梯度呈正比关系, 一次采油采收率低的主要因素是油层能量的衰竭, 从而提出了人工注水( 气) , 保持油层压力的二次采油方法, 使油采收率提高到30%～40% 。
这是至今世界上各油田的主要开发方式, 是油田开发技术上的一次大飞跃。
但二次采油仍有60%～70% 的油剩留地下。
为此, 国内外石油工作者进行了大量研究工作, 逐步认识到制约二次采油采收率提高的原因, 从而提出了三次采油新方法。
三次采油技术概述
易混相，效果好，但受CO2资源限制。
较易混相，效果好，但受成本资源限制。
不易混相，效果较好，但受地域限制。
难以混相，油藏要求条件高，效果较好，资源丰富，
无污染，无腐蚀，易于推广。
按气源分类
11
气驱
1、CO2驱
基本概念 CO2驱是把CO2注入油层提高采收率的技术，CO2既能油藏提高采收率又能实 现碳埋存和保护环境。 基本机理 使原油膨胀、降低原油粘度、改变原油密度、对岩石起酸化作用、压力下 降造成溶解气驱。
微生物采油
3
化学驱油
化学驱就是通过向油藏注入水中加入一定的化学剂， 以改变驱替流体的性质及驱替流体与原油之间的界面性质 ，如降低界面张力、改善流度比等，提高采收率的一种驱
油方法。
化学驱
聚合物驱
表面活性剂驱
碱驱
三元复合驱
4
化学驱油
1、聚合物驱
聚合物水溶液 增加水相粘度 降低水相渗透率 改善流度比 提高波及系数
氮气驱主要有以下几方面应用：
（1）重力稳定驱替； （2）开采凝析气田；
（3）用来驱替CO2、富气或其它溶剂段塞。
用烟道气提高原油采收率的效果介于二氧化碳和氮气之间。由于含有 CO2，因此它具有与CO2类似的改变油流特性的机理，此外，还具有氮气驱 油的优点。烟道气用于重质油藏，其采收率高于注氮气。
14
合后注入地层，达到提高采收率目的的一种化学驱技术。
三元复合驱中碱、聚合物和表面活性剂之间有协同效应，不仅可以 增大驱替液的粘度提高波及体积，而且还可以降低油水界面张力提高驱 油效率，进而大幅度提高采收率。 优缺点 （1）优点：①三元复合驱试剂中碱比较廉价，成本低；②具有很 强的驱油能力； ③能够改善油层的吸水界面；④降低表面活性剂的吸 附量。 （2）缺点：①容易腐蚀设备及其结构；②容易造成粘度损失和乳 化作用；③对于采出液处理方面存在缺陷，容易造成管道腐蚀，尤其是 强碱。
三次采油技术
使原油膨胀、降低原油粘度、改变原油密度、对岩石起酸化作用、压力下 降造成溶解气驱。
12
气驱
2、液化石油气驱
特点：混淆效率比较高 只需要一次接触
原理 1、低界面张力机理：混相即不存 在界面，界面张力为0，毛管数最 大，因此有很高的吸油效率。 2、降低原油粘度机理：与油混相 后可降低油的粘度，提高油的流度 ，改善驱油介质与油的流度比，有 利于提高波及系数。。
改善流度比 提高波及系数
采出井
注入井
排驱前缘不稳定， 波及系数低
排驱前缘平缓稳定， 波及系数高
5
化学驱油
适应条件
原油：稀油，密度<0.968,粘度<150mPa·S; 水质：矿化度<40000mg/L,钙镁离子含量<500mg/L, 最好不含三价的金属 离子； 油藏：温度<93℃(最好<70 ℃),深度<2740m,油田整装，油层较厚，油水井 对应关系较好，尚有增产潜力的油藏。
油水界面张力，形成乳状液和改变岩石润湿性，提高波及系数和驱油效 率。 使用条件
碱驱油层的原油有足够高的酸值，当原油的酸值小于0.2mg·g·l 时，油层就不宜进行碱驱，原油中的石油酸与碱的反应产物为表面活性 剂。 使用药剂
氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠、原硅酸钠
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化学驱油
4、三元复合驱
三元复合驱油技术是指将碱、表面活性剂和聚合物按照一定比例混 合后注入地层，达到提高采收率目的的一种化学驱技术。
易混相，效果好，但受CO2资源限制。
气
液化石油气驱 较易混相，效果好，但受成本资源限制。
驱 烟道气驱 不易混相，效果较好，但受地域限制。
N2驱
难以混相，油藏要求条件高，效果较好，资源丰富， 无污染，无腐蚀，易于推广。
《三次采油技术》课件
三次采油技术的演化历 程
三次采油技术从上世纪七十 年代起开始应用，经过不断 改进和优化，逐渐形成了现 代化的采油技术。
三次采油技术的分类
水驱类
利用注水压力及水的推力，改变 油水相对速度和物性分布，提高 原油采集率。
蒸汽驱类
以高温高压蒸汽作为驱动剂，通 过改变油层物性分布，增加采集 原油的有效面积和渗透率，降低 原油黏度。
三次采油技术的应用
陆相油藏
三次采油技术广泛应用于陆相 油藏，如非常规天然气开发、 页岩油开发等。
海洋油气开发
在海洋油气勘探方面，三次采 油技术也有广泛应用，如海底 注水、海底压裂等。
地下储气库
在地下储气库的开发方面，三 次采油技术也是关键之一，能 够提高储气库存储效率和安全 性。
三次采油技术的发展趋势
聚合物驱类
通过注入高分子物质，提高油和 水的相对渗透能力，改善水体性 质，增加油层驱动力。
三次采油技术的优点
1 提高采收率
三次采油技术可以综合应用不同的油藏开发方法，从而有效提高采收率。
2 降低采油成本
采用三次采油技术，能够降低采油成本，提高采油效益。
3 兼顾经济和环保效益
采用三次采油技术，不仅能满足经济需求，还能兼顾环保效益，实现可持续发展。
化学辅助驱油
采用化学辅助驱油技术，将聚合 物注入油藏，提高采集率。
准噶尔盆地
在蒸汽驱油的基础上，结合“顺 流蒸汽驱”技术，增加采取效率。
三次采油技术的经济与环保效益
提高产量 降低成本 环保减排
增加油田储量的采集比例，提高石油产量 调整采油方式，提高采油效率、降低成本 减少不必要的采油操作，降低对环境的影响
1
数字化技术应用
三次采油技术将数字技术与采油实践相
—3 三次采油基础.ppt
概述
• (3)三次采油 • 所谓三次采油，是指经过一次采油和二
次采油以后所进行的采油。它是油田在二 次采油基本结束时为尽可能提高石油采收 率所进行的采油。因此，三次采油又称为 提高油气采收率工作。
概述
• 三次采油的概念兴起于上世纪70年代初出 现的全球能源危机之后，由于在实际油藏 (油田)的开采中，一次采油、二次采油与三 次采油一般都呈连续过渡，很少在前一种 采油完全终结之后才进行后一种采油的情 况，而且多数三次采油都是在二次采油的 基础上仍然采用以注水为主适当加入化学 剂的方法，因此，近年来有逐渐淡化三次 采油的提法而更多采用提高采收率这一概 念的倾向。
• 聚合物驱油以其成本低廉、能够大幅度提高采 油速度与开采效益、注入工艺简单等多项优势而 得到重视和应用。
化学驱
• 聚合物驱始于上世纪50年代末，美国于 1964年进行了第一次聚合物驱矿场试验。 我国自大庆油田1972年开展小井距的聚合 物驱试验以来，已先后有大庆、大港、河 南、吉林、胜利等油田进行工业性试验和 应用，大庆油田的聚合物驱已成为世界上 最大的聚合物驱项目。
化学驱
• (2)现场试验情况 • 大庆、大港、河南等油田先后进行过注聚合物
的先导试验，试验结果显示，绝大多数先导试验 取得了好的效果：大体上注200--500PV．mg／L 的聚合物溶液，可获得每吨聚合物增产原油130-400t的效益，并提高采收率5％-19％。 • 在大庆、大港、胜利油田的8个区块还开展了 工业性扩大试验。这些试验的井距一般都大于 200m，试验区面积最大为4.5km2，注采井达100 口以上。所有试验都见到了好效果。
• ③针对原油粘度太高、常规开采采收率低的问 题，提出了热力采油的方法。
• 以上提高油气采收率的对策，就构成了三次采 油的主要方法。这些方法从机理上又可以归并为 化学驱、混相驱和热力采油三种基本类型。简略 介绍如下。
探讨石油开采中的三次采油技术
探讨石油开采中的三次采油技术随着人们对石油资源的不断勘探与开发，不仅使得有限资源越来越少，同时还增加了石油开采的难度。
原油开采中，通过一次采油和二次采油之后，地层中还剩余大约左右的原油未被开采，因而需要进行三次采油来对这部分原油进行再次开采。
本文主要介绍了采油过程中的三次采油技术，通过简要介绍三次采油驱油技术的基本机理，如化学驱替、热力驱替、注气驱替、微生物驱替等。
一、采油方式以及人工注入介质的不同，其采油方式可分为一次、二次、三次及四次采油。
仅仅依靠天然能量开采原油的一次采油，最终采收率仅为10%?20%;通过向油层中注水或注气（汽），不断补充地层岩石和流体弹性能量的二次采油，最终采收率也仅为30%?40%;通过注入流体或热量，改善油、气、水及岩石相互之间的性能，用这种物理、化学方法来驱替油层中剩余油的三次采油，最终采收率可为50%?60%;利用生物和化学的方法对油层中高度分散的剩余油实施精细开采，提高油田最终采收率的四次采油，最终采收率预期可达70%。
二、三次采油原始驱油技术的机理对于已经进行两次采油后剩余的稀油油藏，需要进行三次采油，目前，在原油的三次开采中最早且运用较多的方法就是化学驱。
化学驱又具体分为表面活性剂驱、聚合物驱、单纯碱水驱以及复合驱四种类型。
表面活性剂驱，其主要是通过降低原油的油水界面的张力，这样增加了剩余原油的流动性聚合物驱，该技术是将一种水溶性聚合物加入到注入油井的水中，这样可以增加水的粘性度，从而达到改善流度比的目的，如注入的体积或范围较广则更有利于提升采油率。
由于原油中含有较多的有机酸油层，因而可注入NaOH等碱性的水溶液，进而形成表面活性剂单纯碱水驱，该方法主要是依靠降低原油油水界面的张力，并使其产生润湿性翻转、乳化捕集、乳化夹带、自发聚并和乳化以及硬膜溶解等机理，以此来开采剩余原油复合驱，即在表面活性剂或者碱水溶液中注入高分子聚合物，这样可以有效的提升碱水溶液的粘性度，改善流度比，使得原油与碱液能够有更多的接触机会，从而达到提升驱油效率的效果。
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三次采油方法、应用条件及文件综述石油资源是一种重要的战略资源，对国家的经济发展和人民生活水平的提高具有重要作用。
然而它并不是取之不尽，用之不竭的，随着勘探开发程度的加深，开采难度会逐步加大，因此提高石油采收率不仅是石油工业界，而且是整个工业界普遍关心的问题。
三次采油技术是中国近十年来发展起来的一项高新技术，它的推广应用对提高原油采收率、稳定老油田原油产量起到了重要的作用1 .三次采油的简介在20世纪40年代以前，油田开发主要是依靠油层原始能量进行自喷开采，一般采收率仅为5％一10％，我们称之为一次采油(POR)。
这是油田开发早期较低的技术水平，一次采油使90％左右的探明石油储量被留在地下。
随着渗流理论的发展，达西定律被应用于流体在多孔介质中的渗流，表明油井产量与压力梯度成正比关系。
这使人们认识到一次采油造成原油采收率低的主要原因是油层能量衰竭，从而提出了以人工注水(气)的方法，来增补油层能量，保持油层压力开发油田的二次采油方法(SOR)。
这是当今世界油田的主要开发方式，使油田采收率提高到30％～40％，是一次油田开发技术上的飞跃，但二次采油后仍有60％一70％剩余残留在地下采不出来¨I2 J。
国内外石油工作者进行了大量研究工作，逐步认识到制约二次原油采收率提高的因素，进而提出了新的三次采油方法(EOR)。
三次采油指油藏经过一次采油(依靠油层原始能量)、二次采油(通过注水补充能量)后，采取物理一化学方法，改变流体的性质、相态和改变气一液、液一液、液一固相问界面作用，扩大注入水的波及范围以提高驱油效率，从而再一次大幅度提高采收率。
2.三次采油的分类三次采油提高原油采收率的方法主要分为化学法、混相法、热力法和微生物法等。
根据作用原理的不同，化学法又可以进一步分为碱(Alkaline)驱、聚合物(Polymer)驱、表面活性剂(Surfactant)驱以及在此基础上发展出来的碱一聚合物复合驱(AP驱)、碱一表面活性剂一聚合物复合驱(ASP驱)或表面活性剂一碱一聚合物复合驱(SAP驱)。
根据混相剂的不同，混相法分为溶剂混相驱、烃混相驱、CO：混相驱、N：混相驱以及其他惰性气体混相驱。
在这些混相剂未达到混相压力之前为非混相气驱，近年来又开发出了气一水交替驱(W AG驱)。
热力法包括蒸汽驱、火烧油层等。
2．1 化学法2．1．1 碱(Alkaline)驱碱驱油机理是碱水注入后，碱与原油中的极性物质(有机酸类物质)反应生成表面活性剂，而原油中存在的重质油如沥青质、胶质等所含的羧酸、羧基酚、卟啉等与之协同作用，使得油水界面张力和界面粘度降低，并产生润湿性反转形成水包油、油包水和多重乳状液从而改变了毛细管力、附着力和驱动力，使原来不流动的残余油通过夹带、聚并重新处于可流动状态，从而提高采收率。
碱不仅改变了油水界面张力，而且也改变了岩石与油、岩石与水之间的界面张力。
碱驱后期，含油量很低，油相不连续，油珠被滞留成为碱驱残余油。
碱驱油技术是三次采油技术中研究应用最早的，但是由于碱耗和其可操作碱浓度范围过窄，一直没有形成规模应用J。
目前在三次采油中应用的碱主要是：NaOH、Na2CO3和NaHCO3、Na3PO4和Na2HPO4等。
在实际的驱油体系中多使用两种或两种以上的碱复配使用，而且考虑到地层和复合体系影响，现在有向弱碱配方方向发展的趋势。
2．1．2 聚合物(Polymer)驱聚合物驱油技术是一种经济有效的提高原油采收率的方法，其主要驱油剂是聚合物，它通过提高水的波及系数来提高采油采收率。
最近报道，聚合物还能通过聚合物溶液的粘弹性提高岩心的微观驱油效率J。
在油藏地质条件一定时，聚合物驱油的效果主要取决于驱油用水溶性聚合物的性能。
目前聚合物驱用的聚合物主要是部分水解的聚丙烯酰胺(HPAM)及其改性聚合物，还有生物聚合物黄胞胶(XC)以及羟乙基纤维素(HEC)和一些正在开发的交联共聚物J。
聚合物驱油技术已经成为解决油田后期开发减缓、产量递减的主导技术，对稳定、优化与提高HPAM产品的性能具有重大的理论意义和实际价值。
在小于75℃条件下，根据实际油藏地质特性，优化HPAM的结构参数，选用高相对分子量的同时，应重视水解度对HPAM性能的影响。
研制、开发和应用新型聚合物和低度交联HPAM技术，能够大幅度提高HPAM的耐温抗盐性能，扩大HPAM的应用范围。
2．1．3 表面活性剂(Surfactant)驱表面活性剂在三次采油中的作用机理主要是加入表面活性剂以降低油／水界面张力，改变岩石湿润性，以利于吸附在岩石颗粒表面的残余油膜的剥离，提高洗油效率，并使油珠或油滴能被注入水带走。
2．1．3．1 阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂易于在地层发生吸附和沉淀，且不易与原油形成超低界面张力，所以一般不采用。
2，1．3，2 阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂其分子结构中离子性亲水基为阴离子，这类阴离子亲水基组成的盐有磺酸盐、羧酸盐、硫酸(酯)盐、磷酸(酯)盐。
在表面活性剂的分子中阴离子基的数量可为一个，也可为两个或两个以上；也可含有非离子性亲水基的嵌段结构，且种类也可不局限一种，其长度或嵌段结构的分子量也可互不相同，这些都取决于表面活性剂的功能、使用环境、驱油工艺参数等因素。
常用的有石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐、木质素磺酸盐、一烯烃磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐、聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚硫酸盐、烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯多硫酸盐等"J。
2．1．3．3 非离子表面活性剂其亲水基为非离子性基团由于非离子性基团的亲水性要比离子性基团差得多，因此非离子性表面活性剂要保持较强的乳化作用，其分子结构中一般含有多个非离子亲水基，形成含许多醚键、酯键、酰胺键或羟基或者它们相互两两组合或多种组合的结构。
常用品种有脂肪醇系列聚氧乙烯醚、烷基酚系聚氧乙烯醚、烷基酚系聚氧乙烯醚甲醛缩合物、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、烷基酰胺型、聚氧乙烯聚氧丙烯醚亚砜、烷基(聚)配糖物、油酸聚氧乙烯酯等。
此类表面活性剂的优点是抗盐能力强、耐多价阳离子的性能好、CMC低，在地层中稳定性差，吸附量比阴离子表面活性剂高，不耐高温，价格高。
2．1．3．4 两性表面活性剂这类表面活性剂分子中既有阴离子亲水基又有阳离子亲水基而呈现两性，常用的有甜菜碱型两性表面活性剂等。
由于该种表面活性剂对金属离子有螯合作用，因而大多数都可用于高矿化度、较高温度的油层驱油，且能大大降低非离子型与阴离子型活性剂复配时的色谱分离效应，但同样有价格高的缺点j。
磺基甜菜碱类的两性表面活性剂在三次采油中的应用也逐渐受到关注。
2．1．3．5 助表面活性剂和牺牲剂表面活性剂为主要添加剂，同时还需要少量其他助剂，如助表面活性剂、牺牲剂等。
助表面活性剂的作用是弥补表面活性剂在使用性能上的不足，如增加溶解性、抑制表面活性剂氧化和水解等。
使用离子型表面活性剂制备微乳液时，通常要加入一定的助表面活性剂。
作助表面活性剂的常为同主表面活性剂不同类型(结构或离子型不同)的表面活性剂(用量同主表面活性剂相比少得多)以及具有极性的中等链长的双亲有机物，如醇、酸、酚、酮、胺、砜等，有的甚至还加增塑剂、超塑剂、脂肪酸皂类等j，其中以醇最为常用，研究得最多。
牺牲剂为了避免表面活性剂在强化采油过程中被岩层吸附，在加入主表面活性剂驱油液之前先加入廉价的牺牲剂表面活性剂，使之先被岩层吸附，以减少表面活性剂的损耗。
如可加入木质素及其改性产品、石油羧酸盐等。
2．1．3．6 三次采油用表面潘I生剂的研究趋向三次采油技术的发展对表面活性剂的要求越来越高，不仅要求它具有低的油水界面张力和低吸附值，而且要求它与油藏流体配伍和廉价。
由于合适的表面活性剂复配体系，不仅能产生很好的协同效应而降低体系的界面张力，而且还能够降低主表面活性剂的用量，甚至驱油液表面活性剂的总浓度也有可能降低，同时表面活性剂的其他性能如耐盐能力、耐温性能或吸附损耗减少等得到强化，因此通过多种表面活性剂的合适复配混合，可使各自优点充分发挥，相互取长补短。
复配混合表面活性剂的种类多种多样，可有阴离子型之间、阴离子型与非离子型、两性离子型、生物表面活性剂和氟表面活性剂之间等的复配混合。
只要选配适当，都可有效降低油水界面张力，提高采收率。
2．1．4 复合驱油法多种驱油方法的组合是由于各种驱油法，都有各自的优缺点，很难完全满足不同环境下油层的驱油。
因此近年来，提出了各种驱油法组合的新型采油技术，有二元复合驱和三元复合驱。
二元复合驱目前研究较多的是碱／聚合物复合驱、表面活性剂／聚合物复合驱。
对于碱／聚合物复合驱，其中的碱与原油中的环烷酸类可形成皂类而自生出主要是羧酸盐类表面活性剂，不但可以除去原油中的酸类，而且能形成表面活性剂／聚合物驱。
三元复合驱是碱／聚合物／表面活性剂体系，该技术引入廉价的碱部分或全部替代昂贵的表面活性剂，既减少表面活性剂的用量，又降低了表面活性剂和聚合物的吸附滞留损耗，还可大幅度降低油水界面张力，提高波及系数和驱油效率。
由于上述优点，三元复合驱在国外发展很快¨¨j，国内研究起步较晚但发展更为迅速。
2．2 混相法混相法是将一种流体注入油层，在一定的温度压力下，通过复杂的相变关系与油藏中的石油形成一个混相区段，混相驱在提高采收率的方法中，具有很大的吸引力，因为它可以使排驱剂所到之处的油百分之百的采出。
当这种技术与提高波及系数的技术结合起来时，实际油层的采收率就有可能达到95％以上。
可用于混相驱油的气体中有烃类气体与非烃类气体。
烃类气体有干气、富气和液化石油气(LPG)；非烃类气体有二氧化碳、氮气、烟道气等。
气驱能否实现，不仅取决于油藏与设备条件，同样也取决于有无气源。
虽然可用于混相的气体有数种，但烃类气体是重要的、昂贵的化工原料。
而非烃类气体中的氮气的MMP又极高，一般不易达到混相驱，因此混相驱的气体主要采用CO：根据混相剂的不同，混相法分为溶剂混相驱、烃混相驱、CO：混相驱、N2混相驱以及其他惰性气体混相驱。
在这些混相剂未达到混相压力之前为非混相气驱，近年来又开发出了气一水交替驱(W AG驱)。
2．3 热力采油法一般是通过提供热量、升高油藏温度、降低原油粘度来减小油藏流动阻力。
当今使用的热采工艺可根据热量产生的地点分为两类：一类是把热流体从地面通过井筒注入油层；另一类是热量在油层内产生，如火烧油层法．将热流体连续的从一些井注入油层，而从另外一些井产油。
热驱法不仅降低流动阻力，而且也提供驱油动力。
热力法包括蒸汽驱、火烧油层等。
2．4 微生物法微生物的应用十分广泛，与石油有关的，如早期前苏联科学家¨就通过分析地面土壤中细菌的种类寻找油矿；1926年，Bastin首次发现地层水中含有硫酸盐还原菌(SRB)，这是一种厌氧菌，能引起设备腐蚀和地层堵塞。