三次采油提高原油采收率技术现状分析

三次采油提高原油采收率技术现状分析

前言

提高采收率(EOR或IOR)研究是油气田开发永恒的主题之一。IOR指的是除一次采油之外所有的提高采收率措施。EOR主要指在油藏开采过程中不包括一次采油和二次采油的增产措施。

油层当利用自身能量衰竭式采油时，被称一次采油，其采收率一般只能达到15%左右。为了补充地层能量，提高原油采收率，在油层原有能量衰竭后，在油藏边缘或油藏内部打若干注水井，从地面向井内注水，从生产井采油的一种开采方法。即人工注水采油法，亦称二次采油方法。注水的作用是补充油层的驱油能量，水作为油的排驱剂，它将油排走而占据油原来所占据的孔隙空间。注水采收率比能量衰竭法高，它通常不超过30-40%。

由于水的来源广，价格便宜，采收率又高，所以，国内外在油田开发过程中均大量采用了注水采油法，甚至部分油田在新油田刚投入开发就开始进行人工注水，如大庆油田。美国的油田自四十年代初便迅速发展了注水采油。自50年代至60年代，注水开发的工程项目数达到了顶峰。但生产实践表明，在注水开发后期，当油井产水率增高到95-98%时，继续注水是不经济的，这时将被迫停止注水。而此时几乎尚有一半以上的油留在油层中，如何采出这些二次残余油(也称水驱残余油)是油藏工程师面临的重要问题。随着研究技术的进步和发展，使得开采二次残余油成为可能。这一开采技术主要是通过向油层注入化学剂或气体溶剂，对油层进行第三次开采，称为三次采油(Tertiary Oil Recovery)。相应的，对于一些特殊油藏不宜注水，或者注水开发采收率提高幅度相对较小。如稠油、轻质油以及低渗透性油层，这类油藏可以通过热采(稠油)或注气(轻质油和/或低渗透油藏)方式来提高其采收率。

美国石油总产量的37％来自一次采油，而51％的最大份额则是由注水、注气等方式贡献的，约12％的石油产量来自三次采油，即EOR。上述产量比例在美国至少保持了15年之久。在过去的几十年里，美国EOR产量稳步上升，并在1992-2000年达到稳定水平。随着2000年前后，国际油价的下降，2002年美国EOR产量首次出现较大递减。随着近年来国际油价的窜升，可以预见，全球EOR产量将会大幅

度提高。因此EOR技术的现状，存在的问题，未来的发展趋势成为石油业界关注的一个重点。

三次采油主要有热采工艺、化学驱工艺、注气工艺和微生物驱油技术。

据文献，热采工艺主要是注蒸汽驱，仍然对美国EOR总产量的贡献最大。但是这种增长势头在1988年已经停止，并以16％的速度开始递减。加利福尼亚的蒸汽驱重油产量在总递减量中所占比例最大。

从1982年开始，混气驱和非混气驱技术的应用所带来的产量增长幅度很大，但自1992年，产量增长率基本保持稳定，甚至在2002年产量出现较小幅度递减。

化学驱工艺曾经在1982-1992年期间盛行一时，但其产量占EOR年总产量的比例从未超过4％。自1992年起，化学驱产油量已经微乎其微，仅占EOR年总产量的1％。

微生物驱油技术在全球100多个油田进行了试验，但还没有形成规模，其产量也很少，很难与其他EOR技术所带来的产量相比。

目前，注气采油工艺较之其他EOR技术仍然具有明显优势，特别是在美国和加拿大。这两个国家都拥有大量的气源可以充分利用，尽管资源的类型不同。美

资源，而加拿大同样拥有混气驱所需要的大量的天然国有大量高品质天然的CO

2

气。

油田的注气开发技术已有近80年的历史。在这项技术的发展过程中，从室内实验研究到先导性矿场试验，再到工业性推广等各个阶段都取得了巨大进步。从注气开采机理到动态预测数值模拟，再到注气开采工艺等各个方面也都形成了系统的理论和较完善的技术。世界上已有上千个注气工程，美国的注气采油量约占其EOR总产量的40％。

在我国能源需求逐年急增的情况下，为提高原油采收率开展注气开采理论及方法的研究已成为三次采油的一个重要的课题。

1、我国聚合物提高采收率的基本概况

大庆油田是我国应用聚合物工业化驱油最早的油田之一，聚合物驱油技术也处于国内领先地位。截止到2003年底，大庆油田己投入聚合物驱工业化区块26个，面积达245.8km2,动用地质储量为4.26× 108t，投入聚合物驱4222口井。其中注入井1945口，生产井2277口。累积注入聚合物干粉为41.9 × 104t,累积采油量为

6036.8×104t,累积增油2550.6×104 t。 2003年，大庆油田工业化聚合物驱全年产油量为1044. 4×104t，加上工业化聚合物驱区块的空白水驱产量和二次采油试验区的产量，大庆油田二次采油年产量已经达到1234.9×104 t,累积采油量为6723.2×104 t。

1.1 注聚合物后采收率的提高状况

北一断西区块是大庆油田第一个工业化规模的现场试验区，区块井距为250m, 于1993年开始进行聚合物驱，比水驱提高采收率12.6％。从1996年开始，在其余6个总而积为59.1km2的区块1012口井上进行驱油生产，也表明97.3%的厚度见到驱油效果，提高了体积波及系数。在大庆油田，对油相似的水驱油层，只能有约80%～90%的厚度见到驱油效果。通过聚合物驱提高原油采收率13％,主要是由于提高驱油效率和体积波及系数这两个因素现的，每一个因素大约占提高原油采收率值的50％。

1.2 聚合物驱的原油生产成本

通过实际资料分析可以看出，对于一类油层，注聚合物比注水的化学剂成本有所增加，但由于油井含水率下降及产油量增加，并且注聚合物的吨油折旧费、维护费、服务费、人工费、水处理费及能源消耗等都有下降，且成本下降幅度与增幅大致相同，因而聚合物驱的成本与水驱相当。降低聚合物驱成本最重要的条件是实现:①高的原油采收率；②低含水率；③高的采油速度。如果这3个因素的综合效果是好的，那么聚合物驱成本就会比水驱低，否则，其成本就会高于水驱。

1.3 聚合物驱的目前情况及发展方向

随着聚合物驱油技术的日趋成熟、各项配套技术措施的日益完善以及聚合物驱规模的逐年加大，聚合物驱技术己成为保持大庆油田持续高产及高含水后期提高油田开发水平的重要技术手段。

对工业化聚合物驱油，采用高浓度大段塞的注入方式，有针对性地采取分层注入和深度调剖措施，根据区块的动态反映特征进行综合调整，可以取得较好的聚合物驱技术经济效果。随着聚合物驱油技术的不断发展，胜利油田、江苏油田、中原油田等油田的聚合物驱油也已经形成了一定的规模，聚合物驱油技术已经日趋成熟。但厚油层大孔道深度调剖、二类油层聚合物驱、新型聚合物的评价及应用技术研究仍然有一些问题亟待解决，是聚合物驱几个较为重要的下步攻关方向。