论提高石油采收率的方法及现状.

论提高石油采收率的方法及现状

摘要：国内外所采用的提高石油采收率方法,主要基于降低石油运移的阻力来实现,目前研究较多的有3种:化学法、热力法和混相法,新兴的方法有微生物法和地震法等,其中电渗法和声波法尚处于实验研究阶段。今后主要的发展方向应是各种方法的进一步优化和结合,另外,从油气成藏机理角度开发新的提高采收率方法可能是今后重要的研究方向,有望能导致新的突破。

关键词：石油采收率；化学驱；热力驱；混相驱

1.提高采收率的主要方法

1.1化学法

化学驱可分为3种主要的工艺技术;表面活性剂驱、聚合物驱和碱水驱。表面活性剂和碱水驱油的机理是以形成超低界面张力为基础的,而单注聚合物或注入表面活性剂后又注入聚合物,则可以控制流动度,从而也就提高了原油采收率。注入到油藏中的碱水与存在于石油中烃的衍生物中的脂肪酸发生化学反应,就地形成脂肪酸的钠盐,形成这些表面活性剂促使造成超低界面张力。

表面活性剂驱的研究始于50年代,60年代中期,美国已开始用磺酸盐投井使用。目前该法已经成为三次采油提高采收率的重要方法之一。至于聚合物驱中最重要的一种聚合物是聚丙烯酰胺(PAM),常用于流度控制和渗透率调整。最近有人研究用交联聚合物的方法驱油,经微观和宏观渗流实验方法研究认为,交联聚合物不但有调剖作用,还具有驱油作用。交联聚合物可明显改善油藏在高含水期的水驱油效果,控制含水率上升速度,以适当的主段塞和副段塞组合可获较好的增油降水效果。

1.2热力法

当油藏中含有低重度(小于20°API)、高粘原油并且油层的孔隙度较高时,应重视用热力法开采。注蒸汽降低原油粘度,从而提高原油流动性。根据热量在油藏中产生的方式不同,热力法可分为3种:地下燃烧(或称火烧油层)、注蒸汽和湿式燃烧。在火烧油层方法中,用化学品、井下电加热器或井下气体燃烧器点燃近井地带原油,在近井地带完成点火后,就要连续注气促进燃烧带向生产井移动。连续燃烧带的延伸几乎能清除所有油藏流体,并在清除过的岩石中留下热量,留下的热量能使注入空气在到达燃烧带前被预热。

目前一种由上到下的火烧油层方法正在进行实验室研究。它可以解决在油砂和稠油藏中成功地使用火烧油层的一些问题。该方法使火烧前缘从油藏顶部到底部稳定地传播,将稠油驱到下面的水平井中①。另外,采用单口水平井生产时,燃烧的最高温度达400℃,原油采收率超过原始地质储量的66%。总的来讲,单口水平井生产方式中观察到的燃烧前缘沿推进比单口直井更稳定。尤其是与直井实验期间沿中间而出现的气体窜越超前推进的趋势相比较,水平井的垂向扫油效果更为稳定。

据研究,蒸汽注入速度应大于120t/d,且试验结果呈现出注汽速度越大,油气比越高的趋势。高速注汽不但可以开采一般的稠油油藏,而且可以开采常规蒸汽驱无法开采的薄层的稠油油藏。而当蒸汽突破后,采用间歇注汽方式,可以达到抑制气窜,提高蒸汽比容、波及体积、干度、油相相对渗透率、热利用率及自渗吸驱油之目的,从而提高稠油蒸汽驱效果。

1.3混相法

混相驱的原理是注入一种溶剂如酒精、烃、凝缩的石油气、液化石油气或二氧化碳,这些溶剂能溶解在油藏原油中。注入的溶剂减少了引起原油滞留在油藏岩石孔隙空间的毛管力。在混相驱油过程中,先注入一种溶剂段塞,然后再注入液体或气体把溶剂-油的混合物驱替出来。混相驱方法可分为:注混相段塞法、注富气法、注高压贫气法、注互溶剂和二氧化碳法。

混相段塞法的原理为注入大约等于一半油藏孔隙体积的液态烃段塞,然后注入气体或水把段塞驱替出油藏。注富气的方法是,先注入富天然气段塞(10%～20%孔隙段塞),然后注入贫气或贫气和水。高压注贫气方法则是在高压下注入贫气,目的是造成原油的反汽化,并在油藏原油和气之间形成由C2-C6成分组成的混相。在注富气方法中,中间烃C2-C6馏分由气变成油,而在注高压贫气方法中,中间烃C2-C6馏分由油变成气。

注互溶剂方法的原理是注入,既在油藏油中混相,又在水中混相的溶剂(如醇类)。这些溶剂在油藏中形成单相并因而改善了原油采收率。为保证形成单相,需要非常高的注入溶剂浓度。在注二氧化碳方法中,二氧化碳在油中混相的机理类似于高压注贫气方法。在适当的压力、温度和地层原油组成条件下,二氧化碳能形成一个混相前缘,该前缘作为单相流体移动并有效地把原油驱替到生产井。在正常油藏温度下,低至1.035×104kPa的压力也可以使二氧化碳达到混相。二氧化碳中不纯物质的存在,如氮气和甲烷气会增加混相压力,而存在的另外一些不纯物质,如丙烷和硫化氢则会减小混相压力。

二氧化碳混相驱和非混相驱均可发挥良好作用,在美国推广使用的效果良好,主要因为二氧化碳资源充足,对砂岩和碳酸盐岩都有效。许多待选油藏的深度足以利用混相驱的需要注入压力,采出的二氧化碳可分离,并回注到地层中,降低了二氧化碳的必需购买量等。非混相驱中近年见到研究较多的是注氮气法。在注氮气提高采油量的几种机理中,原油与氮气之间的密度差和较低的界面张力,在驱油过程中起主要的作用。在雁翎油田,注氮气后,裂缝系统中残余油饱和度还有13%左右,需用其他方法开采。此方法成功的关键因素之一是控制合理的注气速度。所以实际生产时,应根据井组实验过程中油气界面的临测数据,选择合理的注氮气速度。

2.存在的问题及研究趋势

上述所说的各种提高采收率的方法,都是在对油藏的研究已经比较清楚的基础上发展起来的。由于现在对油气成藏机理的研究还不太全面,许多方面的认识很不够,今后,如果能从研究成藏机理的角度开展工作,当对油气成藏的问题把握得更加清楚时,也许能获得突破,发明新的提高采收率的方法。

参考文献

1、〔美〕E·C·唐纳森,G·V·奇尼加赖恩,T·F·晏主编.石油科学进展17B:提高石油采收率.北京:石油工业出版社,1989

2、韩显卿编著.提高采收率原理.北京:石油工业出版社,1996

3、杨普华,杨承志译.化学驱提高石油采收率.北京:石油工业出版社,1988

4、田根林,刘玉章等.交联聚合物驱油机理研究.油气采收率技术,1997,4(2)