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1、,提高采收率基础知识,准东采油厂勘探开发研究所 2013年10月,一次采油：利用油层原有的能量采油。 特征：不注入任何流体 天然能量（油层的弹性能、水的位能、气体析出的容积能） 10%-25%的采收率 二次采油：一次采油后的采油。 特征：注入流体 补充能量（注水、注气） 15%-25%的采收率 三次采油：二次采油后的采油。 特征：注入特殊流体（如聚合物溶液、碱溶液、表面 活性剂、各种气体、水蒸气等）。,一、概述,经济合理,四次采油,几个概念,一、概述,三次采油（ Tertiary Recovery ） EOR，提高采收率（ Enhanced Oil Recovery ） IOR，提高采收率（I
2、mproved Oil Recovery ） 除EOR外，还包括油藏描述，先进油藏管理等 ASR，改进二次采油方法（ Advanced Secondary Recovery ） 如钻加密井，水平井，调剖等,几个概念,EOR 方法,水驱（包括调剖、堵水） 化学驱 气驱 热力采油 其他：微生物采油、物理法采油、压裂与酸化、水平井技术等,聚合物驱 碱驱 表面活性剂驱 复合驱,混相驱 非混相驱（注烃类或非烃类气体的非混相驱）,烃类混相驱 非烃类混相驱,注蒸汽 原油地下燃烧（火烧油层）,一、概述,几个概念,二、采收率与影响采收率的因素,1、采收率的定义,采收率：采出地下原始储量的百分数。 或油藏累计采出
3、的油量与油藏地质储量比值的百分数。,Ao、ho：油层原始面积和厚度； Av 、hv：水波及油层的面积和厚度； ：油层的孔隙度； Soi、Sor：原始含油饱和度和剩余油 饱和度； Ev：波及系数； ED：洗油效率。,对水驱油：,二、采收率与影响采收率的因素,EV波及系数，又称波及效率、扫油效率或宏观驱替效率。 它是指注入流体波及区域的体积与油藏总体积的比值。 ED驱油效率，又称微观驱替效率。它是指注入流体波及 区域内，采出油量与波及区内石油储量的比值。,在宏观水波及到的油层范围内，微观上仍然存在未能洗涤的残余油。 驱油效率总是小于1。,二、采收率与影响采收率的因素,2、影响采收率的因素,地层的不
4、均质性 地层表面的润湿性 流度比 毛管数 井网参数,二、采收率与影响采收率的因素,（1） 地层的不均质性,水驱油模型,生产井,油层,注水井,指进现象（层内）：排驱前缘不规则地呈指状穿入油区的现象。 层内微观非均质性（K差异）和较大的油水粘度差。 使指进前缘提前突破，降低了平面波及效率。,二、采收率与影响采收率的因素,注水井,生产井,油层,注水,水驱油垂向模型,舌进现象（层间）：排驱前缘沿高渗透带突进现象。 多层非均质油层中，油水前缘沿着高渗透层突进的现象。注入水沿着高渗透层无效流动，低渗透层尚留下大量残（剩）余油。,Kl Kh,二、采收率与影响采收率的因素,a. 舌进的起因：层间非均质性和较大
5、的油水粘度差。 b. 舌进的后果：使舌进前缘提前突破，降低垂向波及系数。 c. 舌进区内存在粘性指进。,地层非均质性越大 采收率越低,二、采收率与影响采收率的因素,初期预测采收率仅为13%，目前采出程度已达15.8%，水驱动态预测采收率可以达到29.3%，较治理前提高了 16.3%，近三年标定新增可采储量116.45万吨。,二、采收率与影响采收率的因素,留下油滴,在亲水孔隙中的水驱油现象,(2) 岩石的润湿性,二、采收率与影响采收率的因素,二、采收率与影响采收率的因素,(2) 岩石的润湿性,在亲油孔隙中的水驱油现象,孔隙表面亲油时，水驱油后在孔隙中留下油膜：,地层表面中性润湿水驱采收率高于水湿
6、岩心的采收率高于油湿岩心采收率。,二、采收率与影响采收率的因素,对于亲水岩石，毛管力是驱油动力，驱替效率高。 对于亲油岩石，毛管力是驱油的阻力，驱替效率低。,(2) 岩石的润湿性,二、采收率与影响采收率的因素,(3) 流度比,流度()定义为流体的相渗透率（k i）与该相流体的粘度(i)的比值，即： 流度是反映流体流动能力大小的量度，对于水驱油来说，一般原油粘度要比注入水的粘度大得多，也就是说，水的流度要比油的流度大得多，即水比油更易流动。,流度比（M）定义为注入流体的流度与被驱替流体流度的比值。,二、采收率与影响采收率的因素,在油田开发过程中，由于油的粘度大于水的粘度，水相渗透率大于油相渗透率
7、，因此流度比通常是大于1。即不利流度比,M1,M=1,M1,流度比与波及面积的关系,二、采收率与影响采收率的因素,生产井,注水井,M1：有较规则的流动前缘，见水波及系数可达70左右；,M2：出现明显的粘滞指进现象，波及系数降低。,波及系数随水油流度比的增大而减小。,五点法注采单元流度比对波及状况的影响,增大 w； 减小 o； 增大 Ko； 降低 Kw。,热力采油 聚合物驱,二、采收率与影响采收率的因素,： 注入流体的粘度，Pas (or N s/m2) ： 注入流体的流速，m/s ： 油与流体之间的界面张力，N/m (10-3 Dyne/cm),定义：粘滞力(Viscous Force)与毛管
8、力(Capillary Force)的比值。,(4) 毛管数,对具体油层，当孔隙度一定时，毛管数增大，洗油效率提高，可使采收率增加。,增大毛管数：,减小 增大 提高,表面活性剂驱、 混相驱 聚合物驱,二、采收率与影响采收率的因素,（5） 井网部署（井网井距、油水井数比、注采比）,布井方式不同则波及系数不同； 相同的布井方式，井距越小，波及系数越大,二、采收率与影响采收率的因素,二、采收率与影响采收率的因素,非均质性 流度比 注采井网部署,波及系数,驱油效率,润湿性 微观孔隙结构 流体性质 毛管数,采用调剖堵水尽可能减缓油层的渗透率差异，以减少非均质性对驱油过程的不利影响； 加入聚合物，提高粘度
9、或引入热量，降低原油粘度，降低流度比 以提高波及系数。,加入表面活性剂，改变岩石表面的润湿性减小界面张力， 消除工作剂与原油间的界面效应减小毛细管阻力的不利影响。,二、采收率与影响采收率的因素,采收率=波及系数洗油效率,1、水驱（成熟技术） 2、化学驱 （成熟技术） 3、气体混相驱 （成熟技术） 4、热力采油 5、微生物采油 6、物理法采油,聚合物驱 碱驱 表面活性剂驱 复合驱,烃类混相驱 非烃类混相驱,注蒸汽（成熟技术） 原油地下燃烧（火烧油层）,三、提高采收率的方法,提高 采收率,聚合物驱（Polymer Flooding） 表面活性剂驱（Surfactant Flooding） 碱驱 （
10、Alkaline Flooding） 三元复合驱（ASP Flooding） 二元复合驱（AS, SP, or AP Flooding）,三、提高采收率的方法 -化学驱,化学驱又叫改型水驱化学法，通过向油藏注入化学剂，以改善流体的驱油及波及性能，如降低界面张力、改善流度比等，从而提高原油的采收率。,1、聚合物（P）驱,以聚合物溶液为驱油剂的驱油法。 向水中加入稠化剂，提高水的粘度，降低水油流度比，从而减弱粘性指数，提高波及系数以提高原油采收率。 也称为： 聚合物溶液驱 聚合物强化水驱 稠化水驱 增粘水驱,三、提高采收率的方法 -化学驱,降低水油流度比，提高残余阻力系数，增大水相流动阻力，提高波
11、及体积； 不对称渗透率降：降低水的渗透率比降油的渗透率显著。可优先进入含水饱和度高的地层；进入地层优先吸附在由于水冲刷而暴露出来的岩石表面； 随水流动时，可为地层孔喉所捕集，产生堵塞。,高分子聚合物,1亲水吸附,2滞留堵塞,三、提高采收率的方法 -化学驱,水溶性聚合物溶液的显微结构,浓度：0.6%,浓度：0.06%,三、提高采收率的方法 -化学驱,聚合物的加入显著增加了水的粘度,三、提高采收率的方法 -化学驱,聚合物驱有更高的平面波及效率 降低了水油的流度比提高了波及系数提高了采收率,三、提高采收率的方法 -化学驱,降低了水油的流度比有更高的纵向波及效率提高了采收率,水驱与聚合物驱的纵向波及效
12、率 K2k3k1,聚合物驱时水在层间的窜流效应,三、提高采收率的方法 -化学驱,聚合物驱用的聚合物应满足下列条件：,HPAM（部分水解聚丙烯酰胺） XG（黄胞胶）,水溶性好、 稠化能力强、 热稳定、 剪切稳定、 化学因素稳定、 生物作用稳定、 滞留量低、 来源广、便宜等。,三、提高采收率的方法 -化学驱,驱油用HPAM具有以下基本特征 （1）高分子量：一般驱油用HPAM的分子量为1千万到几千万； （2）多分散性：HPAM的分子量具有不均一性，是分子量不等的同系聚合物的混合物； （3）几何结构多样化：聚合物的几何结构有线型、支型和体型三种形态； （4）物化性能稳定：HPAM具有稳定的化学性质和特
13、殊的物理性能，以满足驱油的要求。,三、提高采收率的方法 -化学驱,适合聚合物驱油田的筛选标准,油藏温度、 深度、 类型 地层水矿化度 非均质变异系数 油水流度比 可动油饱和度,三、提高采收率的方法 -化学驱,（1）聚合物存在的问题,聚合物溶液配制过程，必须有一定的熟化时间（68 h）。 聚合物主要损耗于降解和滞留。 聚合物驱不能用于过深的地层。 为了减少聚合物的剪切降解，可选用适当的泵（如柱塞泵等）或泵后混合，不要使用离心泵。,为了防止氧化降解，可用除氧剂（如Na2SO3、NaHSO3、CH2O等）处理配制用水。要注意除氧剂必须使用在聚合物加入之前。 对易发生生物降解的聚合物，应在聚合物溶液中
14、加入配伍的杀菌剂。 聚合物（特别是XG）中的机械杂质和微胶可堵塞地层，影响驱油剂的注入。,三、提高采收率的方法 -化学驱,（2）地层存在的问题,低渗透地层不宜进行聚合物驱，因地层中聚合物不可入孔隙的体积太大，聚合物溶液波及的体积太小，加上注入速度太低，方案实施的时间太长，而且井眼周围出现的高剪切会使聚合物大量降解。因此聚合物驱要求地层渗透率大于1010-3m2。 地层水矿化度太高的地层应在聚合物驱前用淡水进行预冲洗，以减小盐对聚合物的不利影响。 有漏失段的地层不宜进行聚合物驱。对漏失段，可用交联聚合物降低它的渗透性，即聚合物驱前地层的注入剖面应进行适当调整。,三、提高采收率的方法 -化学驱,碱
15、驱是指以碱溶液作为驱油剂的驱油法。 碱与原油的某些组分发生反应，在油层中就地生成活性剂物质，降低水与原油之间的界面张力，使油水乳化， 改变油水界面的润湿性，从而提高原油的采收率。,也称为 碱溶液驱； 碱强化水驱 。,碱驱用碱: 碱：NaOH、 KOH、 NH4OH 盐（潜在碱）：Na2CO3、Na2SiO3、 Na4SiO4、Na3PO4 Na2CO3和NaHCO3复配 Na3PO4与Na2HPO4复配,三、提高采收率的方法 -化学驱,2、碱驱,就是以表面活性剂水溶液为驱动介质的驱油方式。 表面活性剂吸附在油水界面的岩石表面上，降低油水界面张力和改善岩石的润湿性，提高了洗油效率。,三、提高采收率的方法 -化学驱,3、表面活性剂驱,w粘附粘附功； 油水油水界面张力； 油对岩石表面的润湿角。,表面活性剂使地层表面润湿反转,降低界面张力,活性剂吸附降低界面张力粘附功减小洗油效率提高,提高表面电荷密度,阴离子活性剂的吸附，提高了电荷密度，增加了地层与油珠的静电斥力，易被带走，提高了洗油效率。,活性剂驱用剂 磺酸盐型表面活性剂（主要用石油磺酸盐和合成磺酸盐） 羧酸盐型表面活性剂,A）主剂： 表
