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1、提高采收率技术综述,提高原油采收率方法： 化学驱油法（聚合物驱，表面活性剂驱，碱驱以及复合驱）； 混相驱油法； 热力采油。,提高原油采收率技术发展概况,概念:衡量水波及区微观水洗油效果的参数。,驱油的基本理论（一）,一 微观洗油效率 ED,概念:衡量水在油层中的波及程度的参数。,二 宏观波及系数 EV,三、 ER与EV及ED的关系,已知: A, h, , Soi , Sor 等,ER=,产油量,储量,=,波及区产出油,储量,=,波及区原油储量波及区残余油,储量,=,AhSoi,AshsSoi,AshsSor,=,Ashs,Ah,(,SoiSor,Soi,）,=EVED,一 、影响ED 的因素,
2、1. 岩石的微观孔隙结构,2. 岩石表面的选择性润湿,3. 界 面 张 力,4. 原 油 的 粘 度,r Pc 渗流规律越复杂孔隙中残余油越多,1.微观孔隙结构,亲水岩石水驱油后的残余油大多以油珠、油丝和小油块等形态分布在孔隙的交汇口或较大的孔隙内。,2.岩石表面的选择性润湿,亲油岩石水驱油后的残余油大多以油膜形态分布于岩粒壁面，其次滞留于较小孔隙中，也有油丝形态的残余油。,2.岩石表面的选择性润湿,中性岩石水驱油后的残余油主要是普遍分布于岩粒壁面的油膜。造成这种情况的原因还有待进一步研究。,2.岩石表面的选择性润湿,在急变孔隙中， ow越大，使油滴变形通过孔喉的阻力越大；则残余油越多。,os
3、,ow,sw,3.界面张力,原油粘度越大，则微观指进现象愈严重。,4.原油粘度,二 、影响E 的因素,. 油层的非均质性,2. 流 度 比,3. 井 网 的 布 置,4. 注 采 速 度,k1,k2,k3,k1 k2 k3,1.油层的非均质性,2.流度比,三. 井网,五点法井网不同注采速度下的波及面积,v1 v2,4.注采速度,三 提高ER的途径,Ev,油藏的非均质性,平面,纵向,流度比,井网布署,注采速度,ED,微观孔隙结构,岩石的润湿性,界面张力,原油的粘度,合理部署井网,调整吸水剖面,降低流度比,合理选择井网,合理注采速度,物理采油法,碱水法、活性剂驱油法,碱水法、活性剂驱油法,热力法、
4、气体溶剂驱油,驱油的基本理论（二）,w,M,EV,ER,o,M,EV,ER,聚合物提高采收率机理,热力采油提高采收率机理,碱驱、表面活性剂驱的主要机理,驱油的基本理论（三）,根据毛管准数的定义：,驱替液粘度增加,驱替液速度增加（增加驱替压力）,油水界面张力降低,驱替速度增加，虽能增加 毛管准数，但确减低了驱 替液的宏观波及程度。,水驱时Nc在10-710-5范围之间， 实验结果表明：若使水驱效率 大于50%，Nc必须平均增大103数量级，即Nc在10-410-2范围内。,水驱时，大庆油田油水的界面张力 为2030mN/m。若使毛管准数提高 103数量级，界面张力必须下降到 10-210-3mN
5、/m。,大庆油田地下原油粘度为10mPa.s 左右，水的粘度约为0.7mPa.s，聚合 物浓度为0.12%时，地面测视粘度 达到40mPa.s。若不考虑粘度损失， 可使毛管准数提高102数量级。,第一节 聚合物的类型及性质,第二节 聚合物溶液的性质,第三节 聚合物溶液在孔隙介质中流动特征,第四节 聚合物驱油的设计与应用,聚合物溶液驱油,1.聚合物：是由大量的简单分子经聚合而成的高分子量的物质。例：聚丙烯酰胺，聚乙稀。,2.单 体：组成聚合物的简单分子。例：组成聚丙烯酰胺丙烯酰胺分子，聚乙稀的乙稀分子。,3.链 节：聚合物长链上重复的结构单元。,4.聚合度：链节的个数。例如， CH2CH2 n
6、中的n。,一、基本概念,第一节 聚合物的类型及性质,即聚合物分子的化学结构，包括链节的化学组成、单体的连接方式。它决定着聚合物的物理、化学性质。,分子构型,线型,支链型,网型(可发展为体型),（1）线型或支化度较小的聚合物，物性较柔软，多数能熔化，也能溶解； （2）体型聚合物不熔化也不能溶解。,5、聚合物分子构型,A.线型分子构型,B.支链型分子构型,C. 网型分子构型,特点：有别于构型，构象的转变属于物理现象，主要由热运动引起的，而构型的转变则必须通过化学反应改变分子链上的结构。,由于分子中化学键的内旋转所形成的各种立体形态。,影响构象的因素,聚合物的构型,聚合物分子所处的环境,线型聚合物分
7、子的构象千变万化，又称为线型聚合物的柔曲性。,6、分子的构象,1）分子间力大； 2） 构象多(多指线型聚合物) 3）多分散性,7、与低分子的区别,指同种类型的聚合物是由大小不同的同系分子混合而成，它不象低分子有固定的分子量。即：聚合物分子的聚合度是变量。,多分散性：,1. 聚丙烯酰胺,它是由丙烯酰胺单体聚合而成：,n,CH2,CH,C,O,NH2,CH2,CH,O,C,NH2,n,聚合,分子量变化范围由100万几千万不等。,聚合物驱常用聚合物,1. 聚丙烯酰胺,特点：,1.属于人工合成的聚合物； 2.长链由C-C键连接，分子链极易变化，构象多，具有柔曲性； 3.水溶液中发生水解，是阴离子型聚合
8、物；常被称为部分水解聚丙烯酰胺，简称HPAM； 4.抗盐能力差； 5.抗剪切的能力也差； 6.抗细菌的能力强。,部分水解聚丙烯酰胺,聚丙烯酰胺长链上的部分酰胺基转化为羧基：,n,CH2,CH,C,O,NH2,CH2,CH,O,C,NH2,x,NaOH,水解度：酰胺基转化为羧基的百分数，,CH2,CH,C,O,ONa,y,聚合物溶液浓度小于,矿场聚合物驱用的 聚合物溶液浓度 通常为1200mg/L ( 重量百分数为 0.12%),稀体系溶液,性质如何？ 溶液粘度增加的程度？,第二节 聚合物溶液的性质,室内实验结果,剪切速率,测量粘度,聚合物溶液,聚合物分子从 杂乱的线团状 变为椭球状,分子定向排
9、列降粘的程度 大于分子变为椭球形增粘的程度,水,油,实验结果表明： 1.聚合物的流动性随剪切速率变化而发生变化； 2.即使在剪切速率很高的情况下，聚合物溶液的粘度也远高于水。,一、聚合物溶液的流变性,二、聚合物溶液的视粘度,三、 聚合物溶液的稳定性,一、聚合物溶液的流变性,室内配制的聚合物溶液，测其粘度与剪切速度的关系如图，符合假塑性流体的流变模式。,室内实验结果,剪切速率,测量粘度,原油,水,聚合物溶液,（二） 影响粘度的因素分析,（一） 聚合物溶液粘度概念,二、聚合物溶液的视粘度,聚合物溶液粘度与浓度有关：,特性粘度：,浓度趋近于零时，聚合物溶液黏度减去溶剂黏度，除以溶剂黏度与聚合物浓度的
10、乘积。,（一）聚合物溶液粘度,：表示单个聚合物分子对溶液粘度的贡献；,M分子量,与高分子在溶液里的形态有关的参数，线团松散大，线团卷曲小。长链型 0.5 1；棒型 =2。,k 粘度常数，与高分子在溶液中的形状及高分子的链节长度有关。,特性粘度,1. 聚合物的分子构型,2. 水解度,3. 溶剂的影响,4. 含盐量,5. 聚合物的浓度,（二）影响粘度的因素,1.聚合物的分子构型,(1) 线型分支型交联型,(2) M,2.水 解 度,水解度越大，黏度越大。,3.溶剂的影响,良溶剂：在良溶剂中，聚合物分子可充分舒展，分子的表面积较大，分子间的内摩擦阻力大，因此增粘效果好。,不良溶剂：在不良溶剂中，聚合
11、物分子成卷曲状态，分子的表面积较小，分子间的内摩擦阻力小，增粘效果差。,4.含盐量的影响,NaCl的浓度（%）,35%水解度,15%水解度,未水解,1,1000,10,100,0.0001,0.01,1,1,10,未水解,15%水解度,35%水解度,CaCl2的浓度（%）,0.0001,0.01,1,5.聚合物的浓度,粘度 mPa.s,聚合物浓度，mg/L,=5s-1,=100s-1,地面配置聚合物溶液的粘度能否在驱油过程中得以保持，此性质为聚合物溶液的稳定性。 稳定性的好坏，直接影响到驱油效果。 降解：聚合物溶液分子断链，黏度下降的现象。,三、聚合物溶液的稳定性,（一） 剪切降解,（二） 化
12、学降解,（三） 温度降解,（四） 生物降解,三、聚合物溶液的稳定性,机械剪切降解：在高速流动时，具有柔性的长链受到剪切力的作用而被剪断，使分子间结合力下降，粘度降低。,剪切存在条件：1.地面设备（阀、管嘴、泵或油管）；2.井下条件（孔眼、筛网）；3.砂岩本身。,（一）聚合物溶液剪切降解,化学降解：是指氧攻击聚合物分子长链上薄弱环节，发生氧化，从而使分子长链断裂，分子量降低；或发生自由基取代、水解等。,产生的条件：有氧存在的条件，如地面配置聚合物溶液时，如果在空气中暴露时间过长就会发生聚合物老化，即化学降解。,（二）聚合物溶液的化学降解,温度降解：每种聚合物都存在一个裂解温度，若地层温度超过其裂
13、解温度，则发生分子链断裂，分子量降低，即发生温度降解。,存在的条件：地层温度高于裂解温度；而通常情况下聚合物的裂解温度都高于地层温度。因此，温度降解不是主要的影响聚合物稳定性的因素。,（三）聚合物溶液的温度降解,生物降解：注入水中含有大量的细菌，如硫酸盐还原菌、铁菌等，它们对聚合物产生还原作用，生成沉淀或分子链被剪断。,（四）聚合物溶液的生物降解,1.不可入孔隙体积,2.阻 力 系 数,3.残余阻力系数,四、聚合物溶液在多孔介质中的流动参数,IPV最大可达总孔隙的30%，若小孔隙被油饱和，一定程度降低了聚合物溶液的驱油效果。,1.不可进入孔隙体积,在多孔介质渗流过程中，有些孔隙能让水通过，却限
14、制了聚合物分子的进入，称这部分孔隙体积为不可进入孔隙体积，简称IPV。,IPV,聚合物分子量,岩石的渗透率,孔隙度及孔隙大小的分布,2.阻 力 系 数,定义：水通过岩心时的流度与聚合物溶液通过岩心时的流度比值。,意义：反映了聚合物溶液降低驱动介质流度的能力。,3.残余阻力系数,定义：聚合物溶液通过岩心前、后盐水流度的比值。,意义：描述聚合物溶液降低多孔介质渗透率的能力。,一、表面活性剂溶液驱油概述,二、表面活性剂的概念及类型,三、表面活性剂溶液驱油体系,四、表面活性剂溶液驱油机理,五、油田应用及发展趋势,表面活性剂溶液驱油,表面活性剂溶液驱油的研究历程：,胶束溶液驱油,微乳液驱油,稀体系多组分
15、复配驱油,泡沫体系驱油,活性剂稀体系驱油,一、表面活性剂溶液驱油概述,1、表面活性剂的概念,2、表面活性剂的类型,3、表面活性剂的亲油亲水平衡值,4、表面活性剂的分配系数,二、表面活性剂的概念及类型,概念：分子具有两亲结构，可自发地浓集于相界面，显著降低界面张力的物质。,表面活性剂分子结构,极性端,非极性端,1.表面活性剂的概念,离子型,非离子型,表面活性剂,阴离子型,阳离子型,两性型,2.表面活性剂的类型,阴离子型表面活性剂,活性剂在水中可以电离，电离后起活性作用的部分是阴离子。,常用的有：,羧酸盐：分子结构R-CO2-Na，亲水基为-CO2Na，憎水基R-,磺酸盐：分子结构R-SO3-Na，亲水基为-SO3Na，憎水基R-,成本低，但遇硬水， 易结垢、絮凝。,成本较高，但抗硬 离子的能力较强， 在地层中滞留量低， 常用于活性剂驱。,阳离子型表面活性剂,活性剂在水中可以电离，电离后起活性作用的部分是阳离子。,常用的有：,胺盐： 分子结构R1R2R3NHCl，憎水基R1R2R3NH+,季胺盐：分子结构R1R2R3R4NCl ，憎水基R1R2R3R4N +,
