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1、提高采收率技术的发展现状与展望,二零一一年五月,主要内容,提高采收率技术 Improved Oil Recovery (IOR) 先进二次采油技术 Advanced Secondary Recovery (ASR) ASR技术：加密钻井、水平井、聚合物驱、调剖 技术特点：增加可流动油的采收率 三次采油技术 Enhanced Oil Recovery (EOR) EOR技术：热力采油、化学驱、气混相驱、纳米技术 技术特点：增加不可流动油的采收率,提高采收率技术分别,提高采收率技术分类,先进二次采油技术 常规技术：加密钻井、水平井、聚合物驱、调剖 更先进的技术：不均匀加密、深调与聚合物驱结合、 水
2、平井与聚合物驱结合 开采可采储量的技术,提高采收率技术分类,三次采油技术 常规技术 热力采油、化学驱、气驱、微生物采油技术 更先进的技术 蒸汽驱与泡沫结合、低碱复合驱体系、混相气驱、微生物驱油、纳米技术 开采残余油的技术,提高采收率概念的演变,1、三次采油与EOR 2、IOR与EOR,我国陆上油田采用常规开采方法有 2/3 的储量留在地下,不可动用储量 94亿吨,剩余可采储量15亿吨,累积采油 31亿吨,提高采收绿技术可增加产品品种11.8亿吨可采储量,主要化学驱方法的经济潜力,聚合物驱,化学复合驱,一类潜力 85.8% 1.95108t,二类潜力 10.1% 24.2106t,二类潜力 97
3、.5% 2.9108t,一类潜力 0.98% 2.9 106t,聚合物驱提高采收率技术,全国聚合物驱 历年产油量,已完成的聚合物驱工业化试验结果,聚合物驱的现场效果及一些认识,聚合物驱在我国经历了室内研究先导试验扩大先导试验工业化应用试验工业化应用等五个阶段 在大庆油田、胜利油田、辽河油田、华北油田。河南油田等开展了聚合物驱矿场试验，均取得了好效果 聚合物驱是一种有效地改善水驱，提高水驱开发效果的技术,聚合物驱应用条件对比,聚合物驱有效地调 整了平面波及效率,喇嘛甸,中区西部,聚驱后,聚驱后,聚驱前,聚驱前,清水配注聚合物效果好,污水粘度,污水粘度,清水粘度,清水粘度,胜利油田,大庆油田,对聚
4、合物驱的一些认识,从实验室岩心实验(EOR 6-10% OOIP)到小井距试验(EOR 11-12% OOIP)到正常井距的工业化应用(EOR 12-14% OOIP),聚合物驱油提高采收率幅度增加,其原因是: 应用大聚合物大分子量在增加,注入水的矿化度在下降,聚合物溶液的粘度在增加,分子的粘弹性增加 井距越大,井间的层内非均质性越严重，聚合物驱对挖掘由于层内非均质形成的残余油的效果很好，因此，井距增加以后，增加采收率的潜力变大,对聚合物驱的一些认识,采出井受效方向越多，提高采收率幅度越大，特别注意地层尖灭和有断层地带的布井方案 水的粘度只有原油的十五分之一，因此注水井的注入能力大于采出井的采
5、出能力，注水井数可以少于采油井数。大规模注聚合物以后，聚合物溶液的粘度为原油的3-4倍，因此注入井的注入能力会下降30-50%，注采井数应为一比一左右，否则注入能力会低于采出能力，地层压力和采油速度下降 油层连通对应用聚合物驱十分重要，目前在划分油层连通性方面，在沉积相连通的基础上，又划分4个级别。对水连通的油层不一定对聚合物100%连通,关于聚合物驱 技术研究思考,聚合物与理论认识的不同点,三个“T”,工艺上存在重大调整的可能,常规流程 短流程,改善聚合物驱技术研究,耐温耐盐新型聚合物研究聚合物 加大聚合物驱调整油藏非均质的力度 低温离子交联体系 高温化学交联剂 污水配注聚合物技术是工业化的
6、核心 解决氧化还原降解，盐敏性的问题,油藏中引起聚合物降粘的因素,降解： 1. 氧化还原降解 80% 2. 原油中不饱和醛酮 阴离子偶合： 1. 阳离子季胺盐 2. 有机胺 盐敏性：金属阳离子引起聚合物分子收缩,污水中氧化还原降解作用,铁离子氧化还原反应： Fe 2+ + 1/2O2 = Fe 3+ O. 硫化氢与氧作用： H2S O2 S H2O O. 原油中不饱和醛酮的作用 HCO-R + O2 = R-CO-OH + O.,污水中阴阳离子偶合作用,污水配注聚合物技术,催化去活处理技术 除去氧化-还原活性物质 提高聚合物稳定性 沉降虑清技术 除去氧化-还原活性物质 除去悬浮物质 成为可排放
7、清水,聚合物驱需要进一步研究的问题,聚合物驱后提高采收率是生产面临的重大问题 采出程度有限60% 聚合物驱有效期3年8个月 生产井含水迅速上升至98%， 可能的方法为 微生物采油技术 泡沫复合驱技术,化学驱提高采收率技术,化学驱项目数的增长情况,我国三元复合驱试验情况,三元复合驱试验情况,使用表面活性剂/碱种类 烷基苯磺酸盐/NaOH（大庆助剂厂生产） 植物羧酸盐/ NaOH （大庆助剂厂生产） 石油磺酸盐/Na2CO3（克拉玛依石化厂生产） 普遍性问题 乳化严重 结垢严重 破乳困难,化学复合驱需要解决的问题,三元复合驱体系存在着本质上的缺陷,碱,P,降低聚合物粘度,碱,S,P,产生相分离,S
8、,碱,P,色谱分离,化学复合驱需要解决的问题,表面活性剂主剂的发展方向 烷基苯磺酸盐（大庆助剂厂生产，石勘院） 植物羧酸盐 （大庆助剂厂生产） 石油磺酸盐 （胜利油田/克拉玛依石化厂生产） 石油羧酸盐（江汉石油学院） 生物表面活性剂（上海有机所） 孪连表面活性剂,表面活性剂乳化的控制与破乳,目前对乳化现象认识不足，无法控制 油包水乳液 水包油乳液 复合型乳液 利用乳液的可能性 乳液流度控制 乳化驱油 采出液破乳问题,润湿性翻转疏导采油技术研究 (纳米提高采收率技术),润湿性翻转疏导采油技术研究 (分子膜驱),国外研究状况 润湿性翻转(Wettability Alteration) 提高采收率是
9、一个历史悠久的课题,碱水驱中的一个重要机理就是润湿性翻转. 1989年H.Down提出了薄膜铺展剂(Thin Film Spreading Agents)的概念,并使用阳离子表面活性剂作为薄膜铺展剂进行了矿场试验,提高采收率1%,润湿性翻转疏导采油技术研究,1996年挪威Rf-Rogaland研究所Jess Milter博士在“胶体界面化学”杂志发表了一篇文章,报道了在阳离子表面活性剂存在下,亲油白云岩发生了逆流动方向的自发渗析,可以提高渗析采收率10-15%. 中国石油大学的高芒来博士在研究纳米膜形成时,使用了一种阳离子表面活性剂.在用该表面活性剂研究驱油效率时,发现在阳离子表面活性剂存在下
10、,饱和原油的岩心自吸采收率高,并命名该技术为分子膜沉积驱油技术(Molecular Deposition)或MD膜技术.,气驱提高采收率技术,微生物提高采收率技术,润湿性翻转技术与三元复合驱比较,润湿性反转采油技术的应用条件,亲油或混合润湿性油藏 开发早期效果好 温度及矿化度影响小 注入量0.5PV 与流体控制技术相结合,润湿性翻转采油技术的发展方向,表面活性剂驱油的主要机理是降低界面张力,没有考虑润湿性翻转机理 润湿性翻转技术主要考虑润湿性的变化 目前已研制出: 具备润湿性翻转功能和降低界面张力的功能的化学剂,一、润湿性翻转驱油技术原理,二、室内研究及适应油藏范围,三、矿场试验,四、润湿性翻
11、转发展方向,汇报内容,提高采收率的机理,亲油表面,亲水表面,亲油表面,亲水表面,活性剂,活性剂,提高采收率的机理,亲油岩心 90 毛管力Pc为阻力,亲水岩心 90 毛管力Pc为驱动力,润湿性翻转,纳米膜驱油概念,膜驱剂分子以水溶液为传递介质，通过静电力作用于岩石表面，形成纳米级单层超薄膜来提高驱油效率和采收率。,3.纳米MD膜驱油技术 的 产生,分子沉积膜技术概念,纳米膜技术是纳米超薄膜的制备技术。,纳米膜是以阴阳离子的静电吸附反应特性，通过异性离子体系的交替沉积，制备的层状有序的纳米超薄膜。,1.纳米MD膜技术的形成,纳米膜的形成 纳米膜技术应用领域 纳米膜驱油技术的产生 纳米膜驱油机理,一
12、、润湿性翻转驱油技术原理,纳米技术和纳米科学,用单个原子、分子制造物质的技术 以0.1至100纳米尺度为研究对象 具有特异现象和特异功能的产品,1.纳米MD膜技术的形成,2.纳米MD膜技术应用领域,纳米驱油,纳米催化,纳米材料,纳米摩擦,纳米修饰,纳米破乳,纳米MD膜技术,纳米驱油,纳米膜驱油过程示意图,3.纳米MD膜驱油技术 的 产生,表面活性剂存在下自吸过程,无表面活性剂,有表面活性剂,纳米MD膜技术特点,制备简单，膜厚为纳米级 组装过程为平衡态 组装不受基体形状和面积的限制 所制纳米膜具有良好化学惰性和稳定性,膜与底材结合牢固,1.纳米MD膜技术的形成,1.纳米MD膜技术的形成,a)零维
13、: 纳米尺度颗粒、原子团簇 b)一维：纳米丝(棒、管) c)二维：超薄膜、超晶格,纳米材料,LB 膜,自组装膜,浇铸膜,各种键能,1.纳米MD膜技术的形成,A,吸附 聚阴离子,吸附 聚阳离子,B,静电作用组装有序超薄膜示意图,Macromol Chem Macromol Symp, 1991,46:321,1.纳米MD膜技术的形成,静电作用成膜体系,功能性聚电解质 大环平面分子 有机分子 生物酶和蛋白质 无机半导体超微粒,1.纳米MD膜技术的形成,沈家骢，自然科学进展，1997，7(1)：1-6,分子沉积(Molecular Deposition),纳米MD膜制备过程,中国科学，2000，30
14、(4)：361-366,1.纳米MD膜技术的形成,不同层数MD膜S、N、C含量 (XPS),1.纳米MD膜技术的形成,Fig.1 AFM section analysis image of the APS Si substrate,高等学校化学学报，1994，15(11)：1702,0.357nm,0.562nm,重复周期平均值,1.纳米MD膜技术的形成,高等学校化学学报，1994，15(11)：1702,在大尺寸范围内，表面起伏只有0.5 纳米。,1.纳米MD膜技术的形成,d1: 4.2nm d2: 3.0nm d : 7.1nm,1.25,2.1,2.95,CPS,1.纳米MD膜技术的形成
15、,Thin Solid Films,1994,244,815-818,MD膜驱剂溶液,表面活性剂胶束溶液,:MD膜驱剂分子，尺度为零点几纳米到几十纳米量级。,1) 膜驱剂在水溶液中纳米分散,4.纳米MD膜驱油机理,J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,1994:2229,1) 膜驱剂在水溶液中纳米分散,4.纳米MD膜驱油机理,静电作用成单层膜,4.纳米MD膜驱油机理,油砂颗粒的吸附量和Zeta电位与膜驱剂浓度关系图,石英岩长膜前后表面粘附力分布,静电作用成单层膜,4.纳米MD膜驱油机理,石英与探针之间的 粘附能为：0.128J/m2,石英与探针之间的 粘附能为：0.071J/m2,
16、浸泡试验,地层水浸泡,膜驱剂溶液浸泡,4.纳米MD膜驱油机理,油藏岩石润湿性改变,未洗油油砂样品（呈现较强的亲油特征）,洗油油砂样品(呈现较强的亲水特征),膜驱剂溶液浸泡过的未洗油油砂 （亲油程度变弱）,油藏岩石润湿性改变,4.纳米MD膜驱油机理,天然岩心润湿性测定,油藏岩石润湿性改变,4.纳米MD膜驱油机理,4.纳米MD膜驱油机理,毛细管自发渗吸,毛细管自发渗吸,4.纳米MD膜驱油机理,渗吸后孔隙利用效率,4.纳米MD膜驱油机理,界面张力作用,溶液的表面张力与浓度的关系,与化学驱的区别,4.纳米MD膜驱油机理,原油-水两相间的界面张力与溶液浓度的关系曲线,与化学驱的区别,4.纳米MD膜驱油机理,膜驱剂在水-辽河原油两相间的分配,膜 驱 剂
