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1、提高采收率技术提高采收率技术课程主要内容课程主要内容第一部分第一部分 水驱油采收率分析水驱油采收率分析第二部分第二部分 化学驱理论及矿场应用化学驱理论及矿场应用 第三部分第三部分 调剖堵水与弱凝胶深部调驱技术的研究及矿场调剖堵水与弱凝胶深部调驱技术的研究及矿场应用应用第四部分第四部分 气体混相驱技术气体混相驱技术第五部分第五部分 稠油热采技术稠油热采技术绪绪 论论Introduction东东部部已已开开发发的的老老油油田田大大多多进进入入高高含含水水阶阶段段，未未开开发发的的油油田田多多为为低低渗渗透、特稠油、超稠油，开采环境日趋恶劣，开采成本越来越高。透、特稠油、超稠油，开采环境日趋恶劣，开
2、采成本越来越高。老老油油田田经经过过长长期期注注水水开开发发（大大庆庆19591959年年，胜胜利利19641964年年），现现在在已已经经进进入入高高含含水水期期，目目前前胜胜利利综综合合含含水水达达到到89.8%89.8%。老老油油田田注注水水开开发发的的效效率率越越来来越越低低，如如胜胜利利油油田田年年产产量量为为26252625万万吨吨（7.197.19万万吨吨/ / 日日），日日注水注水61.0761.07万立方米，采万立方米，采1 1吨原油需注水吨原油需注水8.498.49立方米。立方米。西西部部资资源源勘勘探探程程度度不不高高，加加之之区区域域远远离离消消费费市市场场，短短期期内
3、内很很难难做做到到石石油油探探明明储储量量与与产产量量的的大大幅幅度度增增长长。因因此此，需需要要继继续续做做好好用用提提高高采采收率技术稳定东部这篇大文章。收率技术稳定东部这篇大文章。中国提高采收率技术的必要性中国提高采收率技术的必要性EOR分类分类化学驱化学驱 包括：聚合物驱，表面活性剂驱，碱水驱，及其二元、包括：聚合物驱，表面活性剂驱，碱水驱，及其二元、三元复合驱。三元复合驱。气体混相驱气体混相驱 包括：干气驱，富气驱，包括：干气驱，富气驱，CO2驱，烟道气驱。驱，烟道气驱。热力采油热力采油 包括：蒸汽吞吐，蒸汽驱，火烧油层，包括：蒸汽吞吐，蒸汽驱，火烧油层，SAGD法。法。油田稳油控水
4、技术油田稳油控水技术 包括调剖堵水、深部调驱技术。包括调剖堵水、深部调驱技术。中国各中国各EOREOR方法所占的比例方法所占的比例1热采方法（热采方法（60%） 2化学驱（化学驱（37%） 3混相气驱（混相气驱（3%）第一部分第一部分 水驱油采收率分析水驱油采收率分析E Es s：宏观波及效率（宏观波及效率（Sweep EfficiencySweep Efficiency）E ED D：微观驱油效率（微观驱油效率（Displacement EfficiencyDisplacement Efficiency） 水驱油采收率水驱油采收率= =达到经济极限时的采出油量达到经济极限时的采出油量地质储量
5、，地质储量，它由下式确定：它由下式确定：水驱油采收率水驱油采收率水驱油采收率一般为水驱油采收率一般为30%50%30%50%。 表示注入的工作液在井网控制的油层区域表示注入的工作液在井网控制的油层区域内的波及程度，包括面积波及和垂向波及。内的波及程度，包括面积波及和垂向波及。 在井网控制的范围内，从注入井到生产井油区不能被在井网控制的范围内，从注入井到生产井油区不能被注入水完全波及到，水波及体积占该油层体积的百分比，注入水完全波及到，水波及体积占该油层体积的百分比，称为波及效率，即：称为波及效率，即：注入水波及不到的地方形成剩余油。注入水波及不到的地方形成剩余油。 1 1 水驱油波及效率水驱油
6、波及效率 在水波及区内长期注水，最终形成不流动的在水波及区内长期注水，最终形成不流动的小油滴，这些油滴成为残余油。小油滴，这些油滴成为残余油。 在宏观水波及到的油层范围内，微观上仍然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。存在未能洗涤的残余油。 E ED D：表示注入工作液在波及区内清洗原油的：表示注入工作液在波及区内清洗原油的程度。程度。2 2 水波及区内的驱油效率水波及区内的驱油效率残余油的类型残余油的类型 参考参考: : 郭尚平院士的专著物理化学渗流微观机理郭尚平院士的专著物理化学渗流微观机理， 科学出版社，科学出版社，19901990孤岛状孤岛状柱状柱状环状油膜环状
7、油膜簇状油块簇状油块盲状盲状第二部分第二部分化学驱理论及矿场应用化学驱理论及矿场应用 专题一：化学驱（新）技术及基本驱油机理专题一：化学驱（新）技术及基本驱油机理第一章第一章 聚合物驱聚合物驱Polymer Flooding1 1 驱油用聚合物及其水溶液性质驱油用聚合物及其水溶液性质驱油用聚合物驱油用聚合物(Polymer)(Polymer) 部分水解聚丙烯酰胺部分水解聚丙烯酰胺(Partially Hydrolyzed Polyacrylamide, HPAM） 由聚丙烯酰胺由聚丙烯酰胺Polyacrylamide (PAM)Polyacrylamide (PAM)在在NaOHNaOH作用下
8、部分水解得到。是作用下部分水解得到。是一种长链高分子，通常使用粉剂一种长链高分子，通常使用粉剂, , 分子量一般为分子量一般为1000101000104 42000102000104 4，价格，价格1.5-21.5-2万元万元/ /吨。吨。 使用使用HPAMHPAM，而不是，而不是PAMPAM，（，（a a）为了聚合物驱替溶液增粘性的需要。）为了聚合物驱替溶液增粘性的需要。（b b）由于）由于PAMPAM在矿物表面被强烈吸附，使用在矿物表面被强烈吸附，使用HPAMHPAM可减少驱油过程中的吸可减少驱油过程中的吸附损失。附损失。聚合物溶液的粘度聚合物溶液的粘度 单位：毫帕单位：毫帕秒秒(mPa.
9、s)(mPa.s)。使用。使用BrookfieldBrookfield粘度计测粘度计测量，一般驱油用聚合物溶液粘度需几十量，一般驱油用聚合物溶液粘度需几十mPa.smPa.s。例如，大。例如，大庆油田要求庆油田要求40 mPa.s 40 mPa.s ，胜利部分油藏要求，胜利部分油藏要求19 mPa.s19 mPa.s。 聚合物溶液表观粘度（聚合物溶液表观粘度（ p p）是流体层间内是流体层间内摩擦力的量度。摩擦力的量度。2 2 聚合物驱油机理聚合物驱油机理 从注入井到生产井：从注入井到生产井： r rV V efef （因为（因为聚合物聚合物溶液在油层条件下大多呈现假塑性溶液在油层条件下大多呈
10、现假塑性), ), 并且由于聚合物分并且由于聚合物分子在孔隙介质中的滞留，聚合物溶液流动时的渗透率由子在孔隙介质中的滞留，聚合物溶液流动时的渗透率由K Kw w降低为降低为K Kf fM M指进退化（指进退化（V VD D/V/Vf f=M=M）驱油前缘稳定驱油前缘稳定 E ES S 。 随着聚合物驱的进行（随着聚合物驱的进行（ r r ），聚合物溶液具有自动），聚合物溶液具有自动稳定驱替前缘的能力。稳定驱替前缘的能力。 第二章第二章 表面活性剂驱表面活性剂驱Surfactant Flooding1 1 驱油用表面活性剂驱油用表面活性剂 EOR EOR一般使用阴离子型表活剂一般使用阴离子型表活
11、剂( (稳定性好、稳定性好、吸附量小、成本低吸附量小、成本低) )，少量使用非离子型（耐，少量使用非离子型（耐高矿化度，活性稍差），一般不使用阳离子型高矿化度，活性稍差），一般不使用阳离子型（因为地层中吸附损失大）。（因为地层中吸附损失大）。2 2 微乳液性质微乳液性质 微乳液微乳液是由油是由油(hydrocarbon)+水水(water)+活性剂活性剂(surfactant) +助表面活性剂助表面活性剂(co-surfactant)+盐盐(electrolytes)按一定比例组成的高度分散的低张力体系。按一定比例组成的高度分散的低张力体系。混相驱（混相驱（In-Situ Miscible F
12、looding In-Situ Miscible Flooding ）：指油层任何指油层任何位置，排驱流体与被排驱流体一经接触，便立即互溶混位置，排驱流体与被排驱流体一经接触，便立即互溶混相的排驱过程。相的排驱过程。非混相驱（非混相驱（In-Situ Immiscible Flooding In-Situ Immiscible Flooding ）：排驱流排驱流体与被排驱流体以任何比例混合都不能互溶混相的排驱体与被排驱流体以任何比例混合都不能互溶混相的排驱过程。过程。部分混相驱（部分混相驱（Partial Miscible Flooding Partial Miscible Flooding
13、）：注入一注入一定量的单相活性体系，段塞前缘因被地层流体稀释成为定量的单相活性体系，段塞前缘因被地层流体稀释成为非混相区，而后缘为混相区的排驱过程。非混相区，而后缘为混相区的排驱过程。3 3 微乳液驱油机理微乳液驱油机理Micro-mechanism of Microemulsion Flooding问题问题： 单单相相活活性性体体系系或或微微乳乳液液(A)(A)段段塞塞排排驱驱地地层层油油水水体体系系E E，A A段段塞塞被被后后续续水水(W)(W)排排驱驱，分分析析段段塞塞前、后缘流体组成变化。前、后缘流体组成变化。一一. .部分混相驱部分混相驱（Partial Miscible Floo
14、ding Partial Miscible Flooding ）后续水WAE前缘前缘后缘后缘段塞前缘段塞前缘A+EB, 混相 B+EC(O+M1), 非 混相C+ED(O+M2), 非 混相EE BCDEAWOSM1EM2 如果活性体系如果活性体系A A与油水体系与油水体系E E混合生成下相微乳液（水混合生成下相微乳液（水外相），该水外相结构不能与外相），该水外相结构不能与oiloil混溶，视为非混相驱。混溶，视为非混相驱。两相流动区两相流动区水不流动区水不流动区二二. .就地非混相排驱就地非混相排驱油不流动区油不流动区WOSEAlHigh Interfacial Tension(高张力体系高
15、张力体系)lLow Interfacial Tension (低张力体系低张力体系)1. 1. 高张力体系高张力体系(High IFT)(High IFT)问题：问题： 活活性性体体系系(A)(A)段段塞塞排排驱驱地地层层油油水水体体系系E E，分分析析第第一一批批孔孔隙隙中中多多次次注注入入段段塞塞(A)(A)后后组组成成变化及驱油机理。变化及驱油机理。 WAEWOSEA油不流动区油不流动区IFTIFT高时，油不流动区大：高时，油不流动区大：驱油机理驱油机理油被增溶排驱，不能油被增溶排驱，不能形成富集油带形成富集油带( (低效低效) )2. 2. 低张力体系低张力体系(Low IFT)(Lo
16、w IFT)问题：问题： 活活性性体体系系(A)(A)段段塞塞排排驱驱地地层层油油水水体体系系E E，分分析析第第一一批批孔孔隙隙中中多多次次注注入入段段塞塞(A)(A)后后组组成成变化及驱油机理。变化及驱油机理。 WAEWOSEA油不流动区小油不流动区小IFTIFT低时，油不流动区小：低时，油不流动区小：驱油机理驱油机理 油相能单独流动，可形成富集油相能单独流动，可形成富集油带油带( (高效高效) )。 界面张力是决定残余油流动、界面张力是决定残余油流动、聚集的关键因素！聚集的关键因素！lHigh Interfacial Tension(高张力体系高张力体系)lLow Interfacial Tension (低张力体系低张力体系)三三. . 就地混相排驱就地混相排驱 A+E A+E生成上相微乳液（油外相结构），该结构能与生成上相微乳液（油外相结构），该结构能与油混溶，可视为混相驱。油混溶，可视为混相驱。WOS油不流动区油不流动区两相流动区两相流动区水不流动区水不流动区EA1. 1. 高张力体系高张力体系(High IFT)(High IFT)问题：问题： 活活性性体体系系(A)(A
