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1、提高石油采收率技术一、概述1、提高原油采收率的意义石油是一种埋藏于地层深部的流体矿藏，具有独特的开采方式，与其 他矿物资源相比，石油的采收率较低。作为一种重要的能源和化工原料， 世界范围内对石油的需求仍将持续增长。尤其在我国，一方面国民经济发 展对石油需求量的增长速度比以往任何时候都大；另一方面，我国的各主 力油田均已进入高含水或特高含水开采期，开采难度增大，产量递减幅度 加大，而且后备储量严重不足，石油的供求矛盾日益突出。据预测，按目 前的开采水平，到2005 年我国进口原油将高达108（1 亿）吨/年。大庆 是我国最大的油田，按现已探明的地质储量计算，采收率每提高一个百分 点，就可增油 5
2、000 万吨。这对国民经济的发展具有极其重要的意义。缓解石油供求之间日益突出的矛盾有两条有效的途径：一是寻找新的 原油地质储量；二是提高现有地质储量中的可采储量，即提高采收率。寻 找新的油田、补充后备储量是原油增产和稳产最直接、最有效的途径。多 年以来，各油田在开发过程中也不断加大勘探力度，找到新的储量。但是 石油是一种不可再生资源，它的总地质储量是一定的，而且我国陆上石油 资源的勘探程度已经很高，新增地质储量的难度越来越大，潜力越来越少 近年来，几个大油田新增地质储量多数都是丰度很低、油层物性差、开采 难度大的油藏。在有限的原油地质储量中，其可采储量是一个变量。它随 着开采技术的发展而增加，
3、而且其潜力一般很大。在目前技术水平下，石 油的采收率平均约在30%60%之间。在非均质油藏中，水驱采收率一般 只有30%40%。也就是说，水驱只能开采出地质储量的一小部分，还有 大部分原油残留在地下。如何将油藏中的原油尽可能的、经济有效地开采 出来，是一个极有吸引力的问题，也是世界性的难题。从长远来看，只要 这个世界需要石油，人们必将越来越多地将注意力集中到提高采收率上。 实际上，与勘探新油田不同，提高采收率问题自油田发现到开采结束，自 始至终地贯穿于整个开发全过程。可以说，提高采收率是油田开采永恒的 主题。提高采收率是一个综合性很强的学科领域。它的综合性表现为两方面 高新技术的高度集成。不是
4、一个单项技术而是一套集成技术，注入、采出、集输 学科领域的高度综合。涉及各个学科。这种学科交叉、互渗，有助 于产生新的理论突破，并孕育着新的学科生长点。而且，提高采收率的原 理对于促进相关学科的发展，为这些学科提供发展空间具有很重要的意义目前，国内外研究与应用的提高采收率方法很多。由于驱替介质不同 其具体的驱油机理各不相同，适应条件和驱油效果都不同。但所有驱油方 法都基于一些具有共性的原理。（二）提高采收率方法及其分类人工注水虽然可以提高采收率，但注水后尚有约一半以上的油滞留在 油层中，如何采出这些二次残余油（也称为水驱残余油）是油藏工程师们面 临的间题。从20 世纪20年代起，由于开采技术的
5、发展使开采三次残余油 成为可能。从 20 世纪 20 年代起，由于开采技术的发展使开采三次残余油成为可 能。这一开采技术主要是通过向油层注入化学物质、注蒸汽、注气（混相） 或微生物，从而改变油层中的原油性质并提高油层压力，这种驱油方式叫做三次采油 (TertiaryOilRecovery)。由于我国油田采用的开发技术除玉门油田外， 均没有明确的一次采油和二次采油之分，故对我国油田使用提高石油采收 率或强化采油(EOREnhancedOilRecovery)这一名词更为恰当。EOR这一 专有名词包括注水和其他提高采收率的方法。原油的采收率取决于驱油剂在油藏中的体积波及效率(或波及系数)(Volu
6、me tricSweepEfficiency )和驱油效率(Oil Diplaceme nt Efficiency)。所有的提高采收率方法的都是以提高波 及效率和/或提高驱油效率为目标。但是，由于驱替方式和驱替介质不同， 各种提高采收率方法的机理、适应性都有很大差异。根据驱替介质和驱替方式，提高采收率方法可分为如下几类：1.化学 驱凡是以化学剂作为驱油介质，以改善地层流体的流动特性，改善驱油 剂、原油、油藏孔隙之间的界面特性，提高原油开采效果与效益的所有采 油方法统称为化学驱(Chemicalflooding)。常见的化学驱方法有聚合物 驱、表面活性剂驱、碱水驱以及化学复合驱(如表面活性剂/聚
7、合物二元 复合驱、碱/表面活性剂/聚合物三元复合驱等)。2.气驱凡是以气体作为主要驱油介质的采油方法统称为气驱( Gaflooding) 根据注入气体与地层原油的相态特性，气驱可分为气体混相驱与气体非混 相驱两大类。常用于作为驱替介质的气体主要有CO2、N2、轻烃、烟道气 等。3.热力采油凡是利用热量稀释和蒸发油层中原油的采油方法统称为热力采油 (Thermalrecovery)。这是一类稠油油藏提高采收率最为有效的方法。 根据油层中热量产生的方式，热力采油可分为热流体法、化学热法和物理 热法三大类。热流体法是以在地面加热后的流体（如蒸汽、热水等）作为 热载体注入油层；化学热法是通过在油层中发
8、生的化学反应产生热量，如 火烧油层、液相氧化等；物理热法是利用电、电磁波等物理场加热油层中 原油的采油方法，这是一类新的且很有发展前景的稠油开采方法。4.微生 物采油微生物采油（MicrobialEnhancedOilRecoveryMEOR ）是利用微生物及其代谢产物作用于油层及油层中的原油，改善原油的流动特性和物理 化学特性，提高驱油剂的波及体积和微观驱油效率。除了上述几类方法外，油层深部调剖及作用于油层深部的物理法（如 声波、电场等）采油也都属于提高采收率技术范畴。化学驱方法及技术比较：几乎所有化学驱方法都具有高盐敏性，即对矿化度非常敏感，所以 一般对驱油体系的矿化度都有限制。由于化学体
9、系在油层中运移时，易于发生吸附、滞留，甚至絮凝、 沉降，影响化学剂的注入。如何保持足够的注入能力，是一个长期研究的 课题。减少化学剂在油藏中的损失（吸附、滞留），是直接影响化学驱效 果的关键问题。典型采收驱替方法驱油机理率（）改善流度比提高波及效率聚合 物驱提高微观驱油效率改善岩石润湿性降低油/水界面碱驱张力通过乳 化改善流度比降低油/水界面活性剂驱张力增大毛管数胶束/聚+ 降低毛管数合物驱碱/聚合物驱ASP复合驱泡沫驱剖效果+ +协1520同效应+泡沫调5105155105510气体 上浮运移、溶解气驱C02混相或非混相驱液化石油气混相驱轻烃驱富气混 相或非混相驱气驱干气（或贫气）驱氮气驱烟
10、道气驱蒸汽吞吐注蒸汽蒸汽 驱热力采油火烧油层电加热电磁波加热另外，微生物提高采收率技术也日益受到了广泛的重视，加速研究。 但由于许多技术方面的问题，其工业化应用还有待时日。利用物理场激励油层、提高采收率，是一类新的技术思路，属于油气 田开发的前言研究领域。这类物理方法提高采收率的机理还不十分清楚， 须深化研究。可以与化学驱相互补充，对那些不适用化学驱的油藏是一类 很有价值和前景的方法。（三）国外提高采收率技术发展现状提高采收率技术的应用不仅受技术水平发展的制约，更大程度受油价 的制约。近年来，由于油价下跌，多数国家的EOR技术应用呈下降趋势， 但对于 EOR 的研究却从未停止。据美国油气杂志2
11、004 年对北美及全 球原油提高采收率所做的年度调查表明，目前世界开展EOR项目最多的国 家是美国（50项）、委内瑞拉（50 项）、加拿大（47项）和中国（38项）;其次 是特立尼达（13项）、印度（6项）、印尼（5项）、哥伦比亚（2 项）;此外，法 国、利比亚、墨西哥、土耳其、阿联酋均只有1 项。需要指出的是，此项 调查没有反映前苏联及东欧石油生产国的情况。该项调查统计数据表明，注蒸汽热采、二氧化碳混相驱、烃混相驱及 注聚合物驱油（包括化学驱），是当今世界EQR主流技术，这4种技术所占 比例依次为44% （136项） ,2 2% （68项,14% （45项）和9% （27项） 。传统的火 烧
12、油层仍是一种有效的热采方法，美国、加拿大和印度还在采用，总计占 5%（17项）。在各类EOR技术中，注蒸汽不但开展的项目多，而且应用的最为广泛，在被调查的 13个国家中有7 个国家以此项工艺 作为EOR主要手段。开展二氧化碳驱油的主要是美国；而注聚合物驱油则要数中国；进行烃混相驱的首推加拿大，此外委内瑞拉和美国也有一定数 量。从效果看，在所开展的4 种主流技术项目中，烃混相驱工艺成功率达 91%，二氧化碳混相驱达 84%，蒸汽驱达 75%，注聚合物驱油（包括化学驱） 达 57%。根据统计数据，烃混相驱已有 87%的项目获利或有望获利，二氧 化碳驱和蒸汽驱项目的获利项目水平接近，分别占65%和
13、68%。对于注聚 合物驱，此项调查未提供确切数据。1.美国EOR技术应用状况美国的提高采收率研究于二十世纪初起步，但初期发展较慢。直至 1973 年，由于阿拉伯石油禁运，美国将提高原油采收率作为其能源政策 的一部分，并对提高采收率项目给予特殊的优惠政策，使提高采收率的研 究和应用得到迅速发展。1986 年，提高采收率研究与应用达到高峰，全 年共实施512 个项目。1986 年后，随着油价急剧下跌，提高采收率项目 持续减少；而EOR产量在1992年调查时居最高，达760907桶/天，以后 略有下降，近几年又稍有回升。2.前苏联EOR技术应用状况前苏联的多数油田在20世纪50年代至60年代期间仍处
14、于注水有效 期，因此在80年代以前，其三次采油的方法研究进展较慢。60年代， EOR的试验工作才开始开展，70年代有了较大发展，进人80年代，前苏 联对EOR的研究工作极为重视。进人90年代的1991高速发展。前苏联曾在122个油田的237个区块上实施过EOR方法，主要为热力 采油、化学驱和气驱。实施热采的主要地区是哈萨克。累计产油量到1992 年已达 4080 万吨 其中近一半是靠蒸汽驱采出的（2030万吨）。注热水产油 1690万吨，火 烧油层产油360 万吨。实施化学驱的地区主要是鞑靼斯坦、西西伯利亚、 伏尔加乌拉尔。到1992 年已累计产原油3920 万吨，其中主要是靠聚合 物驱采出的
15、。也做过一些活性剂驱的矿场试验，但由于设备陈旧、管理不善、活性剂成本高，大多数试验的经济效益 不好。3.我国EOR技术发展状况在我国，目前常规稀油的平均采收率约为33. 6%，即约有66. 4%的储 量(77.3某1081)靠注水方法采不出来，只能靠三次采油和其他新技术开 采。我国开展EOR研究最早的是克拉玛依油田，1958年开始研究火烧油 层。20世纪60年代初，大庆油田一开始投人开发，就开始了 EOR研究工 作，先后研究过水驱、聚合物溶液驱.C02混相驱、注胶束溶液驱和微生 物驱。70年代后期，我国对EOR的研究逐渐重视起来，玉门油田开展了 活性水驱油和泡沫驱油。80年代，大港油田开展了碱
16、水驱油研究工作。 进人 90 年代以来，特别是在“九五”、“十五”期间，大庆、胜利、 大港等油田对聚合物驱油都开展了研究，相继研究出了三元复合驱及泡沫 复合驱提高石油采收率等新技术。其中，聚合物溶液驱油技术已经基本成 熟，已于1996年走向工业化推广应用阶段；ASP三元复合体系驱油技术 及泡沫复合驱油技术也正在由扩大化工业试验阶段向工业化推广阶段迈进我国提高采收率的研究起始于60年代初，其发展高峰是80年代初。1 9 7 9年，原石油工业部将提高采收率(三次采油)列为我国油田开 发十大科学技术之一。开始着手进行EOR技术调研，组织国际合作，引进 先进技术，就此揭开我国EOR技术高速发展的序幕。从经济和产量角度综 合考虑，化学驱是我国油田提高采收率技术的最佳选择。1982年，在对国外五个主要石油生产国十余种EOR方法综合分析的 基础上，
