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提高采收率基础知识,2006.10,采收率定义,采收率定义为采出地下原始储量的百分数或定义油藏累计采出的油量与油藏地质储量比值的百分数和地层能量、驱动方式关系较大,油藏地质条件 技术工艺水平 石油价格 经济发展水平 国民经济需求,1.1原油采收过程,一次采油：天然能量 二次采油：补充能量（注水、注气） 三次采油：二次阶段不经济后，注混相 气、化学剂1.采收率及影响因素,传统上分三个阶段,一次采油机理,天然气膨胀（储量、温度、压力、压缩系数） 岩石的弹性能（ 油藏大小、岩石压缩系数 ） 地下水的弹性能（储量） 天然水驱动力（ 位能、 ） 原油的弹性能（储量、原油压缩系数） 重力排驱作用（地层倾角）,1.采收率及影响因素,一次采油示意图,1.采收率及影响因素,地层倾角与位能,,,,,,,Oil Bearing,Producing Well,,1.采收率及影响因素,二次采油机理 （保持地层压力方法——注水、注气）,1.采收率及影响因素,水驱后油藏的残余油和剩余油 水波及区内存在残余油，注入水扫过的区域并不能将油完全驱走， 未波及区内存在大量的剩余油注入水并不能完全波及整个油藏，采用流度控制的方法，能够改善注入水的波及系数，可以显著地提高采收率。

1.采收率及影响因素,三次采油EOR,Enhanced Oil Recovery 强化采油,1.采收率及影响因素,采用物理、化学、生物、热等方法 注入流体与原油混相 界面张力的降低 原油体积的膨胀 原油粘度的降低 原油分子结构改变等方法 可以降低注入流体波及区内的残余油饱和度，提高驱油效率1.采收率及影响因素,1.2不同驱动方式和采收率,1.采收率及影响因素,(１)一次采油的采收率,(2)波及效率,定义: 注入水波及的油藏体积与油藏总体积的比值,,,,,,,,,,,水,油,EAS:面积波及系数 EVS:垂向波及系数,1.采收率及影响因素,波及效率,1.采收率及影响因素,面积波及系数,面积波及效率（EVA）定义为注入流体波及的面积与油藏面积的比值式中：As——注入流体波及的面积；A ——油藏面积 影响面积波及系数的主要因素有非均质性、流度比和井网参数1.采收率及影响因素,垂向波及系数,垂向波及系数定义为注入流体在油层纵向上波及的有效厚度与油层总的有效厚度的比值，其表达式为：式中：hS——注入流体波及的平均有效厚度； h——油层总的有效厚度 影响垂向波及系数的主要因素有非均质性、流度比、驱替流体与被驱替流体的密度差引起的重力分离效应等参数。

1.采收率及影响因素,(3)驱油效率（ED）,定义：油藏被水波及的体积内，水驱替的油量与波及体积内原油的储量的比值，又称为洗油效率驱油效率总是小于1岩石颗粒,水,油,,扫油 面积,1.采收率及影响因素,(4)采收率与波及效率驱替效率的关系,从理论上来说，采收率取决于驱油效率（ED）和波及效率（EV）采收率的定义式为： 式中: EV-波及效率，又称扫油效率或宏观驱替效率它是指注入流体及波区域的体积与油藏总体积的比值 ED-驱替效率，又称微观驱替效率它是指注入流体波及区域内，采出了油量与波及区内石油储量的比值1.采收率及影响因素,非均质性(井网部署) 流度比 润湿性,1.采收率及影响因素,1.3影响采收率的因素,水驱油模型,,,,,,,,,,,,生产井,油层,,注水井,1.采收率及影响因素,(１)储层非均质性的影响,水驱油垂向模型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,注水井,生产井,油层,,注水,,1.采收率及影响因素,井网部署,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,四点井网,五点井网,九点井网,七点井网,Producing Well,Injection Well,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,直线井排,交错线性井排,1.采收率及影响因素,层间非均质性与舌进现象,舌进现象:排驱前缘沿高渗透带突进现象。

注水井,油井,,,,,,,,,,注入水,油,k1,k2,k3,k4,k2>k1>k4>k3,,1.采收率及影响因素,微观非均质性（矿物组成、粒度、孔隙结构等）,岩石的孔隙结构,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,岩石颗粒,水,油,,扫油 面积,1.采收率及影响因素,流度的定义,流度(λ)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1.采收率及影响因素,(２)流度比的影响,流度比,定义 (Definition): 注入流体的流度与被驱替流体流度的比值1.采收率及影响因素,流度比与波及面积的关系,在油田开发过程中，由于油的粘度大于水的粘度，且在水相渗透率大于油相渗透率，因此流度比通常是大于1即不利流度比,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,M>1,M=1,M<1,1.采收率及影响因素,,0.1,0.2,0.3,0.3,0.2,1.0,0.05,M=2.40,M=4.38,M=17.340,M=71.940,·生产井 × 注水井,,0.05,图1.26 五点井网中M>1的粘性指进,0.15,水驱油流度比对面积波及系数的影响,1.采收率及影响因素,流度比与 指进现象,指进现象:排驱前缘不规则地呈指状穿入油区的现象。

1.采收率及影响因素,水驱过程中，油、水粘度差是影响采收率的一个重要因素，其粘度比是一个相当重要的指标流度控制方法,对于水驱、注气或注蒸汽来说，流度控制方法有： 1）聚合物驱； 2）深度调剖技术； 3）水／气交替注入； 4）泡沫法，如蒸汽泡沫、CO2泡沫1.采收率及影响因素,３、岩石的润湿性,,,,水,油滴,,水湿 岩石,,,,,,1.采收率及影响因素,,,,水,油,,油湿 岩石,,,,,1.采收率及影响因素,影响采收率的主要因素,流度比 井网 注水方式和注水速度 油藏非均质性 岩石润湿性 油水界面张力 油藏岩石孔隙结构 油藏地质（油藏大小、断块复杂性、沉积相等） 技术水平(廉价化学剂的研制与生产、适应性更广、繁殖力更强的超级微生物的培养) 石油价格等,1.采收率及影响因素,影响原油采收率的因素相当复杂，根据其定义，采收率主要由微观驱油效率和宏观驱油效率两个因素决定实际上，这两个因素包括了许多内容：,２.提高采收率简介,化学法（聚合物驱、表面活性剂驱、碱水驱）,混相驱方法（二氧化碳、氮气、烃类气体）,热力学方法（注蒸气、火烧油层）,物理采油法（声场、电场处理油层）,生物采油法（微生物采油）,聚合物驱的主要增加排驱介质的粘度，降低水相流度，改善流度比，提高波及效率，从而提高采收率。

聚合物驱:,M =,,水驱油前缘,聚合物驱前缘,,聚合物是由大量的简单分子(单体)聚合而成的天然或合成物质 EOR应用的聚合物主要有：PHPAM聚丙烯酰胺 、Xanthan、NAPs1）为了增粘性需要(2) 易溶解 （3）驱油过程中的吸附损失少4) 一定的稳定性,并可降解,PHPAM的优点,碱驱:,,反应形成的物质使原油膨胀、油水界面张力降低、流度控制能力提高通常要求原油具有一定的酸值碱耗大、伤害地层及其他问题表面活性剂驱:,表面活性剂是以降低油水界面张力、改善润湿性为目的的驱替技术表面活性剂吸附损失严重、流度控制能力差，之后发展了微乳液驱技术但是，单一的聚合物驱、表面活性剂驱都有其各自的优缺点，将他们复合使用，功能互补，以发挥最佳驱油效果复合驱,二元复合驱：碱/聚合物驱、胶束/聚合物驱碱/聚合物驱是通过增加碱水溶液粘度，改善流度比，并使碱与原油能够充分接触，提高驱替效率 三元复合驱：碱/表面活性剂（胶束）/聚合物驱 三元泡沫复合驱：碱/表面活性剂（起泡剂）/聚合物（稳炮剂）/气 体驱，气体的加入使波及效率进一步提高气体混相驱,向地层中注入气体，使在地层条件下与原油混相，消除了驱替相与被驱替相之间的界面张力，不存在毛管压力，从而大大提高驱油效率。

二氧化碳驱:,CO2的溶解特性 降低原油粘度 膨胀原油体积,二氧化碳驱的一个严重缺陷 二氧化碳与原油的粘度差 二氧化碳/原油之间密度差 油藏的非均质性 二氧化碳驱过程中现象 粘性指进现象，使得二氧化碳在生产井提前突破（气窜），降低二氧化碳的波及系数控制二氧化碳驱的流度,提高二氧化碳波及效率的方法 水气交替注入法 二氧化碳泡沫法,,,热力采油,热力采油方法是指利用热能加热油藏，降低原油粘度，将原油从地下采出的一种提高采收率的方法 热力采油包括: 蒸气吞吐 蒸汽驱 火烧油层,蒸汽吞吐,定义：指将蒸汽注入到生产井中，然后关井一段时间，重新开井生产的稠油热采方法 机理： 一方面加热原油，降低原油粘度，降低油流动阻力； 另一方面，注入的蒸汽为油藏提供了一定压力，使稀化的原油能够流到地面蒸汽驱,蒸汽驱是指蒸汽从注入井进入油层，加热油层及原油，蒸汽穿过整个油层，把原油推向生产井而产出地面蒸汽驱需要至少一口注入井和一口生产井，而不象蒸汽吞吐只需一口生产井即可，蒸汽驱与蒸汽吞吐相比能更大范围地加热油层，从地层中产出更多的稠油，采收率更高蒸汽驱的机理,原油粘度降低 流度改善 原油蒸馏和膨胀 溶解气驱和溶剂混相驱,,,火烧油层,火烧油层的过程指将空气注入油层，然后在井底点火，使部分原油产生就地燃烧，燃烧产生的热量加热油层，产生的燃烧气体驱动原油。

火烧油层方法是在地下就地产生热量，而不象蒸汽驱一样地面用锅炉产生热蒸汽火烧油层法,定义：火烧油层是通过注入空气维持原油就地燃烧，将原油驱向生产井的提高原油采收率的热采方法火烧油层又称层内燃烧或火驱 分类：干式正向燃烧、反向燃烧和联合热驱,火烧油层的采油机理,原油的高温裂解 热驱 冷凝蒸汽驱 混相驱 气驱,正向燃烧,正向燃烧由于注入的仅仅是空气或氧气而无水，因此又称干式燃烧法 由于点火是在注入井井底或井底附近，燃烧前缘从注入井向生产井方向推进，燃烧是正向向前的，故又称前烧法,反向燃烧法,空气从注入井注入 待注入的空气接近生产井时，在生产井井底附近点火 燃烧前缘逆着注气方向移动燃烧前缘是从生产井往注入井方向移动,反向燃烧的缺点,燃烧的是相对较轻的原油馏分，而不是正向燃烧的重质组分； 需要大量的氧气（大约为正向的两倍）； 原油在注入井易于自燃，难于进行反向燃烧联合热驱,定义：将火驱与水驱结合的热力采油方法，因此又称湿式燃烧法 优点：能有效地利用燃烧前缘后面储存的大量热量 消耗较少的燃料驱动高粘原油有利于火烧油层法的因素,1）井距大 2）油层渗透率高 3）油层厚 4）含油饱和度高 5）油层相对均质 6）油层温度较高 7）垂向渗透率较小 8）原油重度高,火烧油层的缺点,1）地下燃烧产生的热量不仅用于加热原油，而且有部分用来加热原油，而且有部分用来加热基岩、上下盖层。

2）生产井乳状液的形成，降低了油井产能 3）产出液中CO3--存在，加速了生产井管柱及地面设施的腐蚀 4）生产井出砂和井壁坍塌造成的油井破坏 5）热裂解和原油蒸发导致生产井井筒附近区域中的蜡、沥青质沉淀，堵塞地层和井筒 6）生产井的高温导致生产管柱破坏微生物驱,是指利用微生物及其代谢产物增加石油产量的开采技术，其作用是：,物理采油法（声场、电场处理油层）,世界范围EOR产量,世界EOR产量=1975 000 bbl/d1—美国（760） 2—加拿大（165） 3—中国（150） 4—委内瑞拉（230） 5—印尼（240） 6—独联体（210）7—欧洲（70） 8—其它国家（150）,美国各EOR方法所占的比例,1—热采方法（60%）2—化学驱（1%）3—混相气驱（39%）,。