提高采收率原理与方法教材.ppt

第八章第八章 提高采收率原理与方法提高采收率原理与方法 采收率及其影响因素采收率及其影响因素 提高采收率的方法提高采收率的方法 主要内容主要内容 重点 采收率、波及系数、驱油效率采收率、波及系数、驱油效率 提高采收率的主要方法提高采收率的主要方法 蒸汽吞吐与蒸汽驱蒸汽吞吐与蒸汽驱 第一节第一节 采收率及其影响因素采收率及其影响因素 一、影响采收率的因素一、影响采收率的因素 油藏采收率：累积采油量（可采储量）与原始地质储油藏采收率：累积采油量（可采储量）与原始地质储 量的百分比量的百分比 采收率采收率可以表示为：可以表示为： E Ev v －－体积波及系数体积波及系数；； E ED D －－驱油效率驱油效率 影响采收率的油藏地质、油田开发和采油技术因素等 ，最终可用体积波及系数和驱油效率的乘积表示 1.1.波及系数波及系数 ⑴⑴定义定义 与与天然的或人工注入的驱替剂天然的或人工注入的驱替剂接触的部分油藏体积（ 接触的部分油藏体积（ 或含油面积、油藏厚度）与整个油藏含油体积（或含油或含油面积、油藏厚度）与整个油藏含油体积（或含油 面积、油层厚度）之比称为面积、油层厚度）之比称为体积波及系数体积波及系数（或面积波及（或面积波及 系数、纵向波及系数）。

系数、纵向波及系数） 流度比流度比、、岩石的宏观非均质性岩石的宏观非均质性、、注注 采井网对非均质性的适应程度采井网对非均质性的适应程度等等 影响因素：影响因素： ①流度比指在油藏被 指在油藏被注入流体接触部分中注入注入流体接触部分中注入 流体流体的流度与油藏内未波及区油的流的流度与油藏内未波及区油的流 度之比 流度：流体的渗透率与其粘度之比流体的渗透率与其粘度之比 水油流度比： ⑵⑵影响波及系数的因素影响波及系数的因素 M<1M2M>2：：出现明显的粘滞指进出现明显的粘滞指进 现象，波及系数降低现象，波及系数降低 五点法注采单元流度比对波五点法注采单元流度比对波 及状况的影响及状况的影响 ②油层岩石宏观非均质的影响 顺水流方向与垂直水流方向的渗透率必然有差异 形成不规则驱动前缘 油井会过早水淹，油藏留下一些“死油区” 注采井网安排不当 流体沿渗透率好的方向流动快 主要为渗透率差异的影响主要为渗透率差异的影响 2.驱油效率 影响因素：岩石的润湿性、孔隙结构、流体性 质、毛管数 ⑴⑴定义定义 由由天然的或人工注入的驱替剂天然的或人工注入的驱替剂从波及范围内驱替出的原从波及范围内驱替出的原 油体积与波及范围内的总含油体积的比值。

油体积与波及范围内的总含油体积的比值 ①①岩石的润湿性岩石的润湿性 对于亲水岩石，毛管力是驱油动力，驱替效率高当对于亲水岩石，毛管力是驱油动力，驱替效率高当 压差较大时，俘油残留于小孔道内压差较大时，俘油残留于小孔道内 对于亲油岩石，毛管力是驱油的阻力，驱替效率低对于亲油岩石，毛管力是驱油的阻力，驱替效率低 ②②岩石的孔隙结构岩石的孔隙结构 衡量孔隙结构的三个定量指标为孔隙度、比面、衡量孔隙结构的三个定量指标为孔隙度、比面、 孔隙大小分布，岩石结构越均匀，驱油效率越高孔隙大小分布，岩石结构越均匀，驱油效率越高 ③③流体性质流体性质 工作剂与原油粘度差异大，由于渗流速度不同，会工作剂与原油粘度差异大，由于渗流速度不同，会 产生微观指进现象，从而影响驱油效率产生微观指进现象，从而影响驱油效率 ④④毛管数毛管数N N C C （（Capillary numberCapillary number）） 在一定润湿性和渗透性多孔介质中，两相流动排驱油在一定润湿性和渗透性多孔介质中，两相流动排驱油 的动力与油的流动阻力之比的动力与油的流动阻力之比 ΦΦ一定时，一定时，N N C C 越大，驱油效率越高，要提高驱油效率越大，驱油效率越高，要提高驱油效率 就必须降低表面张力。

就必须降低表面张力 二、提高采收率的途径 第一，通过降低流度比以提高波及系数，同时 尽可能适应油层的非均质性，以减少非均质性 对驱油过程的不利影响； 第二，通过减小界面张力或者消除工作剂与原 油间的界面效应以提高驱油效率 一次采油一次采油 天然能量天然能量 依靠依靠 二次采油二次采油 物理、机械和力物理、机械和力 学等宏观作用学等宏观作用 立足立足 人工注水人工注水 注气注气 三次采油三次采油 ( (强化采油强化采油) ) 化学化学、、物理、热物理、热 力、生物或联合力、生物或联合 微观驱油作用微观驱油作用 应用应用 化学驱化学驱 混相驱混相驱 热力采油热力采油 微生物采油微生物采油 第二节 提高采收率的方法 包括：聚合物驱、活性剂驱、碱驱和复合驱 一、化学驱油法 通过向油藏注入化学剂，以改善流体和 岩石间的物化特征，如降低界面张力、 改善流度比等，从而提高采收率 原理 1、聚合物驱 在注入水中加入在注入水中加入水溶性高分子聚合物水溶性高分子聚合物，增加水的粘度，，增加水的粘度， 降低水相渗透率，降低水相渗透率，减小流度比减小流度比M M，，提高波及系数提高波及系数此外可此外可 以减小粘度指进，提高驱油效率。

以减小粘度指进，提高驱油效率 驱油机理 药剂 聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、黄原胶部分水解聚丙烯酰胺、黄原胶 存在问题 聚合物：热降解、盐降解、剪切降解、地层吸附 2．活性剂驱 药剂 磺酸盐型、磺酸盐型、羧酸盐、聚醚、非离子－阴离子羧酸盐、聚醚、非离子－阴离子 ⑴降低油水界面张力； ⑵改变亲油岩石表面的润湿性； ⑶使原油乳化，产生迭加的液阻系数（贾敏效应）， 增加高渗层的流动阻力，减小粘度指进现象 微乳状液驱、活性水驱、胶束溶液驱和泡沫驱等 活性剂驱主要以提高驱油效率为主 类型 驱油机理 存在问题 活性剂在岩石表面大量吸附；活性水与普通水的粘度差很小 3、碱驱 药剂 氢氧化钠氢氧化钠( (NaOHNaOH) )、、硅酸钠、碳酸钠、原硅酸硅酸钠、碳酸钠、原硅酸 钠（由钠（由NaOHNaOH和水玻璃配置而成）和水玻璃配置而成） 在注入水中加入碱，与原油中的有机酸反 应，生成表面活性剂，降低油水界面张力 ，改变岩石润湿性，提高驱油效率 驱油机理 存在问题 碱耗；流度控制 4、化学复合驱 化学复合驱是由聚合物、活性剂、碱以各种形式组合驱动 驱油机理 降低界面张力：表面活性剂；或降低界面张力：表面活性剂；或碱与原油中碱与原油中 的酸性成份反应就地生成的的酸性成份反应就地生成的表面活性剂表面活性剂，可，可 降低相间降低相间界面张力界面张力和和残余油饱残余油饱；； 聚合物的流度控制作用：聚合物的流度控制作用：聚合物可以使水聚合物可以使水 相粘度增加，渗透率降低，以提高波及系相粘度增加，渗透率降低，以提高波及系 数为主；数为主； 另外：另外：复合驱还有碱驱所具有的乳化携带、复合驱还有碱驱所具有的乳化携带、 捕集、聚并、润湿反转等机理。

捕集、聚并、润湿反转等机理 包括：二元驱和三元驱 二、混相驱油法 包括：注液化石油气驱油法、富气驱油法、高压干气驱油 法和二氧化碳驱油法 驱油机理：气体与原油之间建立混相带，消除界面张力， 提高驱油效率 混相驱：指向油藏中注入一种能与原油在地层条件下完全 或部分混相的流体驱替原油的开发方法 混相流体驱油过程的相段分布图 1.液化石油气驱动法 向油藏注入以丙烷为主的液化石油气，与原油形 成混相段塞，然后用天然气驱动段塞液化石油 气段塞前缘可与地层油混相，后面与天然气混溶 ，形成良好的混相带 注液化石油气混相驱油过程 对于地层油中轻质组分（C2-6）较少的油藏，可注 入适量加入乙烷、丙烷和丁烷的天然气，富气中 的较重组分不断凝析到原油中，最终使注入气与 原油混相的驱油方法 2.富气驱油法 驱油过程是先注一段富气，再注一段干气，然后 用水驱动 注富气混相驱油过程 3.高压干气驱油法 当地层中原油组分含轻烃组分较多时，可向油藏 高压注干气，与原油充分接触，油中的轻质组分 C2-6逆行到气体前缘，并使之富化，富化的气体 在推进过程中不断与新原油接触，进一步被富化 ，最后达到混相 高压注干气混相驱油过程 干气 4.CO2驱油法 向油藏高压注入CO2，不断与原油接触萃取其中较 重烃组分而富化，CO2同时溶于原油中，它通过气 化、凝析过程，最终与原油形成混相的驱油法。

(3)与原油产生低界面张力； 存在问题：气源 提高采收率机理： (1)降低原油的粘度； (2)使原油膨胀； 原油粘度降低比值 μm/μo和压力的关系 原油体积膨胀系数和 CO2溶解度的关系 热力采油是向油层注入热流体或使油层就地发生 燃烧后形成移动热流，主要依靠热能降低原油的 粘度，以增加原油的流动能力的采油方法 三、热力采油法 热力采油法主要用于开采稠油，但也可以用于 开采稀油 热力采油工艺可分为两类： 注热流体法油层就地燃烧法 1、注热流体法主要是蒸汽 分为：蒸汽吞吐和蒸汽驱 (1)蒸汽吞吐 从注蒸汽开始到油井不能 生产为止，即完成一个过 程称为一个周期 蒸汽吞吐：在本井完成注 蒸汽、焖井、开井生产三 个连续过程 蒸汽吞吐过程 注蒸汽采油是以水蒸气为介质，把地面产生的蒸 汽注入油层的一种热力采油方法 蒸汽 油 注汽 焖井 采油 油层 蒸汽吞吐开采原理示意图 蒸汽吞吐井的产量特征曲线 (2)蒸汽驱： 蒸汽驱：按一定生产井网，在注汽井注汽，在生产 井采油 蒸汽注入井 油层 热油水混合带 蒸汽带 注蒸汽热力采油的增产原理： ★原油粘度大大降低，增加了原油的流动系数； ★油层岩石和流体体积膨胀，增加了弹性能量； ★原油中的轻质油份易挥发，进入气相后更易流动 ； ★油相相对渗透率有增加的趋势，从而增加了原油 的流动能力； ★提高了地层压力，增加了驱油能量； ★清除了井壁污染，降低了井筒附近的流动阻力。

火烧油层：采用适当的井网，将氧气或空气注入井中并 用点火器将油层点燃，燃烧前缘的高温不断使原油蒸馏 、裂解、并驱替原油到生产井 2、火烧油层 火烧油层燃烧过程示意图 火烧油层增产原理： ★燃烧带的温度很高，使燃烧带前缘的原油加热 降粘，增加流动能力； ★燃烧带前缘有蒸汽带和热水带，有蒸汽驱和热 水驱作用； ★燃烧过程中产生CO2和地层中原油形成混相，从 而消除或降低了界面张力； ★原油蒸馏产生的轻组分更易流动 四、微生物采油法 微生物采油：通过有选择地向油层注入微生物基 液和营养液，使得微生物就地繁殖生长，其代谢 产物与原油产生物化作用 1.1.微生物采油原理微生物采油原理 ⑴⑴微生物在油层中增殖，形成生物量微生物在油层中增殖，形成生物量；； ①①产粘液的细菌密集成团时，可选择性或非选择产粘液的细菌密集成团时，可选择性或非选择 性地堵塞地层中的孔道，从而改变流动方向，扩性地堵塞地层中的孔道，从而改变流动方向，扩 大扫油面积大扫油面积 ②②菌体粘附在岩石表面，改变岩石表面的润湿性菌体粘附在岩石表面，改变岩石表面的润湿性 ，将岩石上附着的油膜替代下来将岩石上附着的油膜替代下来。

⑵⑵降解降解 将高分子烃类降解为低分子的烃类，可降低原将高分子烃类降解为低分子的烃类，可降低原 油粘度和凝固点，增加原油的流动性油粘度和凝固点，增加原油的流动性 3 3．产生气体．产生气体 ③③产生的产生的C0C0 2 2 气体溶解于水生成气体溶解于水生成碳酸碳酸，处理碳酸，处理碳酸 盐岩地层，可提高孔隙度和渗透率盐岩地层，可提高孔隙度和渗透率 ①①产生产生COCO 2 2 、、CHCH 4 4 、、H H 2 2 等气体，使油层压力增加；等气体，使油层压力增加； ②②部分气体溶解在原油中，使原油体积膨胀，粘度部分气体溶解在原油中，使原油体积膨胀。