《提高石油采收率专业技术》讲义
提高石油采收率重点知识
第一章增加石油可采储量的途径：补充原始石油地质储量和提高石油采收率。
石油开采技术分为：1，利用天然能量采油技术。
2，补充地层能量采油技术。
3，提高石油采收率提高石油采收率技术：向油藏中注入驱油剂或调剖剂，改善油藏及油藏流体的物理化学特性，以及其他所有提高宏观波及系数和微观驱油效率的采油方法。
驱油剂：由地面注入油层用于驱油的所有液体，气体和复合体系。
剩余油：驱油剂未波及的区域内所剩下的原油。
残余油：驱油剂波及的区域中未被驱出的原油。
石油采收率：原油采出量与油藏中原始地质储量之比。
采收率的大小取决于波及效率和驱油效率。
影响残余油饱和度的主要因素：驱替动力学条件；孔隙结构；润湿性。
波及效率：驱油剂波及的油藏体积与油藏总体积之比。
影响波及效率的主要因素：垂直和平面非均质性；原油与驱油剂的视粘度和相对渗透率；原油与驱油剂的重力差。
提高采收率技术分为化学驱，气驱，热力采油，微生物采油。
第二章孔隙结构：油层基质（岩石）所具有的孔隙和吼道的几何形状、尺寸、分布及其连通关系。
油层的储集空间主要由空隙决定，而吼道则是流体在油层中得渗流能力的主控因素。
空隙的尺度分布可用空隙的分选性和孔隙分布歪度来表征。
空隙的分选性是指空隙分布的均一程度，孔隙尺度越均匀，则其分选性越好。
表征孔隙分选性的参数为孔隙分选系数。
孔隙分布的歪度是表征孔隙尺度分布偏于粗孔隙还是偏于细孔隙。
孔隙结构的基本特征：孔隙的尺寸及其分布；孔喉比；孔隙的连通性；孔隙的弯曲性；流体通道的非均质性。
孔喉比为孔隙与吼道的直径之比。
配位数：是指与特定的孔隙相连通的喉道数。
迂曲度：表征油层中孔隙通道的弯曲性的参数。
孔隙并联非均质性：油层中由孔隙和喉道构成的并联液体通道之间尺寸的差异。
孔隙串联非均质性：油层中由孔隙和喉道构成的流体通道在流动方向上尺度的差异。
孔隙的并联非均质性对无水采收率具有重要的影响。
孔隙的串联非均质性是影响残余油饱和度的主要因素。
粘土矿物在油层中的状态分为分散状、膜状、桥塞状影响孔隙结构的主要因素：岩石颗粒尺度；颗粒的分选性；粘土矿物；粘土颗粒形状。
提高采收率 课件 1
气体溶剂驱油法
EOR
热力驱油法
微生物采油法
化学驱油法 :
聚合物溶液驱油法 表面活性剂溶液驱油法 碱水驱油法
复合体系驱油法
气体溶剂驱油法:
烃类气体溶剂驱油法 二氧化碳驱油法 氮气驱油法 烟道气驱油法
热力驱油法
蒸汽刺激法(吞吐) 蒸汽驱油法 火烧油层法
天然能量
•地层的弹性能（岩石、流体）
强化采油技术强化采油技术??油田开发现状迫切需要油田开发现状迫切需要eoreor技术技术??勘探费用上涨勘探难度加大勘探费用上涨勘探难度加大??经济发展对能源的需求量增加经济发展对能源的需求量增加??油价及国情油价及国情二促进eor技术发展的因素二促进eor技术发展的因素eoreor化学驱油法化学驱油法气体溶剂驱油法气体溶剂驱油法热力驱油法热力驱油法微生物采油法微生物采油法三eor技术的研究现状及发展前景三eor技术的研究现状及发展前景聚合物溶液驱油法表面活性剂溶液驱油法表面活性剂溶液驱油法化学驱油法化学驱油法
强化采油技术
• 概念：直接利用常规油藏的三次采油技 术开采非常规油藏。 • 特点：技术机理一致，但应用对象不同， 此时针对处于原始平衡状态的油藏。Biblioteka 二 促进EOR技术发展的因素
• 油田开发现状迫切需要EOR技术 • 勘探费用上涨、勘探难度加大 • 经济发展对能源的需求量增加 • 油价及国情
三 EOR技术的研究现状及发展前景
EOR 技术包括：化学驱油法、混 相驱油法、热力驱油法、微生物采油 法四种。
一 EOR的基本概念
（一）常规油藏特点：
1.地层能量充足； 2.岩石储油物性好； 3.原油流动性好。
通常具有三个开采阶段，即 一次采油、二次采油、三次采油。
提高石油采收率
第一章注水及空气驱油技术1.原油采收率Er：采出原油量与原始地质储量的百分数或比值。
2.一次采油：利用油层原有的天然能量采油，采油成本低，采出程度低。
二次采油：利用人工补充能量采油，机械能采油，采出程度和采油成本相对较高。
三次采油：利用物理化学能采油，即通过改变地层，流体的性质，特别是界面性质进行采油，采油成本高，采出程度高。
四次采油：利用生物能，核能等方法采油。
3.波及系数Ev：油藏被工作剂驱洗过的体积占总体积的百分数。
4.驱油效率Ed：被工作剂冲洗下来的油量与波及区域内总油量比值的百分数。
5.Er=Ev-Ed6.残余油:①剩余油：由于注水波及系数低，注入水未波及的区域内剩余的原油。
②残余油：注入水在波及区域内或孔道内已扫过区域仍然残留而未能被驱走的原油7.毛管数：粘滞力与局部毛细管力的比值。
（增大毛管数可降低残余油饱和度）8.影响水驱油效率的因素：①油藏岩石的润湿性②油层沉积韵律的影响：正韵律油层、反韵律油层、复合韵律油层③粘滞力和毛管力的影响9.影响波及系数Ev的因素：①油藏流体粘度（粘度↑，Ev↓）②流度比的影响③非均质的影响④井网的影响10.流度比：驱替相的流度与被驱替相的流度之比。
M=1，油水流动性能相同。
M<1水的流度小于油的流度，利于驱油，Ev高。
M>1水的流度大于油的流度11.油水前缘：分隔油区与油水两相区的界面。
水驱油前缘推进方式：①活塞式推进②非活塞式推进。
12.粘性指进：当一相流体驱替与其不混溶的另一相流体时，由于两相流体粘度的差异，造成驱替相流体在两相接触处呈分散液束，像手指状向前推进的现象。
13.舌进：在油层平面上，注入水沿高渗透区域高渗透区或高渗透带，首先到达油井，其水线前缘成舌状，故称舌进。
第二章聚合物驱油技术1.聚合物溶液驱油：把聚合物添加到注入水中，提高注入水的粘度，降低驱替介质的流度的一种改善水驱的方法。
2.聚合物：由被称为单体的低分子物质聚合而成的高分子化合物。
《提高石油采收率技术》讲义
提高石油采收率技术石油是世界主要的能源之一，然而在石油开采过程中始终存在采收率低的问题。
因此，研究和开发提高石油采收率技术是非常重要的。
本文将介绍一些提高石油采收率的技术，并拟给出相关的理论分析和实践应用，以帮助读者更好的理解该领域的知识。
一、常见的提高石油采收率技术1. 增加采油井数量增加采油井的数量是提高石油采收率的常见方法。
通过增加采油井数量和提高井产能，在短时间内能够快速提高采油效率。
但在长期开发中，挖掘更多的采油井难免会减少油井的寿命，所以该方法在实践中有一定的局限性。
2. 水驱油技术水驱油技术是通过注入水到含油层，将油逼出来，达到提高采收率的目的。
该技术采用了物理方法，在提高采收率的同时，也能抑制火灾等事故的发生。
但是，该技术使用中需要注意注入水的质量和量，以及操作水平等因素，否则可能会对水质和地下水资源造成污染。
3. 人工捞取技术人工捞取技术是通过使用工具和机器将含油层内的油挖掘出来。
该技术在开采较深的油井时比较常见，它可以更直接和有效地挖掘油井内的油。
但在实践中，也有一定的技术难度和成本方面的问题。
4. 酸化注入技术酸化注入技术是通过向含油层注入一些化学酸性物质，使松散的岩土变紧，新的裂隙和孔道就会被创造出来，以增加岩石和石油的接触面积，从而提高石油采收率。
但使用该技术也可能会对地下水和环境构成一定的风险，需要特别注意操作。
5. 气驱油技术气驱油技术是通过注入气体到含油层内，使油逐渐被推到井口并提升到地面，从而提高采收率的方法。
该技术在实践中需要注意对气体的类型、压力、温度等因素的控制，以及操作控制方案，以减少气体浪费、污染等问题。
二、底部泵抽油机原理解析底部泵抽油机是在采油井井筒底部安装一种借助动力驱动的泵机，以抽吸油井内含油层的油，并将油位于井口的反应器中。
该技术具有经济效益显著、方案适用性强等优点。
底部泵抽油机一般分为两大类，即节流运动方式和机器辅助运动方式。
其中，机器辅助运动方式最为常见。
提高原油采收率原理 103页PPT文档
2010年11月10日
资源学院石油系 Yuan Caiping
第5页
热力采油的发展史
提高采收率原理 石油工程专业选修课
热力采油在EOR采油中的地位及潜力
几个主要国家稠油和沥青砂的储量：
加拿大：3820108t
委内瑞拉：2270108t
美国：300108t
中国：20108t 前苏联：242108t
第二节 蒸汽吞吐 一、蒸汽吞吐开采过程 二、蒸汽吞吐机理 三、影响蒸汽吞吐的因素 第三节 蒸汽驱 一、蒸汽驱采油机理 二、影响蒸汽驱效果的因素 第四节 火烧油层 一、火烧油层的采油机理 二、火烧油层的采油方法
2010年11月10日
资源学院石油系 Yuan Caiping
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第八章 热力采油
2010年11月10日
本章重点：
1、稠油 2、蒸汽吞吐 3、蒸汽驱
资源学院石油系 Yuan Caiping
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热力采油的发展史
提高采收率原理 石油工程专业选修课
热采发展史
任何技术的发展都是以生产的需要为动力，生产的 需要是热力采油技术发展的原动力。由于发现的稠油 无法用天然能量和注水进行正常开发，人们开始了研 究新技术。早期的研究包括：
• 中 国：2019年初：EOR的产量:40万桶/d 注蒸汽产量占50％
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资源学院石油系 Yuan Caiping
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第一节 基本理论
提高采收率原理 石油工程专业选修课
一、基本概念
1、热力采油方法：是指利用热能加热油藏, 降低原油的粘 度, 将原油从地下采出的一种提高采收率的方法。
热采的总的目的：加热油层提高原油温度，使原油易于流动。
提高采收率技术(王从领)
越来越大，采收率平均约33%,大量原油遗留地下。
油田开发迫切需要提高采收率的接替技术。
一、提高采收率的重要性 7、石油开采历程
储藏在地下的原油到底能够从地层采出多少呢？其衡 量指标是原油采收率。原油采收率是指采出原油地质储
量的百分数。
油藏开发大体上可分为三个阶段： ①利用天然能量开采的一次采油阶段。通常这种方 式开采的原油采收率都比较低，只有8％～15％。
主 讲：王 从 领
中原油田培训中心
学习内容
目 录
一、提高采收率的重要性
二、提高采收率方法及原理
三、三次采油技术 四、提高采收率新技术
3
一、提高采收率的重要性 1.石油的用途
石油主要被用作燃料油，燃料油是目前世 界上最重要的一次能源之一。石油也是许多 化产品——如溶剂、化肥、杀虫剂和塑料等 的原料。 当今88%开采的石油被用作燃料， 其它12%作为化工原料。
24
12、国内及各油田提高采收率发展现状
气体混相驱研究相对较晚，与国外相比还有很大差距。尽管在80年代开 展了CO2和天然气驱矿场试验，取得了一定效果，但因气源问题，一直未 得到发展。 随着西部油田的开发，中石油长庆油田分公司世界级气田的发现。 长庆注气混相驱和非混相驱被列入国家重点攻关项目。 吐哈油区的葡北油田注烃混相驱矿场试验得以启动，大大推动了我国混 相驱提高采收率技术的快速发展。 吉林的扶余油田、苏北黄桥气田、江苏秦潼凹陷以及广东三水盆地等一
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一、提高采收率的重要性 10、我国提高采收率现状
20世纪90年代，我国石油消费的年均增长率为7.0%，国内 石油供应年增长率仅为1.7%，这种供求矛盾使我国1993年成 为石油净进口国。 国内各大油田经过一次、二次采油，原油含水率不断上升， 平均含水率已经高达80%以上。而近几十年来发现新油田的难
《提高采收率技术》PPT幻灯片
西部资源勘探程度不高，加之区域远离消费市场，短期内很难做到 石油探明储量与产量的大幅度增长。因此，需要继续做好用提高采 收率技术稳定东部这篇大文章。
8
§1 水驱油波及效率
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， 称为波及效率，即：
ES A As hhs EAEh
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。
注入水波及不到的地方形成剩余油。
9
§2 水波及区内的驱油效率
4
EOR分类
化学驱 包括：聚合物驱，表面活性剂驱，碱水驱，及其二元、 三元复合驱。
气体混相驱 包括：干气驱，富气驱，CO2驱，烟道气驱。
热力采油 包括：蒸汽吞吐，蒸汽驱，火烧油层，SAGD法。
油田稳油控水技术 包括调剖堵水、深部调驱技术。
5
中国各EOR方法所占的比例
3 2
1
2
1
3
1—热采方法（60%）
随着聚合物驱的进行（ r ），聚合物溶液具有自动稳 定驱替前缘的能力。
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第二章 表面活性剂驱
Surfactant Flooding
17
§1 驱油用表面活性剂
EOR一般使用阴离子型表活剂(稳定性好、 吸附量小、成本低)，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 （因为地层中吸附损失大）。
2 提高采收率基本原理
三、渗透率
渗透率的测定方法
ห้องสมุดไป่ตู้
四、油层的非均质性
１油层的微观非均质性 ２油层的宏观非均质性
五、流变学基础
• 流变学是现代化学工程的三大基础之一 • 在聚合物科学与工程中的应用 分子量测定、聚合物加工
• 在胶体和表面化学中的应用
粘弹性表面活性剂、正电胶泥浆 • 在现代化学工程中的应用 管路阻力和泵的计算、对流热、质传递 • 在石油工业中应用
４）矿物颗粒形状
一般来说，在相同的粒径中值条件下，颗粒间无接触的孔隙 尺度比点接触的大，其连通性也好；点接触的孔隙尺度比线接触的 大。
二、孔隙度
１定义 孔隙度是岩心中的孔隙体积与岩心的总体积之比。 ２孔隙度的测量方法 １）岩心骨架体积测定方法
（１）氦孔隙法。 测试原理为波义耳定律。 （２）润湿法。 此方法适用于纯砂岩。
二者的共同特征：材料中的各点发生了一定的相对位移。
• (2) 三种基本形变模型（典型流场）
① 简单拉伸（或压缩）（拉伸流场）
例如：纤维纺丝
薄膜吹塑
• ② 简单剪切
材料中平行于力作用方向的相邻面发生相对滑移，材料 线的夹角改变，但尺寸不变。
十五863子课题验收
• ③ 体积压缩（或膨胀）
仅改变体积元的体积，材料线，面发生相似变 化，但线.夹角和长度比保持不变。
１）孔隙尺度及其分布 油层中孔隙大小具有随机分布特征，一般用孔隙半径中值（R５０） 来表征油层孔隙尺度的统计平均特性。R５０为毛管压力曲线（压 汞曲线）上水银饱和度５０％所对应的孔隙半径 。
孔隙的尺度分布可用孔隙的分选性和孔隙分布歪度来表征。
２）孔喉比
孔喉比为孔隙与喉道的直径之比，可由岩样薄片统计求得。
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提高采收率下跌,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“油气杂志”（OilａnｄGaｓ）第十三次独家的两年一次的EＯＲ调查,１996年初世界提高采收率项目和稠油项目的石油产量估计约为2２0万桶/天，约占世界石油总产量的3.6%。其中，美国7２.4万桶／天，占32．9%;加拿大5１.5万桶／天，占2３.4%；中国16．６万桶/天,占7.6％；前苏联地区20.0万桶／天,占9．1％,其他国家５9.3万桶/天,占2７.0％。
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，而且其潜力一般很大。石油是一种流体矿藏，具有独特的开采方式。在各种矿物中,石油的采收率是比较低的。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。(这种说法一点也不过分）。近几年，我国已成为纯石油进口国，预计到2０0５年将进口1亿吨／年。国民经济急需石油,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50０0万吨。这对国民经济的发展具有极其重要的意义。
但是这种开采方式的分类很容易引起混乱。例如,在我国和前苏联一些油田曾采用早期注水保持压力的开采方法,很难说这究竟是一次采油还是二次采油。在稠油油田往往是一投入开发就进行热力采油,很难按上面的原则将其归类。
另一种是按技术特点分类：将传统的注水、注气以外的,不是以保持和补充油藏能量为目的，而是以改变和控制油藏及油藏流体物理化学性质为目的的所有开采方法统称为强化采油(ＥOＲ──ＥnhanｃedＯｉlＲecoveｒy）。目前，EOＲ这一术语已获得普遍的认可，并已成为提高采收率的同义词。
目前,国内外研究与应用的提高采收率方法很多。由于驱替截介质不同,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
从油田开采阶段上划分,通常将利用油层所具有的天然能量，如溶解气、气顶等,将原油采至地面的方法(能量衰竭法）称之为一次采油。在天然能量枯竭后用人工补充油藏能量的开采方法，如注水、注气，称之为二次采油。
热力采油是目前世界上应用最广泛、最主要的EOR方法，其产量约为１３0万桶/天，占EOR总产量的59％。
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：
①高新技术的高度集成。不是一个单项技术而是一套集成技术,注入、采出、集输……
②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。
⑤碱/聚合物驱
①＋②
5
⑥ASＰ复合驱
①+②+③＋协同效应
15~2０
⑦泡沫驱
①＋③+泡沫调剖效果
气体上浮运移、溶解气驱
５~１0
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。
现有的主要EOR方法可分成如下几大类:
(1)化学驱;（2）气驱;（３)热力采油。
在这里,我们重点讨论化学驱。
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。
驱替方法
驱油机理
典型采收率（%)
①聚合物驱
改善流度比
提高波及效率
提高微观驱油效率
5～１0
②碱驱
改善岩石润湿性
降低油／水界面张力
通过乳化改善流度比
5
③活性剂驱
降低油／水界面张力
增大毛管数
5～10
④胶束／聚合物驱
①+降低毛管数
15
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吨/年(1亿）。这将对我国国民经济发展造成极其严重的影响。
《提高石油采收率技术》讲义
———————————————————————————————— 作者:
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ﻩ
石油大学继续教育学院
冀东油田开发新技术高级培训班讲义
提高石油采收率技术
岳 湘 安
20０１．4．7
一、概述
（一)提高原油采收率的意义