提高采收率技术与方法(免费)

提高采收率技术与方法
石油大学（华东） 石油大学（华东） 张艳玉
通常油田在经过了一次和二次采油后， 通常油田在经过了一次和二次采油后，仍有占地质储量约三分之二 的原油留在地层中。近年来的勘探工作表明新增的石油储量十分有限， 的原油留在地层中。近年来的勘探工作表明新增的石油储量十分有限， 发现大型油田的可能性正在逐年降低。在此情况下， 发现大型油田的可能性正在逐年降低。在此情况下，为了最大程度地开 发利用现有的资源，人们发展了多种三次采油技术以提高石油的采收率。 发利用现有的资源，人们发展了多种三次采油技术以提高石油的采收率。 传统上将一次和二次采油之后的原油开采方法称为”三次采油” 传统上将一次和二次采油之后的原油开采方法称为”三次采油” ， 但是由于有些技术（ 但是由于有些技术（如 CO2驱）既可用于二次也可用于三次采油方法， 既可用于二次也可用于三次采油方法， 而有的技术则对于二次采油比对三采更为有效，因此后来一般将这些技 而有的技术则对于二次采油比对三采更为有效， 术统称为“强化采油技术” Recovery， EOR）， ），或 术统称为“强化采油技术”（Enhanced Oil Recovery，简称 EOR），或 称提高采收率技术。 称提高采收率技术。 提高或改善采收率（EOR或IOR）研究是油气田开发永恒的主题之一。 提高或改善采收率（EOR或IOR）研究是油气田开发永恒的主题之一。 世纪以来， 自20世纪以来，人们一直致力于提高采收率的探索和研究工作，发展到 世纪以来 人们一直致力于提高采收率的探索和研究工作， 目前常用的提高采收率方法可以分为三大类，即热力采油、 目前常用的提高采收率方法可以分为三大类，即热力采油、化学驱和注 气混相／非混相驱。 气混相／非混相驱。
1969年 1969年3月～1970年6月大庆油田又在小井距试验区葡Il－2 层注 1970年 月大庆油田又在小井距试验区葡Il－ 又在小井距试验区葡Il 进行轻质油段塞提高采收率矿场试验，结果比水驱提高采收率8 入CO2进行轻质油段塞提高采收率矿场试验，结果比水驱提高采收率8％。 但是，现场效果不如室内实验结果理想，大概有二个方面的原因： 但是，现场效果不如室内实验结果理想，大概有二个方面的原因：一是 注入量比较小（仅为孔隙体积的2.6％），没有达到设计要求用量； 注入量比较小（仅为孔隙体积的2.6％），没有达到设计要求用量；二 2.6％），没有达到设计要求用量 是注入剂粘度低，导致平面上波及系数低，影响了采收率的提高。 是注入剂粘度低，导致平面上波及系数低，影响了采收率的提高。 到70年代，由于受CO2气源的限制，注气的研究基本都停止了，只 70年代，由于受CO 气源的限制，注气的研究基本都停止了， 年代 有胜利油田在室内还进行了一些最低混相压力的测定和混相机理研究。 有胜利油田在室内还进行了一些最低混相压力的测定和混相机理研究。 后来，在苏北黄桥、吉林万金塔、 后来，在苏北黄桥、吉林万金塔、大港等地区相继发现了一些天然 气源，为此， 1985年开始， CO2气源，为此，自1985年开始，气体混相驱和非混相驱工作又重新开 展起来。 展起来。
非混相驱 注气驱 混相驱 一次接触混相 多次接触混相 蒸发气驱混相 凝析气驱混相
注气提高采收率技术与方法
一、注气驱发展现状 二、注气提高采收率机理 三、注气过程中有关物理化学现象及影响因素 四、注气驱物理模拟技术 五、注气驱数值模拟技术 六、注气提高采收率技术
一、注气驱发展现状
注气驱始于二十世纪50年代。 注气驱始于二十世纪50年代。 50年代 蒸发ck31油田， 蒸发混相驱：始于1950年，美国Texas（德克萨斯州）Block31油田， 1950 Texas 油田 被世界公认为世界第一个高压蒸发混相驱，至今仍在进行。 被世界公认为世界第一个高压蒸发混相驱，至今仍在进行。 凝析气驱：水平状油藏，始于1953年 凝析气驱：水平状油藏，始于1953年。 1953 垂直重力稳定驱油藏，始于1965年 。 垂直重力稳定驱油藏，始于1965年 1965 一次接触混相驱：始于1950年 一次接触混相驱：始于1950年。 1950 始于1950 1950年 初次工业性试验始于1960 1960年 但失败了。 CO2驱：始于1950年 。初次工业性试验始于1960年，但失败了。 一系列先导试验始于1970年 一系列先导试验始于1970年。 1970
从原理上来看，这些方法的主要驱油机理有三点 从原理上来看，这些方法的主要驱油机理有三点 驱油机理 （1）通过两相传质以达到混相； 通过两相传质以达到混相； （2）降低界面张力； 降低界面张力； （3）改变原油或驱替剂的粘度。 改变原油或驱替剂的粘度。 对于某种方法来说，可能存在多种机理同时发生作用， 对于某种方法来说，可能存在多种机理同时发生作用，如对于 注气混相驱技术，在达到混相的同时界面张力也降低到零。 注气混相驱技术，在达到混相的同时界面张力也降低到零。
中原、大庆、华北等油田开展了试验，其中：大庆油田与法国合作， 中原、大庆、华北等油田开展了试验，其中：大庆油田与法国合作， 与法国合作 利用大庆炼油厂加氢车间的尾气，在萨南油田进行了CO 利用大庆炼油厂加氢车间的尾气，在萨南油田进行了CO2非混相驱矿场试 验，并还在北一区断东和北二区东部开展了两个矿场试验，实行水气交 并还在北一区断东和北二区东部开展了两个矿场试验， 替注入；华北油田与法国合作 在雁翎油田开展注N 非混相驱矿场试验； 与法国合作， 替注入；华北油田与法国合作，在雁翎油田开展注N2非混相驱矿场试验； 中原油田也与加拿大合作，进行了注烃或CO 混相驱可行性研究。 中原油田也与加拿大合作，进行了注烃或CO2 混相驱可行性研究。1994 也与加拿大合作 年以后，吉林油田利用万金塔CO 气田的液态CO 开展了CO 吞吐和CO 年以后，吉林油田利用万金塔CO2气田的液态CO2 开展了CO2 吞吐和CO2泡 利用万金塔 沫压裂等工艺措施，到1998年为止，并对144口井实施了CO2吞吐实验， 沫压裂等工艺措施， 1998年为止，并对144口井实施了CO 吞吐实验， 年为止 144口井实施了 平均1 3.3t原油 共对119口井开展了CO 泡沫压裂，平均1 原油， 119口井开展了 平均1吨CO2 产3.3t原油，共对119口井开展了CO2泡沫压裂，平均1吨CO2 增油8.6t。 增油8.6t。 8.6t 1996年江苏富民油田对48口井开展了CO 吞吐试验，累计增油1500t 1500t， 1996年江苏富民油田对48口井开展了CO2吞吐试验，累计增油1500t， 口井开展了 目前试验的7口井由于见效显著，又开展了驱替试验。 目前试验的7口井由于见效显著，又开展了驱替试验。
美国、 表1美国、加拿大 美国 加拿大1984年提高采收率项目和原油产量 年提高采收率项目和原油产量
以CO2溶剂为主导，而在加拿大则主要使用烃类溶剂，其主 溶剂为主导，而在加拿大则主要使用烃类溶剂， 要原因是：在加拿大，烃类气体来源广泛、方便且便宜， 要原因是：在加拿大，烃类气体来源广泛、方便且便宜，制备烃 类溶剂所需的气体和液态烃可从油田附近的气田或管道中得到； 类溶剂所需的气体和液态烃可从油田附近的气田或管道中得到； 同时，由其它途径（如发电厂）得到的CO 十分昂贵，由于CO 同时，由其它途径（如发电厂）得到的CO2十分昂贵，由于CO2气 田远离油田，需花费大量的资金去解决开采、 田远离油田，需花费大量的资金去解决开采、处理和注入设备等 方面的问题。 方面的问题。
我国注气提高采收率技术发展简状 在我国东部主要产油区，天然气气源供不应求，发现的 在我国东部主要产油区，天然气气源供不应求，发现的CO2气源 较少，目前还没有充裕的气源用来注气， 较少，目前还没有充裕的气源用来注气，再加上该地区油田原油含蜡 多，粘度和密度都比较高，注气后由于不利的流度比、气窜和重力差 粘度和密度都比较高，注气后由于不利的流度比、 异比较严重，波及系数不高，难以产生混相，所以， 异比较严重，波及系数不高，难以产生混相，所以，在该地区注气混 相驱和非混相驱一直未能很好地开展起来。 相驱和非混相驱一直未能很好地开展起来。 尽管如此， 尽管如此，注非烃气体混相和非混相驱的研究和现场先导试验一 直没有停止过。 驱在我国60年代初就受到重视 年代初就受到重视。 直没有停止过。CO2驱在我国 年代初就受到重视。 1963年首先在大庆油田将此作为提高采收率的方法进行研究， 年首先在大庆油田将此作为提高采收率的方法进行研究， 大庆油田将此作为提高采收率的方法进行研究 1965年该油田专门开辟了小井距提高采收率试验区，对此进行了先导 年该油田专门开辟了小井距提高采收率试验区， 年该油田专门开辟了小井距提高采收率试验区 性试验，提高采收率 ％左右。 性试验，提高采收率10％左右。
目前在国外，注气已成为除热采之外发展较快的提高采收率的方法。 目前在国外，注气已成为除热采之外发展较快的提高采收率的方法。 1992年与1990年的数据作比较 近几年采用热采的数量基本稳定， 年与1990年的数据作比较， 将1992年与1990年的数据作比较，近几年采用热采的数量基本稳定， 44. 36％ 采用化学驱的数量下降了 44.0％，而注气数量则增加 36％（其中烃和 非烃混相驱增加5 非烃混相驱增加5l%）。 迄今为止， 的世界原油产量由注气提高采收率（EOR）获得， 迄今为止，有3％的世界原油产量由注气提高采收率（EOR）获得， 而加拿大的EOR 增产则为原油总产量的 20％ 美国的EOR 增产为10 EOR增产为 10％ 而加拿大的 EOR增产则为原油总产量的 20 ％ ， 美国的 EOR 增产为 10 ％ 。 EOR 增产则为原油总产量的20 1994年美国、加拿大提高采收率项目见表l 1994年美国、加拿大提高采收率项目见表l。 年美国 1986年后，由于国际油价下滑， 1986年后，由于国际油价下滑，在美国实施的提高采收率项目明显 年后 减少，1986年为512项 年为512 驱为38 38项 1994年则仅为226项 年则仅为226 减少，1986年为512 项，而CO2 驱为38项，而1994年则仅为226项。1992 年前烃类非混相驱一直稳定在24± 1994年为15项 1986年 年为15 年前烃类非混相驱一直稳定在24±2项，1994 年为15 项。1986 年CO2 为38 24 1994年却增加到54项 仅有CO 项目在该年度增加了42 年却增加到54 42％ 1994年 项，而1994年却增加到54项，仅有CO2项目在该年度增加了42％。1994年 初与1986年相比， 项目增加的产量提高了6 初与1986年相比，CO2项目增加的产量提高了6倍。 1986年相比