提高原油采收率原理(EOR)第三章-B
提高采收率(ERO)
一、球形曲界面压力差
1、球形曲界面压差的实验证明
p1
p2
p1 p2
2、球形曲界面两侧压差产生原因
• 表面能趋于减少，气泡表面倾向于收缩，必 然会产生一种作用，去阻碍气泡表面增大， 即表面能趋于减少的倾向会对鼓泡的方向施 加压力，阻碍表面增大，称为表面收缩压。 • 表面收缩压与鼓泡的压力平衡 • Δp = p 1 – p2
2.4 润湿性对采收率影响
（82-36） /82=0.56
（65-20） /65=0.69
3、 流度比
λw k w k o M wo= = / λo μ w μo
生产井
流度：流体通过孔隙介质能力的一种量度 油
λ=
水 油
k
油
μ
注入井
水 油
调剖堵水 K2>K3>K1
聚合物驱、热采
4、毛管数 • 定义 无因次准数
油湿 大于90 大于140 大于100
中性润湿 90 90~140 60~100
2.2 Amott指数法
IA(w)>0:水湿； IA(w)=0:油湿； IA(w)接近于0为中性润湿 IA(o)>0:油湿； IA(o)=0:水湿； IA(o)接近于0为中性润湿
2.3 USBM方法
W=lg(A1/A2) W正值：水湿 W负值：油湿 W为零：中性
3、球形曲界面两侧压差公式推导
对于液体下的一个气泡，半径为r，在Δp作用下试 图增加其体积，半径增加dr，体积增加 dV=4πr2dr，表面积增加dA= 8πrdr 按照热力学，此过程作功
W=ΔpdV=Δp 4πr2dr
按照表面能的概念，表面能增加
σdA= σ 8πrdr
容积功=表面能增加 Δp 4πr2dr= σ 8πrdr
目前提高采收率(EOR)技术方法及其机理
目前EOR技术方法主要有哪些，分别论述其机理？1化学驱（Chemical flooding）定义：通过向油藏注入化学剂，以改善流体和岩石间的物化特征，从而提高采收率。
1.1聚合物驱（Polymer Flooding）（1）减小水油流度比M（2）降低水相渗透率（3）提高波及系数（4）增加水的粘度聚合物加入水中，水的粘度增大，增加了水在油藏高渗透部位的流动阻力，提高了波及效率。
高渗透部位流动时，水所受流动阻力小，机械剪切作用弱，聚合物降解程度低，则聚合物分子就易于缠结在孔隙中，增大高渗透部位的流动阻力。
反之，低渗透率部位，聚合物分子降解作用强，，反而容易通过低孔径孔隙，而不堵塞小孔径。
1.2表面活性剂驱(Surfactant Flooding)（1）降低油水界面张力表面活性剂在油水界面吸附，可以降低油水界面张力。
界面张力的降低意味着粘附功的减小，即油易从地层表面洗下来，提高了洗油效率；（2）改变亲油岩石表面的润湿性（润湿反转）一般驱油用表面活性剂的亲水性均大于亲油性，在地层表面吸附，可使亲油的地层表面反转为亲水，减小了粘附功，也即提高了洗油效率；（3）乳化原油以及提高波及系数驱油用的表面活性剂的HLB 值一般在7—18范围，在油水界面上的吸附，可稳定水包油乳状液。
乳化的油在向前移动中不易重新粘附润湿回地层表面，提高了洗油效率。
此外，乳化的油在高渗透层产生贾敏效应，可使水较均匀地在地层推进，提高了波及系数；（4）提高表面电荷密度当驱油表面活性剂为阴离子型表面活性剂时，它在油珠和地层表面上吸附，可提高表面的电荷密度，增加油珠与地层表面的静电斥力，使油珠易被驱动界质带走，提高了洗油效率；（5）聚集并形成油带若从地层表面洗下来的油越来越多，则它们在向前移动时可发生相互碰撞。
当碰撞的能量能克服它们之间的静电斥力时，就可聚并并形成油带。
油带向前移动又不断聚并前进方向的油珠，使油带不断扩大，最后从生产井采出；（6）改变原油的流变性表面活性剂水溶液驱油时，一部分表面活性剂溶入油中，吸附在沥青质点上，可以增强其溶剂化外壳的牢固性，减弱沥青质点间的相互作用，削弱原油中大分子的网状结构，从而降低原油的极限动剪切应力，提高采收率。
《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。
聚合物驱提高原油采收率原理
聚合物驱提高原油采收率原理摘要:石油资源是我国重要的能源，与国民经济的发展和人们的生活都有着密切的联系。
随着油田资源的不断被开采，油田石油资源的不断开发，油井的含水率不断的上升，石油资源的开发难度逐渐的增加，如何有效的开采油藏的剩余原油，越来越受到研究人员的重视。
文章通过实验得到，通过采用高浓度和高分子量的聚合物可以提高原油的采收率，文章分析了聚合物驱油的作用过程，改善了聚合物驱油的效果，从而提高了油田原油的采收率，促进了油田开发效益的提高关键词: 聚合物驱油原油采收率方案实验石油资源关系到国家经济的发展命脉，在油田油藏的开采过程中，随着地层注水量的不断增加，油井采出的原油含水量不断增加，油井勘探开发效益逐渐降低，油田勘探开发的效益难以得到保证。
现阶段油藏原油的采收率还是非常低的，大约百分之六十以上的油藏资源还埋存地下没有被开采出来，所以如何将地层剩余原油高效的开采出来，已经成为研究人员重点研究的对象。
一般的情况下，聚合物驱采油技术中，随着注入聚合物浓度和分子量的增大，聚合物的注入压力也随之增高，这样就影响到了聚合物的注入效果，从而不能最大限度的提高聚合物驱油的效率。
研究结果表明，三次采油聚合物驱油技术中，如果聚合物的注入量一定时，通过改变注入空隙的体积倍数等方法都不能明显的增加原油的采收率。
室内实验研究结果的表明，采用大分子量和高浓度的聚合物进行驱油，可以显著的提高原油的驱替效果，在有些情况下甚至可以超过复合驱的驱油效果。
文章开展了高分子量和高浓度的聚合物驱油技术的研究。
一、聚合物提高驱油效率研究油藏经过水驱之后，在地层岩石上存在着油膜、残余油以及残余油滴等，利用地层剩余油在聚合物驱替下的作用机理分析，以及通过模型模拟可以得出，通过采用聚合物驱替采油的方法可以有效的将水驱残余油驱替出来，通过研究可以发现，聚合物驱替原油的主要作用力是聚合物对残余油的拉力，并不是聚合物流动过程中对于地层原油的推力。
提高原油采收率EOR
1第一章1．波及系数：指注入流体波及区域的体积与油藏总体积之比。
2．洗油效率：指注入流体在波及范围内，采出的油量与波及区内石油储量的体积之比。
3．采收率：油藏累计采出的油量与油藏地质储量比值的百分数。
从理论上来说，取决于波及效率（系数）（EV ）和驱（洗）油效率（ED ） 。
因此，采收率（ER ）定义为：ER （η）=EV · ED4．影响采收率的因素：（1）地层的不均质性（2）地层表面的润湿性（3）流度比（4）毛管数（5）布井 5．流度比：指驱油时驱动液流度与被驱动液（原油）流度之比。
w ro orw w o o w o o w w o w wo k k k k /k /k M μμμμμμλλ====6．毛管数：粘滞力与毛管力的比值。
毛管数增大，洗油效率提高，使采收率提高（即剩余油饱和度减少）－影响残余油饱和度的主要因素。
σμd d V Nc =7．增大毛管数的途径： （1）减小σ水驱油时，毛管数的数量级为10-6。
从图1-8可以看到，若将毛管数的数量级增至10-2，则剩余油饱和度趋于零。
若油水界面张力由101mN.m-1降至10-3mN.m-1数量级，即满足此要求。
因此提出表面活性剂驱和混相驱的采油法。
（2）增加µd这也是提出聚合物驱的依据。
（3）提高Vd 但有一定限度。
8．、第二章1．2．在亲水地层，毛细管上升现象是水驱油的动力，在亲油地层，毛细管下降现象是水驱油的阻力。
233.Jamin 效应：是指液珠或气泡通过喉孔时由于界面变形而对液流产生的阻力效应。
)R 1R 1(2p p 2112-=-σ4.（1）Jamin 效应始终是阻力效应，亲水地层Jamin 效应发生在油珠或气泡通过喉孔之前；亲油地层Jamin 效应发生在油珠或气泡通过喉孔之后。
（2）Jamin 效应具有叠加作用即总的Jamin 效应是各个喉孔Jamin 效应的加和。
5.润湿现象：固体表面上一种流体被另一种流体取代引起表面能下降的过程。
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
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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
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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％
2010年11月10日
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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。
提高采收率原理
石油工业的对策
发展西部 稳定东部
寻找新区块，找到接替储量 油田挖潜改造（调剖、堵水） 综合措施提高采收率
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。
表面力即表面抗张力。用表面张力σ来确定表面力的 大小，表面力指表平面的单位表面长度上的作用力。表 面张力可如图1.2那样形象化。F是对长度为L的液体表面 作用的法向力，单位长度上的法向力（F/L）就是表面张 力，通常用dynes/cm表示。
表面张力与产生新的表面所要作的功有
关。假定，图1.2中的力F移动了dx距离，产
pA-pw — 水相中由粘滞力引起的压力降； pw-po—由毛细管力引起的界面两边的压力变化； po-pB —由粘滞力引起的油相中的压力降。
对于孔隙1将方程式（1.22）和(1.23)代入方程式（1.24）中，即可 得到方程式(1.25)：
p1
8L1v1
r12
(1.22)
式中L1为被某一特定相充填的孔隙长度。由于孔隙被水优先润湿， 就会在油水界面两边的水和油之间形成压差。方程式（1.23）表明油相 压力大于水相的力：
2cos
Pcpopw r
(1.23 )
如果我们考虑水进入孔隙1后A、B两点间的压力分布，即：
式中，
p A p B p A p w p w p o p o p B
h pw
水
g：是重力加速度，980cm/s2。
图1。6 界面力导致的毛管压力图
水的压力可以通过穿过油的总压头减去水头计算得到。容器中油水 界面处的压 力 ，采用与 毛管中相同 高度水的压 力值 ，用方 程(1.6）(1.7） ，则：
石油行业提高石油采收率技术方案
石油行业提高石油采收率技术方案第一章石油采收率概述 (2)1.1 石油采收率定义及重要性 (2)1.2 提高采收率技术的发展趋势 (2)第二章油藏特性分析 (3)2.1 油藏类型及特性 (3)2.2 油藏评价方法 (3)2.3 油藏参数测定 (4)第三章水驱提高采收率技术 (4)3.1 水驱原理及分类 (4)3.2 水驱优化设计 (4)3.3 水驱效果评价 (5)第四章气驱提高采收率技术 (5)4.1 气驱原理及分类 (5)4.2 气驱优化设计 (6)4.3 气驱效果评价 (6)第五章热力驱提高采收率技术 (6)5.1 热力驱原理及分类 (6)5.2 热力驱优化设计 (7)5.3 热力驱效果评价 (7)第六章化学驱提高采收率技术 (8)6.1 化学驱原理及分类 (8)6.2 化学驱剂筛选及评价 (8)6.3 化学驱效果评价 (9)第七章微生物驱提高采收率技术 (9)7.1 微生物驱原理及分类 (9)7.2 微生物驱菌种筛选及培养 (9)7.3 微生物驱效果评价 (10)第八章混合驱提高采收率技术 (10)8.1 混合驱原理及分类 (10)8.1.1 混合驱原理 (10)8.1.2 混合驱分类 (10)8.2 混合驱优化设计 (11)8.2.1 混合驱参数优化 (11)8.2.2 混合驱工艺优化 (11)8.3 混合驱效果评价 (11)第九章提高采收率技术集成与优化 (12)9.1 技术集成策略 (12)9.2 技术优化方法 (12)9.3 集成优化效果评价 (12)第十章提高采收率技术的应用与前景 (13)10.1 提高采收率技术的应用案例 (13)10.2 提高采收率技术在我国的应用现状 (13)10.3 提高采收率技术的发展前景 (13)第一章石油采收率概述1.1 石油采收率定义及重要性石油采收率，是指从油藏中采出原油的能力，通常以油藏中原始地质储量的百分比来表示。
石油采收率是衡量油藏开发效果的关键指标，它反映了油藏开发的经济效益和技术水平。
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3、钙土-水泥体系（固化体系）
在w(钙土)为0.08的悬浮体中加入水泥，直至w ( 水泥)为0.08配成。
4、水玻璃-氯化钙双液法堵剂（沉淀体系）
交替注入w (Na2O.m SiO2)为0.10的溶液和w (CaCl2)为0.08溶液，中以隔离液(如水)隔开。 5、水玻璃-盐酸双液法堵剂（增注调剖体系）
降低含水率的重要性
油井出水的危害 (3）使管线和设备腐蚀和结垢；
a 产出水加剧了H2S和CO2的腐蚀作用； b 产出水中离子在地面条件下结垢。 (4）脱水负荷加大； a 产水量增加； b 油水乳化。 （5）污染环境
降低含水率的重要性
减少油井出水的办法 注水井调剖 油井堵水
第二节 调剖堵水提高采收率的原理
降低含水率的重要性
油井出水的危害 (1）消耗油层能量，降低油层的最终采收率；
a 油层能量推动水向采油井前进； b 油井见水后，在纵向和横向上推进很不均匀 ，造成油井过早水淹，波及系数降低； c 出水后井内静水压头增大，影响低压气层的 产气量，甚至不产气； d 井底附近含水饱和度升高，降低油气相对渗 透率，引起水堵。 (2）降低抽油井的泵效； 产水量增加，抽油井做大量无用功
二、堵剂的分类
若按使用条件，可分为高渗透层堵剂（如粘土-水 泥固化体系）、低渗透层堵剂（如硫酸亚铁），高 温高矿化度地层堵剂（如各种无机堵剂）。
若按配堵剂时所用的溶剂或分散介质，可分为水 基堵剂（如铬冻胶）、油基堵剂（如油基水泥）和 醇基堵剂（如松香二聚物醇溶液）。
若按对油和水或出油层和出水层的选择性，可分 为选择性堵剂（如泡沫）和非选择性堵剂（如粘土水泥固化体系）。但是由于地层中的高含水层是高 渗透层，因而是低注入阻力层，所以注入的非选择 性堵剂，主要进入高含水，起选择性封堵作用。
从油井封堵这些高渗透层时，可减少油 井产水叫堵水。 L
二次采油（即注水或注气）的地层需要 调剖堵水，三次采油（即注特殊流体）的地 层更需要调剖堵水。
调剖:调整注水油层的吸水剖面。在注水井 中注入化学剂，降低高吸水层的吸水量，从 而相应提高注水压力，达到提高中低渗透层 吸水量，改善注水井吸水剖面，提高注入水 体积波及系数，改善水驱状况的工艺技术。
图3-3 濮城油田沙二上2+3层系的产液含水率与采出程度关系
堵水调剖提高采收率的原因与机理：
-封堵高渗透层 -提高注水压力 -启动高含油饱和度的中、低渗透层 -提高波及系数
采收率提高了
第三节 调剖堵水剂
一、堵剂的定义
堵剂是指注入地层能起封堵作用的物质。 从水井注入地层的堵剂叫调剖剂。 从油井注入地层的堵剂叫堵水剂。 调剖剂和堵水剂都属堵剂。
交替注入w (Na2O.m SiO2)为0.1 0溶液和w (HCl)为 0.0 5的溶液，中以隔离液(如水)隔开。
6、钙土-碳酸钠双液法堵剂（活化体系）
交替注入w (钙土)为0.20的悬浮体和w (Na2CO3)为 0.08的溶液，中以隔离液(如水)隔开。
7、钙土-聚丙烯酰胺双液法堵剂（絮凝体系）
堵剂
调剖剂－从水井注入的 堵水剂－从油井注入的
二、堵剂的分类
可按不同的标准对堵剂进行分类：
若按注入工艺，可分为单液法堵剂（如铬冻胶) 和双液法堵剂（如水玻璃-氯化钙双液法堵剂）。 前者是指调剖堵水时只需向地层注入一种工作液； 后者是指调剖堵水时需向地层注入两种工作液。
若按堵剂封堵的距离，可分为渗滤面堵剂（如水 膨体）、近井地带堵剂（如硅酸凝胶）和远井地带 堵剂（如冻胶的胶态分散体，colloidal dispersion gel,CDG）。
压力指数(pressure index,PI )值是由注水井井口 压降曲线和PI 值的定义求出的用于调剖堵水决策的
重要参数。
一、注水井井口压降曲线
Ⅰ型迅速下降 ； Ⅱ型先迅速下降后缓慢下降； Ⅲ型是缓慢下降。
注水井井口压降曲线－ 关井后测得的井口压力 随时间的变化曲线
图3-4 注水井井口压降曲线类型
第三章 调剖堵水
PROFILE CONTROL AND WATER SHUTOFF
第一节 调剖堵水的基本概念
地层的不均质性使注入水沿高渗透层突入油井 。
为了提高波及系数，从而提高采收率，必须封 堵这些高渗透层。
第一节 调剖堵水的基本概念
从注水井封堵这些高渗透层时，可调整注 水层段的吸水剖面叫调剖。L
注入堵剂 12500方， 增产11900 吨原油
图3-1 胜坨油田胜二区沙二3层系的生产曲线
据曲线可计算调剖后水驱采收 率可提高3.64%。
图3-2 胜坨油田胜二区沙二3层系的水驱特征曲线
调剖堵水后产液 含水率下降，达到 极限含水98%时的采 收率30%。
极限水驱标定水 驱采收率27.68%， 调剖后标定水驱采 收率29.18%，可提 高1.5%。
交替注入w (钙土)为0.20的悬浮体和w (HPAM)为 1×10-3的溶液，中以隔离液(如水)隔开。
8、钙土-水玻璃双液法堵剂（固化体系）
交替注入w (钙土)为0.20的悬浮体和w (Na2O.m SiO2)为0.20的溶液，中以隔离液(如水)隔开。
其它堵剂参见 “油田化学”有关章节
第四节 压力指数值（PI）
三、重要的堵剂
1、铬冻胶（成冻体系）
在w(HPAM)为6×10-3溶液中加入重铬酸钠和亚硫 酸钠，直至w (Na2Cr2O7)为9.0×10-4和w (Na2SO3) 为1.6×10-3配成。 2、硅酸凝胶（胶凝体系）
在w(HCl)为0.10的溶液中加入w (Na2O.m SiO2)为 0.15的溶液，直至pH为2配成。
二、PI值
t
PI 0 p(t)dt t
PI ——注水井的压力指数； p(t) ——注水井井口压力随关井时间t 变化 的函数 。 t —— 关井时间。通常为90分钟
图3-5 由注水井井口压降曲线计算
三、PI值与地层及流体物性参数的关系
PI q ln 12.5reC
15kh
kt
q－注水井日注量； μ－流体粘度；k－地层渗透率 ； h－地层厚度； re－注水井控制半径；φ－地层 孔隙度； C－综合压缩系数；t－关井时间。
PI与k反相关，与h成反比，与q成 正比，与μ正相关。