提高原油采收率原理 第九章 热力采油-处理
提高原油采收率技术
人工注水 注气
化学驱 混相驱 热力采油 微生物采油
依靠
一次采油
10-25%
天然能量
立足 物理、机械和力学
二次采油
等宏观作用
15-25%
三次采油 应用 化学、物理、热力、生物
(强化采油)
或联合微观驱油作用
四次采油
？
ZXT
一、提高采收率的途径与方法
EOR－包括采收率超过一次采油的二次采油和三次采 油。包括所有的采油法。
EV
Vsw V
Vsw－注入流体的驱替体积；
V－油藏总体积；
Ev－体积波及系数（效率）。
ZXT
(4)驱油效率
ED－驱油（洗油）效率，又称为微观驱油效率。
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
ED
So Sor So
So－原始含油饱和度；
Sor－残余油饱和度； ED－驱油效率。
P
泡沫+ 剂
P
交联+ 剂
交联 体系
总体现状与趋势
①新型抗温抗盐聚合物大部分处在室内研究阶段，且成本较 高，尚未大面积推广应用；
②工艺设备及工艺参数的优化投资较大，有局限性，且效果 有限；
③交联聚合物驱技术、调驱一体化技术正在扩大应用; ④化学复合驱技术虽然效果较好,但成本较高; ⑤污水改性处理配注聚合物技术引人注目,一是可以节约大
2.1化学驱的方法及原理 （3） 碱驱(S)驱
以碱溶液作驱油剂的驱油法。也称为碱溶液驱； 碱强化水驱 。
碱驱用碱: - 碱：NaOH、 KOH、 NH4OH - 盐（潜在碱）：Na2CO3、Na2SiO3、 Na4SiO4、Na3PO4 - Na2CO3和NaHCO3复配 - Na3PO4与Na2HPO4复配
采用热力采油提高原油采收率
４ 热 载 体 和 碱 溶 液 注入 相 配 、
油 效 率。此时 增加 １ ２ ×１ 合。 ． ８ ０～ ５注蒸 汽和地 下燃烧相 配合 。 、 ０ｍ。 经 目前 ， 汽驱 已用 在第 １ 块 的 １。 的 可 采 储 量 的 原 油 ， 计 算 蒸 ０ ６周期 性注空气 。 、 第 四个生产层 。这块 的原始储 量为 可 以达到 ２ 的 ０ｉ 最终 原 油 ７ ０ ｐ的
乌萨油 田的地质 特征和原 油性 验 ， 在油 田试 验规 模 应用 的非 常 并 质列 于表 ２ 。
乌 萨油 田一 、 二阶 段 原油 采 出 （ ０ ） ７ ～１ 。 ０ｉ 的 ｐ Ｏ 如此 低的采 收
因。
规 热力采油工 艺 ：
这两种 技术采 出油 的数 量相差 的 主要优点 是使 Ｓ Ｒ 降低 ３ 。 Ｏ Ｏ 同样， Ｈ ＴＳ Ｓ技 术 采 出 油 的 含 水 量 比常规 蒸汽驱小 ５ ～６ 。
５ ～８ Ｏ ７ ５ ２０ ０ ～ ｏ ｏ
１ ～如 ３
１ ０ ３ｏ ｏ～ ００
ｌ ７
、
常规采 油方 法 的应用
温度（ ） Ｔ
从 １５ 年开 始 ， 水 已成为 前 ９０ 注 国 外 油 田 Ｉ 程 １ ９ ． ９３ ２ １ １
注入 的 效 果 。此 时累 积 蒸 汽／ 比 ５０７ 油 ６ ＂的过 热水 ， 显示出很高 的采 １ 并
经达到 峰值 ４０ ， ， ４ｍ。ｄ 比注 蒸 汽 前 的采 油速度提高 ４倍 （ ２ 。 图 ）
ＴＳ 在 １ ５ 年 末 已开始 了地下 燃 （ ＨＳ） ９０
燃 采油技术 。这种技术 已经成为工
由计 算 看 出 ， 油 采 收率 和 开 原 业 规 模 ， 在 １９ 并 ９ ０年 采 出 了 １１ｍ ｄ的原油 。 ３２ ／ 在西 哈萨克斯坦 始形成 的热段塞 的大 小以及 蒸汽 的 井 注入 热载体 的速度和 注 的卡拉赞 巴斯稠油 田湿法 地下燃烧 质量 、 网、 换 是 成功的 。表 ２列 出了这 个油 田的 入冷水 之间有重 要关 系 句话说 每个油 田的最高 原油采 收率 取决于 地质特征和 原油的性质 。 卡拉赞 巴斯油 田是由两个主要 这些控制 因素 的相 互配合 。 部 分组成 。其 中西部是用 地下燃烧 按 一定顺序 注入蒸 汽和 水在 地 ９６年起 ， 在 开发， 而东部用 蒸汽驱 开发 。 部开 层 中能形 成段塞 。从 １８ 西 ２口井 的试验 发 区有 ３ ４口生 产 井和 ７ ６ ８口注入 卡 拉赞 巴斯油 田的 １
提高采收率【章节版】
绪论一、名词解释1、一次采油：完全依靠油气藏自身天然能量开采石油的方法。
2、二次采油：用人工方式向油藏注水补充油层能量来增加石油采出量的方法。
3、三次采油：为进提高油藏开发后期的石油采出量，向油藏注入化学剂或气体溶剂，继续开采剩余在油藏中的石油。
4、提高石油采收率或强化采油（EOR）：自一次采油结束后对油藏所进行的所有提高石油采收率的措施。
二、问答题1、提高石油采收率的方法按注入工作剂种类分为哪几类？答：分为：水驱、化学驱、气驱、热力采油和微生物采油五大类。
2、提高石油采收率方法按提高石油采收率机理分为哪几类？答：分为：流度控制类、提高洗油效率类、降低原油粘度类和改变原油组分类。
3、简述提高石油采收率技术的发展方向。
答：发展方向有：进一步改善聚合物驱油效果，降低成本，加快新型聚合物的研制工作，扩大聚合物驱的应用范围；加快三元复合驱工业化生产步伐，优化三元复合驱体系配方，尽快研制出高效、廉价的表面活性剂；完善蒸汽驱配套技术，加快中深层稠油油藏蒸汽驱技术攻关，努力扩大稠油蒸汽驱规模；加快注气提高采收率配套技术的研究，争取以较快的速度使其发展成为一种经济有效的提高采收率技术；因地制宜开展微生物采油、物理法采油等多种提高采收率方法的研究与推广。
第一章油气层地质基础一、名词解释：1、石油地质学：是应用地质学的一个分支学科，这是一门应石油工业发展需要而建立起来的学科。
是一门观察地球的各种现象，并研究这些现象之间的联系、成因及其变化规律的自然科学。
2、地壳运动：引起地壳结构和构造发生大规模改变的运动。
3、平行不整合：它是指上下两套地层的产状要素基本一致，但二者之间缺失了一些时代的地层，表明当时曾有沉积间断，这两套地层之间的接触面即为不整合面，它代表没有沉积的侵蚀时期。
4、角度不整合：即狭义的不整合，它是指上下两套地层之间不仅缺失部分地层，而且上下地层产状也不相同。
5、褶皱：层状岩石在构造应力的作用下所形成的一系列连续的波状弯曲现象称为褶皱，它是在地壳中广泛发育的一种构造变动，也是岩石塑性变形的变化形式。
提高石油采收率技术
提高石油采收率技术一、概述1、提高原油采收率的意义石油是一种埋藏于地层深部的流体矿藏，具有独特的开采方式，与其他矿物资源相比，石油的采收率较低。
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（1亿）吨/年。
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。
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。
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。
不同地质条件下提高采收率的方法
第二节 聚合物驱油藏地质研究
聚合物驱油是一种化学驱油方法， 它通过注入低浓度大段塞聚合物水溶液， 堵塞高渗透带，使水相渗透率降低，从 而改善流度比，抑制水驱油的粘性指进 和舌进的继续发展，扩大波及系数，另 外它还能调整吸水剖面。
一、油藏物理性质对聚合物驱的影响 1. 纵向非均质性 聚合物驱的一个重要特征是适合于油 藏的非均质性，特别是纵向的非均质 性，使原水驱作用差的部位驱油效果 变好，而渗透率大的部位则可抑制其 注入液突进，从而改善驱油剖面，提 高整体驱油效果。见图6-4。
第一节 热力采油的油藏地质分析
热力采油法是指利用热能促使油层温度升高， 降低原油粘度，从而达到提高采收率的目的。 稠油（重油）：原油相对密度大于0.934，粘度 在100毫帕秒以上的原油。 稠油油藏的特点：埋藏浅、粘度大、胶结疏松、 样品易散等特点。
一、蒸汽吞吐和蒸汽驱驱油概述 1、蒸汽吞吐概述 蒸汽吞吐又称循环注蒸汽或蒸汽侵泡，是指向采油 井中注入—定量的蒸汽，关井一段时间，待蒸汽的 热能向油层扩散后，再开并生产的一种开采稠油的 增产方法。具体是向油层注几周的蒸汽（一般为26周），在注蒸汽期间，要保持较高的注入速度， 然后关井几天，进行所谓的“闷井”，最后开井生 产，这些井一般以较高的产量生产几个月到一年， 这一过程构成了一个循环即蒸汽吞吐。 一般在油藏厚、井距小的情况下蒸汽吞吐效果 愈加明显。
二、蒸汽吞吐和蒸汽驱所适用的油藏条件 1、蒸汽吞吐适用的油藏
新疆筛选油藏的标准：对于地层温度下脱 气原油粘度小于200毫帕秒，油层有效厚度 大于5米，油层系数大于0.5，孔隙度大于 25%，原油饱和度大于50%的稠油油藏采 用蒸汽吞吐，可使累积气油比大于0.5，采 收率大于25%（见表6-1）。
2、蒸汽驱的内容（构造、储层、流体、渗流特征、压力 和温度系统） 研究的目的（是开发层系划分、开发方式选择、井 网井距的确定、注采工艺参数设计等提供依据） 油层非均质对开发效果的影响 块状、互层状、单层状三种油藏四种沉积韵律和 不同的纵向渗透率变异系数下的影响见图6-2、6-3 和表6-4。 井网选择 易采用正方形井网既五点法井网布井，可适合开 发调整的需要，此种井网采收率也最高。如平面 均质油藏用五点法，扇三角洲油藏用斜五点法、 斜九点法。
东油提高采收率原理课设
最新热力采油方法举例和理论分析热力采油即通过加热升温的方式进行原油抽取作业。
石油开采的过程中会出现粘稠度大、流动性差的情况，为了解决抽取问题，可以通过加热手段来改变原油的物理特性，提升采油速率、降低采油成本，目前这一技术在油田作业中广泛使用。
根据原理分析，热力采油实际上是利用了原油膨胀，在进行热力驱动的过程中降低原油的粘度，促使井下产生油藏排出力量。
由于这种方法简单、实用、节约资源，因此十分具有研究价值。
1 热力采油技术概述由于稠油的黏度高，流动的阻力大，导致开采的难度增加，必须采取有效的处理措施，才能达到稠油开采的效果。
一般稠油开采的方式以蒸汽驱油和蒸汽吞吐为主，并借助于火烧油层技术措施，关键的技术就是提高温度，降低黏度，实现稠油的顺利开采。
热力采油技术可以从两个方面进行研究和试验，一个是通过热载体的循环，而达到开采的效率。
另一个方面就是对井下储层的热处理，使油层的环境温度增加，提高油井产能的方式。
2 热力采油技术的主要类型现阶段而言，国内采用的热力采油技术体系中，主要包括蒸汽吞吐技术、蒸汽驱技术、水平井交替蒸汽驱技术、火烧油层技术、热复合化学技术等。
第一，蒸汽吞吐技术。
利用蒸汽反复释放和吸收的方法，可以有效降低稠油高渗透率的问题，通常应用这一技术的稠油层油量丰富、黏度较低，因此可以与注气井进行联合作业生产。
蒸汽吞吐技术的应用非常简单，通过导管按照一定的速率将蒸汽导入井下，经过一定周期后抽取释放，不需要进行特别的作业准备。
目前这一技术也在油气田中得到了应用。
第二，蒸汽驱技术。
这一技术的特点是，采取连续不断的方式向境内注入蒸汽，以提高井下的气压压强；注入蒸汽没有固定的标准，在设备允许的情况下可以持续进行。
这种技术的作用是体现在邻近油井生产产量的提高上的，应用范围很广。
第三，水平井交替蒸汽技术。
水平井是与垂直井相对应的一种作业环境，在开采过程中远不及垂直井方便，采用蒸汽驱技术可以规避操作风险，同时也规避了注入井和生产井之间的对流问题。
热力采油提高采收率
火烧油层(In-situ Combustion):二十世纪初
热水驱(Hot-water Drive) 蒸汽驱(Steamflooding)：1931，Texas 蒸汽吞吐(Puff and Huff,，1959，委内瑞拉，注蒸汽井，放喷，带出大 量的油)
蒸汽-泡沫驱(Foam-Steam Drive)
50*-150* 150*-10000 10000-50000 >50000
特稠油
超稠油 (天然沥青)
注：*指油层条件下的粘度; 其它指油层温度下的脱气油粘度。
——粘度最高可达100万mPa.s以上，呈半液体半固体状态。
二、我国稠油的主要特点
轻质组分少（5%左右），胶质沥青质含量很高。 含硫量低（<8%）。
新技术的运用：如SAGD技术。
蒸汽辅助重力驱
（Steam Assisted Gravity Drainage，SAGD）
辽河油田SAGD技术试验
地面井距29m
井深1000m
油层厚 度47m 水平长度300m
油层井距 10m
应用效果
打井投资3300万元，
注汽1200万元。
高压阶段：油层温度310-318℃，产量336吨/天。
六、引起蒸汽气窜的主要原因
–油藏的非均质性。 –蒸汽的高流动能。
–蒸汽与油层流体的粘度差。
–吞吐形成的蒸汽通道。
七、蒸汽驱设计的内容
油藏地质研究 油藏工程研究
工艺技术设计
经济效果评价
§7 火烧油层
（In-situ combustion）
蒸汽吞吐和蒸汽驱方法在实施过程中有大量的热量由
（1）UNITAR推荐的重油分类标准（1982年2月，委内瑞拉， 联合国训练研究署 ）
提高采收率原理PPT课件
Po是油水界面上一点的油相压力，Pw是界面下水 相的压力，产生的力平衡如下：
Po=Pa+ρogh1 和 Pw=Pa+ρog（h1+h）- ρwgh 式中，Pa：为大气压，dynes/cm2；
(1.6) (1.7)
h1、h：为图中液体的高度，cm；
ρo、ρw：分别为油水密度， g/cm3；
Patm
h1 po 油
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2.双孔隙模型
在水润湿岩心中被俘留的剩余油呈多种形态（如珠状 或滴状），并被封闭在单孔隙或多个孔隙中。当流动水施 加在油上的力不能克服水优先润湿产生的毛细管力时，原 油就会被捕留住。
第26页/共208页
用图1.9中的并联孔隙模型可形象地说明水驱油时过程的 基本特征。在图1.9中，水在半径分别为r1和r2的两个孔隙中 驱油。在A点和B点处，两孔隙相连形成并联孔隙。对此例来 说，油水两相的粘度和密度是相等的。假设孔隙1比孔隙2小。 如果一个孔隙中的驱替速度比另一个快，而且AB两点间的压 力不足以将孤立油滴从驱替速度较低的孔隙中驱替出来的话， 油相就会俘留。
（1.19）
式中，Po，Pw分别为油相和水相的压力，θ为接触角。
第22页/共208页
图1.7所示的油水界面，在柱形毛细管中系处于平衡状 态 。 亦 即 ， 油 、 水 两 相 处 于 静 态 平 衡 。 如 果 ， r=1μm ， σ=5mN/m，θ=0（表示毛细管表面完全为水所润湿），则：
Pc=2×5mN/m×10-6m
第9页/共208页
1.1 油藏排驱过程中的力
1.1.1毛管力（Capillary forces） 表面张力和界面张力
油藏中的油和水是非混相流体,它们共存于多孔介质中，与油水相有关的 界面张力将影响相的分布、相的饱和度和相的排驱。
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我国几个稠油油田原油的粘温曲线
油田
高升 单家寺 单家寺 单家寺 曙一区 曙一区 曙一区
井号
3-5-13 2 53
2-6 35-32 35-330 26-234
油层温度℃
60 56 56 56 37 37 35
粘度mPa.s
1000 2300 4800 10000 70000 160000 800000
中海石油5000万吨。
稳定和增加产量的措施：
➢ 寻找新的储量：西部和海上； ➢ 老油田提高采收率：化学驱、热力驱、混相驱、 微生物采油、其它方法； ➢ 低渗油田的开发； ➢ 稠油油田的开发； ➢ 参与海外油田的开发：2001中石油海外产量1600 万吨。苏丹、委内瑞拉、哈萨克斯坦等。
第九章 热力采油
剩余探明可采储量：25亿吨，占世界1.41%，排名12；
原油产量 ：
1.8亿吨，占世界4.04%，排名5；
原油消费量 ：
3.0亿吨，占世界7.29%，排名2。
中国石油
中石油已采出可采储量的67%，中石化已采出74%。 东部油田都已进入高含水和特高含水期。大庆油田 在5000万吨连续稳产27年后，每年递减100万吨。 胜利2500万吨，辽河1500万吨，克拉玛依1000万吨。
热力采油发展历史
国内：
“六五”（1980-1985）：吞吐工艺 “七五”（1985-1990）：以蒸汽驱为重点
“八五”（1990-1995）：以水平井稠油开采为重点 “九五”（1995-2000）：吞吐转汽驱、电磁加热、火 烧油层（针对特超稠油）
第九章 热力采油
蒸汽吞吐
注蒸汽 蒸汽驱
注热法 注热水
2、稠油分布十分广泛，主要集中在美国、加拿大、 委内瑞拉和前苏联。
3、我国的稠油主要分布在松辽盆地、渤海湾、准 葛尔、南襄、二连等大中型油气盆地，全国稠油储量在 80亿吨以上。
Athabasca Bitumen, Canada (8.6oAPI)
10000000 1000000
稠油特点： 粘度高，比 重大，用常
普通稠油 （1 × 102～1 × 104mPa·s）
特稠油
（1 × 104～5 × 104mPa·s）
超稠油
（＞5 × 104 mPa· s）
第九章 热力采油
国内稠油的特点
（1）轻质馏分少，胶质、沥青质含量高； （2）粘度随比重增加而增加，但不是线性关系； （3）含硫量低，小于0.8%； （4）金属含量低； （5）石蜡含量较低，在5%左右； （6）稠油的粘度对温度的敏感性大。
热力采油发展历史
从热力采油形成一定商业产量以来，热力采油产量一直占 强化采油产量的很大比例，80年代在70%以上，90年代在 60%。 美国：2004年初：EOR产量：66.3万桶/d，蒸汽驱产量占 近55%； 加拿大：2004年初：EOR的产量：28万桶/d，蒸汽驱的产 量占近50%； 印尼：2004年初，EOR的产量：22万桶/d，基本为蒸汽驱 的产量； 中国:2004年初，EOR的产量：40万桶/d，注蒸汽驱产量 占50%。
Oil Viscosity (cp)
100000
规方法很难
10000
开采。
1000
但稠油的粘
100
滞性对温度
10
非常敏感，
随温度上升
1
0
50
100
150
200
250
300
原油粘度降
Temperature (oC)
低，且原油
粘度越大，
这种变化就
越明显。
第九章 热力采油
稠油是指在地层温度和脱气的条件下，粘度大于 1 × 102mPa·s或相对密度大于0.934的原油。
热
注热气
力
干式
采
油
地下正向燃烧法
湿式
地下燃烧法
地下反向燃烧法
第二节 注热法
注热法主要指ห้องสมุดไป่ตู้蒸汽。蒸汽主要指水蒸气。
物质 氨
质量热容 kJ.kg-1. ℃-1
4.71
物质 甘醇
质量热容 kJ.kg-1. ℃-1
2.29
水
4.19
乙醚
2.39
正戊醇
2.98
丙酮
2.21
异丙醇
2.45
苯
1.70
辛烷
2.42
蒸汽驱试验。
1950年壳牌石油公司在委内瑞拉德明格兰油田进行蒸汽 驱试验中，由于井周围发生冒汽事故被迫停止注气，结果 从这些从没有出过油的井中产生了大量油从而意外地发现 了蒸汽吞吐这一技术。
热力采油发展历史
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：3820×108t 委内瑞拉：2770×108t 美国：300×108t 中国：20×108t 前苏联：242×108t 世界重油和沥青砂储量大约为15000×108t
庚烷
1.53
第二节 注热法
注蒸汽有两种方式；一种是蒸汽吞吐；另一种 是蒸汽驱。
蒸汽吞吐是单井操作的，即蒸汽注人井和生产井 是同一口井。在一定时间内注人一定数量的水蒸 气，关井一定时间，开井投产一段时间，然后再 作下一个循环。
是以热力学和传热学的理论和方法为基础，以稠油和 高凝油为主要开采对象，通过加热方式来降低原油粘度， 解除油层堵塞，改善地层渗流特性，从而提高原油采收率 的开采技术。
1、世界上稠油资源极其丰富，其地质储量远超过常 规原油的储量。据美国能源部估计，全世界稠油的潜在 储量是已探明常规原油地质储量（4200亿吨）的6倍 （15500亿吨）。
第九章 热 力 采 油
中国石油
2003年我国石油消费2.526亿吨，成为世界第二大 石油消费国。 2006年，中国石油的生产量为1.8368亿 吨，然而石油进口量高达1.388亿吨，石油消费约3.5亿
吨；2010年达4.07亿吨，预测2020年石油缺口2.5亿吨，
对外依存度超过55%。
2005年中国石油：
6mPa.s时的 温度，℃
200 214 225 260 240 245 278
世界各国稠油热采年产量
热力采油发展历史
国外：
1920年湖尔科特提出火烧方法，在地下将油点燃，烧掉 一部分油产生大量热，与此同时把未燃烧的油粘度降低并 驱向生产井。 1933年，苏联首次进行了现场试验。 1931年，美国在德克萨斯德威尔森和斯旺油田最早进行
热力采油发展历史
国内：
1965年在胜利油田、新疆、吉林等油田开辟了 注蒸汽小型试验区，但由于注汽设备、井筒隔热 设备等工艺不完善而宣告失败。
1978年，辽河油田发现高粘油田，组织了稠油 攻关指挥部；1980～1982年，热力采油取得了较 大发展，先后在北京石油勘探开发研究院、辽河、 胜利、新疆组建了研究队伍。