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1、概概 论论 随着我国经济的快速发展，对石油的需求迅速增长，预计20202020年，我国的石油最大需求将达4.54.5亿吨，但是我们最大产量仅为2.012.01亿吨。因此，我们必须增加原油的可采储量。主要途径有：第一增加地质储量。就是发现新油田、老油田扩边、扩层。这对我国石油工业而言，潜力越来越小。第二提高原油采收率。注水开发的油田，其原油采收率通常只有20%20%40%40%；因此，提高原油采收率，对我国各油田潜力非常大。第1页/共37页采收率采收率采收率采收率可以表示为：可以表示为：可以表示为：可以表示为：定义：定义：定义：定义：V Vswsw工作剂的驱替体积；工作剂的驱替体积；工作剂的驱替
2、体积；工作剂的驱替体积；V V油藏总体积；油藏总体积；油藏总体积；油藏总体积；S So o原始含油饱和度；原始含油饱和度；原始含油饱和度；原始含油饱和度；S Soror残余油饱和度；残余油饱和度；残余油饱和度；残余油饱和度；E Ev v波及系数；波及系数；波及系数；波及系数；E ED D驱油效率。驱油效率。驱油效率。驱油效率。采收率是注入工作剂的采收率是注入工作剂的波及系数波及系数与与驱油效率驱油效率的乘积的乘积一、采收率第一节采收率及其影响因素第一节采收率及其影响因素第2页/共37页(一一一一)波及系数波及系数波及系数波及系数流度比、岩石的宏观非均质性和注采井网对非均质性的适应程度等2 2
3、影响因素：流度比流度比流度比流度比指注入工作剂的指注入工作剂的指注入工作剂的指注入工作剂的流度流度流度流度与被驱原油在未波及区的与被驱原油在未波及区的与被驱原油在未波及区的与被驱原油在未波及区的流度流度流度流度之比。之比。之比。之比。流度：流度：流体的流体的渗透率渗透率与其与其粘度粘度之比。之比。从油田注水开发角度出发，从油田注水开发角度出发，从油田注水开发角度出发，从油田注水开发角度出发，流度比应为：流度比应为：流度比应为：流度比应为：1 1 定义：指工作剂驱到的体积与油藏总体积之比。第一节采收率及其影响因素第一节采收率及其影响因素第3页/共37页五点井网不同流度比对波及系数的影响五点井网不
4、同流度比对波及系数的影响M1M1M1：则出现明显的粘滞指进现象。且流度比越大，指进越严重，波及系数越低。降低降低K Krwrw，减小减小o o ；增大增大K Kroro ，增大增大w w 。降低降低降低降低M M M M的措施：的措施：的措施：的措施：第一节采收率及其影响因素第一节采收率及其影响因素第4页/共37页 油层岩石宏观非均质的影响油层岩石宏观非均质的影响油层岩石宏观非均质的影响油层岩石宏观非均质的影响实际油藏是在古水流不断冲刷过程中沉积形成的实际油藏是在古水流不断冲刷过程中沉积形成的实际油藏是在古水流不断冲刷过程中沉积形成的实际油藏是在古水流不断冲刷过程中沉积形成的顺水流方向与垂直水
5、流方向的渗透率必然有差异顺水流方向与垂直水流方向的渗透率必然有差异顺水流方向与垂直水流方向的渗透率必然有差异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形成不规则驱动前缘形成不规则驱动前缘形成不规则驱动前缘油井会过早水淹，油藏留下一些油井会过早水淹，油藏留下一些油井会过早水淹，油藏留下一些油井会过早水淹，油藏留下一些“死油区死油区死油区死油区”注采井网安排不当注采井网安排不当注采井网安排不当注采井网安排不当流体沿渗透率好的方向流动快流体沿渗透率好的方向流动快流体沿渗透率好的方向流动快流体沿渗透率好的方向流动快第一节采收率及其影响因素第一节采收率及其影响因素第5页/共37页(二二
6、二二)驱油效率驱油效率驱油效率驱油效率影响因素：影响因素：影响因素：影响因素：岩石性质、微观结构岩石性质、微观结构岩石性质、微观结构岩石性质、微观结构和和和和流体性质等。流体性质等。流体性质等。流体性质等。驱油效率：是指工作剂在波及范围内驱替出的原油体积与波及范围内总含油体积之比。二、提高采收率的途径二、提高采收率的途径二、提高采收率的途径二、提高采收率的途径第一：提高波及系数降低流度比；尽可能适应油层的非均质性，减少非均质性对驱油过程的不利影响；第二：提高驱油效率减小界面张力；消除工作剂与原油间的界面效应。第一节采收率及其影响因素第一节采收率及其影响因素第6页/共37页第二节第二节 提高采收
7、率方法提高采收率方法从机理上讲，提高采收率可以从两方面入手：增加原油流动动力和降低其流动阻力。增加动力的方法有注水、注气、以及地震法和声波法。降低阻力的方法则多种多样，大致可分两类：其一为：扩大运移通道，主要方法为酸化和压裂。其二为：降低流体的表面张力及粘滞阻力，常用方法为化学驱油法、混相驱油法、热力采油法、微生物采油法；第7页/共37页包括：聚合物驱、活性剂驱、碱驱和复合驱。原原原原理理理理一、化学驱油法一、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，从而提高原油采收率。第8页/共37页1 1 1 1、聚合物驱、聚合物驱、聚合物驱、聚合物驱驱
8、油机理驱油机理驱油机理驱油机理存在问题存在问题存在问题存在问题1、聚合物损耗：、聚合物损耗：降解降解（热、氧化、剪切）（热、氧化、剪切）滞留滞留（地层吸附）（地层吸附）一、化学驱油法一、化学驱油法 在注入水中加入水溶性高分子在注入水中加入水溶性高分子聚合物聚合物，增加水的粘度，降低水相渗透率，增加水的粘度，降低水相渗透率，从而改从而改善流度比、增加波及系数、提高原油采收率的方法。善流度比、增加波及系数、提高原油采收率的方法。2 2、地层因素：、地层因素：、地层因素：、地层因素：地层渗透率不能太低地层渗透率不能太低地层渗透率不能太低地层渗透率不能太低（20102010-3-3 mm2 2）地层水
9、矿化度不能太高地层水矿化度不能太高地层水矿化度不能太高地层水矿化度不能太高（10105 5mg/Lmg/L）第9页/共37页2 2 2 2活性剂驱活性剂驱活性剂驱活性剂驱降低油水界面张力；降低油水界面张力；降低油水界面张力；降低油水界面张力；改变亲油岩石表面的润湿性；改变亲油岩石表面的润湿性；改变亲油岩石表面的润湿性；改变亲油岩石表面的润湿性；增加高渗层的流动阻力，减小指进现象。增加高渗层的流动阻力，减小指进现象。增加高渗层的流动阻力，减小指进现象。增加高渗层的流动阻力，减小指进现象。活性剂驱主要以提高驱油效率为主。驱驱驱驱油油油油机机机机理理理理存在问题存在问题存在问题存在问题 活性剂在岩石
10、表面活性剂在岩石表面大量吸附；大量吸附；活性水与普通水的活性水与普通水的粘度差很小。粘度差很小。一、化学驱油法一、化学驱油法微乳状液驱、活性水驱、胶束溶液驱和泡沫驱等。微乳状液驱、活性水驱、胶束溶液驱和泡沫驱等。类型类型类型类型第10页/共37页3 3 3 3、碱驱、碱驱、碱驱、碱驱在注入水中加入碱，与原油中的有机酸反应，产生表面活性剂，改变油藏岩石表面润湿性，降低油水界面张力或形成乳状液，从而，提高波及系数和驱油效率。驱驱油油机机理理存在问题存在问题 碱耗：碱容易与地层和地层水中的二价金属离子反应。流度控制：注入碱容易沿高渗透且已被碱洗净的层段窜流一、化学驱油法一、化学驱油法第11页/共37
11、页4 4 4 4、化学复合驱、化学复合驱、化学复合驱、化学复合驱化学复合驱是由聚合物、活性剂、碱以各种形式组合进行驱油。包括：二元驱和三元驱。驱 油 机 理降低界面张力：碱与原油中的酸性成份反应就地产生表面活性剂，降 低界面张力和残余油饱和度；聚合物的流度控制作用：聚合物可以使水相粘度增加，渗透率降 低，扩大驱替相的波及系数；降低化学剂的吸附损失：碱的存在可降低注入的表面活性剂、聚合 物等的吸附，提高驱油效率；另外：复合驱还具有碱驱所具有的乳化携带、润湿反转等机理。一、化学驱油法一、化学驱油法第12页/共37页按照使用的混相注入剂，分为：烃类混相驱、非烃类混相驱驱油机理：气体与原油之间建立混相
12、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。二、混相驱油法二、混相驱油法烃类混相驱高压干气驱油液化石油气驱富气驱油非烃类混相驱CO2 驱油N2 驱油第13页/共37页1.1.1.1.液化石油气驱液化石油气驱 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，然后再注入干气驱动段塞的驱油方法。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注液化石油气混相驱油过程注液化石油气混相驱油过程注液化石油气混相驱油过程二、混相驱油法二、混相驱油法第14页/共37页 对于地层油中轻
13、质组分（C C2-62-6）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。2.2.2.2.富气驱富气驱驱油过程驱油过程驱油过程驱油过程是先注一段富气，再注一段干气，然后用水驱动。是先注一段富气，再注一段干气，然后用水驱动。是先注一段富气，再注一段干气，然后用水驱动。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注富气混相驱油过程注富气混相驱油过程注富气混相驱油过程二、混相驱油法二、混相驱油法第15页/共37页 对于地层中原油组分含重质组分较多时，可向油藏高压注干气，与原油充分接触，油中的轻质组分C C2-
14、62-6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。3.3.3.3.高压干气驱高压干气驱高压注干气混相驱油过程高压注干气混相驱油过程高压注干气混相驱油过程高压注干气混相驱油过程二、混相驱油法二、混相驱油法第16页/共37页4.CO4.CO4.CO4.CO2 2 2 2驱驱 向油藏高压注入COCO2 2，在油藏中COCO2 2不断与原油接触,萃取其中较重烃组分而富化，COCO2 2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。二、混相驱油法二、混相驱油法COCO2 2驱油机理 A A：COCO2 2能够降低原油粘度；B B：
15、COCO2 2可使原油膨胀；C C：COCO2 2可与原油产生低界面张力；存在问题：发展COCO2 2驱，关键有COCO2 2来源：a a 天然的COCO2 2；b b 工厂排出气。第17页/共37页热力采油是指向油层注入热流体或使油层就地发生燃烧形成移动热流，主要依靠热能降低原油粘度，以增加原油流动能力的采油方法。三、热力采油法三、热力采油法热力采油法主要用于对付热力采油法主要用于对付稠油稠油（地层温度下脱气油粘度大于10000mPa.s10000mPa.s或相对密度大于0.950.95的原油）的开采，的开采，但也可以用于开采稀油。但也可以用于开采稀油。热力采油工艺可分为两类：热力采油工艺可
16、分为两类：热力采油工艺可分为两类：热力采油工艺可分为两类：注热流体法注热流体法注热流体法注热流体法蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽油层就地燃烧法油层就地燃烧法油层就地燃烧法油层就地燃烧法第18页/共37页1 1、注热流体法蒸汽注蒸汽采油是以水蒸气为介质，把地面产生的热注入油层的一种热力采油方法。分为：蒸汽吞吐和蒸汽驱两种。(1)蒸汽吞吐蒸汽吞吐在一口井完成注蒸汽、焖井、开井生产三个连续过程。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。根据油藏实际情况，可吞吐若干个周期。蒸汽吞吐过程蒸汽吞吐过程蒸汽吞吐过程蒸汽吞吐过程三、热力采油法三、热力采油法第19页/共37页(2)蒸汽驱：蒸汽驱：蒸汽驱：
17、按一定井网，在注汽井连续注汽，周围油井以一定产量生产。注入的蒸汽既是加热油层的能源，又是驱替原油的介质。当油汽比达到一定经济极限时，则蒸汽驱结束。蒸汽驱油藏示意图蒸汽驱油藏示意图蒸汽驱油藏示意图蒸汽驱油藏示意图三、热力采油法三、热力采油法油汽比：注入1t1t蒸汽采出的原油量经济极限一般0.15t0.15t第20页/共37页蒸汽吞吐和蒸汽驱对比：蒸汽吞吐和蒸汽驱是既有区别又有联系的两个过程。蒸汽吞吐一方面可以采出一定量的原油，另一方面采出一定量原油之后，地层压力降低，进一步发挥蒸汽的膨胀作用，为蒸汽驱作了必要的准备。同时，由于蒸汽吞吐属于衰竭式开采，为进一步提高采收率，蒸汽驱是蒸汽吞吐发展的必然
18、结果。三、热力采油法三、热力采油法第21页/共37页注蒸汽热力采油的增产原理：原油粘度大大降低，增加了原油的流度；油层岩石和流体体积膨胀，增加了弹性能量；原油中的轻质组分易挥发，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度；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；三、热力采油法三、热力采油法第22页/共37页注蒸汽提高采收率优点：蒸汽可以用于各种类型的油藏1 1、油层深度一般应1500m1500m；2 2、油层厚度一般3m3m；三、热力采油法三、热力采油法注蒸汽提高采收率缺点：深度限制主要决定于蒸汽的临界压力厚度限制主要决定于底层和盖层
19、的热损失速度第23页/共37页火烧油层火烧油层：采用适当的井网，将氧气或空气注入井中并用点火器：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。解、并驱替原油到生产井。2 2、火烧油层火烧油层燃烧过程示意图火烧油层燃烧过程示意图火烧油层燃烧过程示意图火烧油层燃烧过程示意图三、热力采油法三、热力采油法第24页/共37页火烧油层增产原理：燃烧带的温度很高，使燃烧带前缘的原油加热降粘，增加流度；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COCO2 2和地层中原油形成混相
20、，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；三、热力采油法三、热力采油法第25页/共37页四、微生物采油四、微生物采油微生物采油（Microbial Enhanced Oil RecoveryMicrobial Enhanced Oil RecoveryMEORMEOR）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。产生气体或活性物质，可以降低油水界面张力，以提高石油采收率的方法。第26页/共37页四、微生物采油四、微生物采油驱油机理：产生表面活性剂，降低油水界面张力，并乳化原油，改变岩石对原油的相对渗透率。(2)(2)产生各种气
21、体（CHCH4 4、H H2 2、COCO2 2、H H2 2S S等）溶于石油，从而降低原油粘度。(3)(3)产生有机酸酮类、醇类等有机溶剂，降低界面张力。(4)(4)产生分解酶类，裂解重质烃和石腊组分，改善原油流动性，降低地层渗流阻力。第27页/共37页存在问题存在问题 微生物吃石油，据报道世界原油储量的10%10%损失于微生物吃油；筛选高效分解原油各组分的细菌；微生物堵塞油层；其它问题：细菌地下新陈代谢的活性问题；注入菌与固有细菌的竞争问题；如何抑制不期望细菌的过度繁殖问题。四、微生物采油四、微生物采油ENDENDENDEND第28页/共37页复习提要复习提要一、相关基本概念：1 1、采收率2 2、波及系数3 3、流度比4 4、驱油效率二、提高采收率方法提高采收率方法1 1、化学驱油法（分类、驱油机理、存在问题）2 2、混相驱油法（分类、驱油机理、存在问题）3 3、热力采油法（分类、驱油机理、存在问题）4 4、微生物采油法第36页/共37页石油天然气工程学院感谢您的观看。第37页/共37页