胜利油田化学驱油技术研究进展

胜利油田分公司2013年5月提纲一、提高采收率技术现状二、化学驱技术研究及应用三、技术发展方向一、提高油藏采收率技术（一）概述（二）不同提高采收率技术发展历程（三）不同提高采收率技术现状(一)概述一次采油(PrimaryOilRecovery)利用油层原有的能量采油，包括弹性驱和溶解气驱(采收率10%)二次采油(SecondaryOilRecovery)依靠注水补充地层能量采油(采收率20-40%)三次采油(TertiaryOilRecovery)依靠化学、物理方法补充地层能量采油(可提高采收率6-20%)高压水化学剂K2K3K1水油油注入井生产井油水油原油采收率ER=EVEDhAhAEVVV波及系数：(一)概述五点井网的流度比与波及系数的关系(李传亮：油藏工程原理)1、影响波及系数的主要因素流度比M，指进、舌进，波及系数M，指进、舌进，波及系数droordorodrdOdKKKKM50607080901000.1110波及系数％1/M初见水fw=0fw=0.20fw=0.30fw=0.40fw=0.50fw=0.60fw=0.70fw=0.80fw=0.90fw=0.9550607080901000.1110波及系数％1/M初见水fw=0fw=0.20fw=0.30fw=0.40fw=0.50fw=0.60fw=0.70fw=0.80fw=0.90fw=0.95(一)概述1、影响波及系数的主要因素布井方式abab正5点反5点正7点反7点正对行列井网交错行列井网68-7274-82577574-8268-72波及系数％布井方式布井方式油水井比例波及系数％1:11:11:2油水井比例2:11:11:1布井方式与波及系数的关系(赵福麟：EOR原理)(一)概述02040608010002468k/u=1k/u=10k/u=50k/u=100k/u=5001、影响波及系数的主要因素井距和井网密度谢尔卡乔夫井网与采收率的关系公式：afDReEEER—采收率，小数；ED—驱油效率，小数；a—井网指数，小数；f—井网密度，口/km2148.0)(125.1uka井网密度口/km2波及系数％(一)概述1、影响波及系数的主要因素非均质性渗透率变异系数和波及系数关系(赵福麟：EOR原理)非均值性越强，波及系数越小MwoEv（％)1008060402000.010.11.010100MwoVk=0.8(一)概述由于润湿性或原油在岩石表面吸附影响，水驱后岩石表面仍有油膜存在由于喉道变小，产生流动滞留oooDS)S(SE驱油效率：(一)概述VNdcdcN毛管数驱动流体的粘度V驱动速度界面张力增大驱替液的粘度和驱动速度、降低油水界面张力可以有效地增大毛管数，进而达到提高洗油效率的目的降低油水界面张力是增大毛管数最行之有效的途径通过降低油水界面张力，可使毛管数有3-4个数量级的变化。2、影响驱油效率的主要因素毛管数(一)概述2、影响驱油效率的主要因素毛管数增加毛管数将显著地提高驱油效果注水开发后期，毛管数一般在10-6-10-7这个范围内毛管数与驱油效率(一)概述2、影响驱油效率的主要因素润湿性00.10.20.30.40.5-12-60612USBM指数残余油饱和度（％）润湿性与水驱残余油饱和度关系（JPT，1987；39（12）：1605-1622）强油湿中性强水湿•USBM指数为美国矿业局（U.S.BureauofMines）判断润湿性的一种方法•USBM指数0为水湿•USBM指数0为油湿(一)概述一、提高油藏采收率技术（一）概述（二）不同提高采收率技术发展历程（三）不同提高采收率技术现状(二)不同提高采收率技术发展历程1、水驱19世纪80年代，前苏联人谢尔卡切夫提出水驱方法，20世纪初在宽谷油田开展水驱矿场试验20世纪50年代，水驱技术推广，成为主要采油方法70年代，油水井调剖堵水试验90年代，以堵水调剖为中心进行区块整体综合治理国外1、水驱国内20世纪50年代，玉门油田老君庙油田开展水驱矿场试验60年代，水驱技术在大庆和胜利油田进行推广70年代，在大庆与胜利油田与国外同步开展调剖堵水试验90年代，大庆油田提出控水稳油胜利油田提出降水增油精细水驱开发技术国际领先(二)不同提高采收率技术发展历程2、EOR（enhancedoilrecovery):改变驱替介质为主的提高采收率方法EOR方法热力采油蒸汽驱火烧油层...气驱混相驱非混相驱化学驱聚合物复合驱碱水驱表活剂驱蒸汽辅助重力驱(二)不同提高采收率技术发展历程(1)化学驱机理：（1）注入化学驱油剂，增加驱替相粘度，改善流度比，封堵高渗条带，扩大波及体积；（2）降低水油界面张力，乳化夹带等，提高驱油效率岩石颗粒高分子化学剂扩大波及体积机理示意图提高驱油效率机理示意图(二)不同提高采收率技术发展历程化学驱资源分类标准类别地层温度℃地层水矿化度mg/L二价离子mg/LⅠ65～700.5～1×10470～200Ⅱ70～801～2×104200～400Ⅲ80～932～10×104400Ⅳ强非均质适合化学驱标准：地层温度：93℃TDS：100000mg/L渗透率：200×10-3um2边底水不活跃(二)不同提高采收率技术发展历程20世纪初，美国相继提出碱驱、表面活性剂驱概念，1925年在宾夕法尼亚州的Bradford地区开展碱驱矿场试验40年代，美国提出聚合物驱，50年代亨丁顿滩油田开展矿场试验70年代，混相型微乳液驱和表面活性剂驱矿场试验至今没有大规模推广国外(二)不同提高采收率技术发展历程20世纪60年代，大庆、胜利油田开展化学驱室内研究，70年代开始碱水驱和表面活性剂驱矿场试验80年代，大庆和大港油田开始聚合物驱矿场试验90年代，胜利油田开始复合驱矿场试验世纪末，大庆和胜利油田开展聚合物驱和复合驱大规模工业化应用，化学驱技术世界领先21世纪初，胜利油田提出“非均相多元组合式提高采收率技术”国内(二)不同提高采收率技术发展历程(2)热力采油机理：（1）温度升高，原油粘度减少，油的流度增加，水油流度比减少，扩大波及体积；（2）温度升高，加上水蒸气的抽提作用，使剩余油中的轻质组分气化，降低剩余油饱和度，同时气化的轻质组分具有降粘作用。燃烧区蒸汽区泡沫区原始油区蒸汽驱示意图火烧油层示意图(二)不同提高采收率技术发展历程胜利油田稠油分类标准类型油层温度下地面脱气原油粘度mPa.s适合方法一类普通稠油100～3000先水驱，后转换开发方式二类普通稠油3000～10000注蒸汽热采特稠油10000～50000注蒸汽热采超稠油50000Sagd等改进热采技术(二)不同提高采收率技术发展历程20世纪初，美国提出蒸汽驱，1931年在得克萨斯州威尔森和斯旺（Swain）矿场试验20年代，兰特斯莱（Lindsly）提出火烧油层技术，1933年在前苏联开始试验90年代，蒸汽驱技术大规模推广国外(二)不同提高采收率技术发展历程国内20世纪60年代，新疆黑油山油田8024井组蒸汽驱试验70年代，胜坨、克拉玛依、扶余油田火烧油层试验80年代，胜利、辽河、新疆、河南稠油蒸汽吞吐试验成功，标志着国内稠油开发逐渐成熟90年代后，以蒸汽吞吐和蒸汽驱为主的热力采油技术已经成为我国主要的稠油开发技术(二)不同提高采收率技术发展历程(3)气驱降低界面张力：注入气体与原油混相，即不存在界面，界面张力为0，毛管数无穷大，因此有很高的驱油效率降粘：气体与原油混合后可以降粘，提高波及体积原油膨胀及溶解气驱机理(二)不同提高采收率技术发展历程国外20世纪30年代，提出CO2驱，1958年在德克萨斯州的DollarhideDevonian实施了CO2混相驱的矿场试验40年代，提出N2驱和烃类混相驱，50年在德克萨斯州Block31油田开展烃类混相驱的矿场试验CO2气驱是美国最主要的气驱方式，烃类混相驱是加拿大最主要的气驱方式气驱的室内研究起步于20世纪70年代中期，90年以来，大庆、胜利、江苏、中原等相继开展矿场试验国内(二)不同提高采收率技术发展历程一、提高油藏采收率技术（一）概述（二）不同提高采收率技术发展历程（三）不同提高采收率技术现状(三)不同提高采收率技术现状国外提高石油采收率的原油产量构成图2012年《油气杂志》统计国外8个国家EOR总产量为126万桶/天。(三)不同提高采收率技术现状国外不同EOR方法项目比例构成数据引自“Oil&GasJournal/Apr,2,2012”(三)不同提高采收率技术现状美国原油不同开发方式比例美国：强化采油原油产量占重要地位其它开发方式88.06％强化采油11.94％美国2012年平均原油日产640万桶，强化采油日产76.44万桶(三)不同提高采收率技术现状（×104bbl/d，%）（0.80，1.1）（30.08，39.3）（35.22，46.1）（8.11，10.6）（2.06，2.7）（0.17，0.2）二氧化碳驱氮气驱注蒸汽火烧油层注热水烃类气驱美国2012年不同EOR方法产量比例构成美国：强化采油主要以气驱和热力采油为主1、国内外现状●美国、加拿大等都以热采和气驱为主美国有大量的CO2气田，混相驱技术比较成熟，美国又有大量的轻质原油，因此CO2混相驱增长很快，化学驱项目较少。加拿大和美国的阿拉斯加有大量的天然气（富气），因此这两个国家烃类混相驱以注富气为主。(三)不同提高采收率技术现状美国化学驱产量变化美国有效的化学驱项目(三)不同提高采收率技术现状1988199019921994199619982000200220042006200820102012胶束－聚合物150961725464聚合物209921121919401828139139159870碱表面活性剂20606060总计2250111856219418921391391658606070199019921994199619982000200220042006200820102012胶束-聚合物驱532聚合物42442711101044011碱驱22111表面活性剂驱1123合计504930121110440233●美国化学驱减少的原因•油层温度：＞６０℃•地层水矿化度高：３００００mg／Ｌ油藏条件制约了化学驱在美国的发展化学驱技术不完善•聚合物分子量低（500～800万）•没有适用范围比较、不用碱、在低浓度条件下能形成超低界面张力的活性剂。(三)不同提高采收率技术现状(三)不同提高采收率技术现状高油价刺激化学驱再度升温，美国、加拿大、巴西和德国等均有新提高采收率项目实施或计划实施。2012年计划实施的化学驱项目Oil&Gas,2012作业者油田位置产层深度/m重度/API二氧化碳非混相驱AnadarkoSaltCreek怀俄明州纳特罗纳县Lakotaformation72734AnadarkoSaltCreek怀俄明州纳特罗纳县Sundanceformation87933AnadarkoSussex怀俄明州纳特罗纳县Tensleep272729.5CoreEnergyNiagaran“B”奥齐戈县BrownNiagaran172743OccidentalSlaughterSASlaughter“B”德克萨斯SanAndres148532OccidentalWestSeminoleSanAndressUnit德克萨斯SanAndres151533蒸汽驱ImperialOilNabiye加拿大艾伯塔OcccidentalKernFront克恩县Etchegoin/Chanac545-63612-15WintershallEmlichheimBlock4德国valangunian758-81825WintershallBockstedt德国valangunian1091-130229聚合物ZargonOil&GasLtd