石油工程概论-张红玲 第十章 提高采收率原理与方法(2006.9)

第八章提高采收率原理与方法采收率及其影响因素提高采收率的方法主要内容重点采收率、波及系数、驱油效率提高采收率的主要方法蒸汽吞吐与蒸汽驱第一节采收率及其影响因素一、影响采收率的因素％地质储量可采储量最终采收率＝100油藏采收率：累积采油量（可采储量）与原始地质储量的百分比。DVooroswoorswoswREESSSVVSVSVSVE采收率可以表示为：Ev－体积波及系数；ED－驱油效率。影响采收率的油藏地质、油田开发和采油技术因素等，最终可用体积波及系数和驱油效率的乘积表示。1.波及系数swswswVVAhEVAh⑴定义与天然的或人工注入的驱替剂接触的部分油藏体积（或含油面积、油藏厚度）与整个油藏含油体积（或含油面积、油层厚度）之比称为体积波及系数（或面积波及系数、纵向波及系数）。流度比、岩石的宏观非均质性、注采井网对非均质性的适应程度等影响因素：①流度比指在油藏被注入流体接触部分中注入流体的流度与油藏内未波及区油的流度之比。wowcroorrwowSKSKM被驱动液流度驱动液流度流度：流体的渗透率与其粘度之比。K＝水油流度比：⑵影响波及系数的因素M1：有较规则的流动前缘，见水波及系数可达70％左右；波及系数随水油流度比的增大而减小。结论增大μw；减小μo；增大Ko；降低Kw。降低M的措施：M2：出现明显的粘滞指进现象，波及系数降低。五点法注采单元流度比对波及状况的影响②油层岩石宏观非均质的影响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油井会过早水淹，油藏留下一些“死油区”注采井网安排不当流体沿渗透率好的方向流动快主要为渗透率差异的影响2.驱油效率影响因素：岩石的润湿性、孔隙结构、流体性质、毛管数。⑴定义由天然的或人工注入的驱替剂从波及范围内驱替出的原油体积与波及范围内的总含油体积的比值。ooroDSSSE①岩石的润湿性对于亲水岩石，毛管力是驱油动力，驱替效率高。当压差较大时，俘油残留于小孔道内。对于亲油岩石，毛管力是驱油的阻力，驱替效率低。②岩石的孔隙结构衡量孔隙结构的三个定量指标为孔隙度、比面、孔隙大小分布，岩石结构越均匀，驱油效率越高。③流体性质工作剂与原油粘度差异大，由于渗流速度不同，会产生微观指进现象，从而影响驱油效率。④毛管数NC（Capillarynumber）在一定润湿性和渗透性多孔介质中，两相流动排驱油的动力与油的流动阻力之比。阻力粘滞力vNCΦ一定时，NC越大，驱油效率越高，要提高驱油效率就必须降低表面张力。二、提高采收率的途径第一，通过降低流度比以提高波及系数，同时尽可能适应油层的非均质性，以减少非均质性对驱油过程的不利影响；第二，通过减小界面张力或者消除工作剂与原油间的界面效应以提高驱油效率。一次采油天然能量依靠二次采油物理、机械和力学等宏观作用立足人工注水注气三次采油(强化采油)化学、物理、热力、生物或联合微观驱油作用应用化学驱混相驱热力采油微生物采油第二节提高采收率的方法包括：聚合物驱、活性剂驱、碱驱和复合驱。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，从而提高采收率。原理1、聚合物驱在注入水中加入水溶性高分子聚合物，增加水的粘度，降低水相渗透率，减小流度比M，提高波及系数。此外可以减小粘度指进，提高驱油效率。驱油机理药剂聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、黄原胶存在问题聚合物：热降解、盐降解、剪切降解、地层吸附2．活性剂驱药剂磺酸盐型、羧酸盐、聚醚、非离子－阴离子⑴降低油水界面张力；⑵改变亲油岩石表面的润湿性；⑶使原油乳化，产生迭加的液阻系数（贾敏效应），增加高渗层的流动阻力，减小粘度指进现象。微乳状液驱、活性水驱、胶束溶液驱和泡沫驱等。活性剂驱主要以提高驱油效率为主。类型驱油机理存在问题活性剂在岩石表面大量吸附；活性水与普通水的粘度差很小。3、碱驱药剂氢氧化钠(NaOH)、硅酸钠、碳酸钠、原硅酸钠（由NaOH和水玻璃配置而成）在注入水中加入碱，与原油中的有机酸反应，生成表面活性剂，降低油水界面张力，改变岩石润湿性，提高驱油效率。驱油机理存在问题碱耗；流度控制。4、化学复合驱化学复合驱是由聚合物、活性剂、碱以各种形式组合驱动。驱油机理降低界面张力：表面活性剂；或碱与原油中的酸性成份反应就地生成的表面活性剂，可降低相间界面张力和残余油饱；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，以提高波及系数为主；另外：复合驱还有碱驱所具有的乳化携带、捕集、聚并、润湿反转等机理。包括：二元驱和三元驱。二、混相驱油法包括：注液化石油气驱油法、富气驱油法、高压干气驱油法和二氧化碳驱油法。驱油机理：气体与原油之间建立混相带，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。混相流体驱油过程的相段分布图1.液化石油气驱动法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，然后用天然气驱动段塞。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对于地层油中轻质组分（C2-6）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.富气驱油法驱油过程是先注一段富气，再注一段干气，然后用水驱动。注富气混相驱油过程3.高压干气驱油法当地层中原油组分含轻烃组分较多时，可向油藏高压注干气，与原油充分接触，油中的轻质组分C2-6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。高压注干气混相驱油过程干气4.CO2驱油法向油藏高压注入CO2，不断与原油接触萃取其中较重烃组分而富化，CO2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。(3)与原油产生低界面张力；存在问题：气源提高采收率机理：(1)降低原油的粘度；(2)使原油膨胀；原油粘度降低比值μm/μo和压力的关系原油体积膨胀系数和CO2溶解度的关系热力采油是向油层注入热流体或使油层就地发生燃烧后形成移动热流，主要依靠热能降低原油的粘度，以增加原油的流动能力的采油方法。三、热力采油法热力采油法主要用于开采稠油，但也可以用于开采稀油。热力采油工艺可分为两类：注热流体法油层就地燃烧法1、注热流体法主要是蒸汽分为：蒸汽吞吐和蒸汽驱。(1)蒸汽吞吐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。蒸汽吞吐：在本井完成注蒸汽、焖井、开井生产三个连续过程。蒸汽吞吐过程注蒸汽采油是以水蒸气为介质，把地面产生的蒸汽注入油层的一种热力采油方法。蒸汽油注汽焖井采油油层蒸汽吞吐开采原理示意图蒸汽吞吐井的产量特征曲线(2)蒸汽驱：蒸汽驱：按一定生产井网，在注汽井注汽，在生产井采油。蒸汽注入井油层热油水混合带蒸汽带注蒸汽热力采油的增产原理：★原油粘度大大降低，增加了原油的流动系数；★油层岩石和流体体积膨胀，增加了弹性能量；★原油中的轻质油份易挥发，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动能力；★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。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。2、火烧油层火烧油层燃烧过程示意图火烧油层增产原理：★燃烧带的温度很高，使燃烧带前缘的原油加热降粘，增加流动能力；★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CO2和地层中原油形成混相，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。四、微生物采油法微生物采油：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。1.微生物采油原理⑴微生物在油层中增殖，形成生物量；①产粘液的细菌密集成团时，可选择性或非选择性地堵塞地层中的孔道，从而改变流动方向，扩大扫油面积。②菌体粘附在岩石表面，改变岩石表面的润湿性，将岩石上附着的油膜替代下来。⑵降解将高分子烃类降解为低分子的烃类，可降低原油粘度和凝固点，增加原油的流动性。3．产生气体③产生的C02气体溶解于水生成碳酸，处理碳酸盐岩地层，可提高孔隙度和渗透率。①产生CO2、CH4、H2等气体，使油层压力增加；②部分气体溶解在原油中，使原油体积膨胀，粘度降低；5．降低界面张力代谢产物中的表面活性剂，可降低水一岩石一原油体系的界面张力，提高洗油效率。6．提高波及系数代谢产物中的聚合物（如黄孢胶）可增加驱替液的粘度，降低流度比，提高波及系数，并可选择性封堵或非选择性封堵地层。4．解堵作用就地发酵产生的有机酸和气体使井筒周围得到清洗。本章小结1.影响波及系数的因素包括：流度比、岩石的宏观非均质性、注采井网对非均质性的适应程度。2.影响驱油效率的因素包括：岩石的润湿性、孔隙结构、流体性质、毛管数。3.提高采收率的主要方法：化学驱油法、混相驱油法、热力采油法和微生物采油法。5.混相驱油法包括注液化石油气驱油法、富气驱油法、高压干气驱油法和二氧化碳驱油法。6.热力采油法包括：蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层。4.化学驱主要包括聚合物驱、活性剂驱、碱驱和复合驱。完