提高采收率

第一章一、增加原油可采储量的途径有哪些？对其潜力进行简要分析。增加原油可采储量的潜力分析：新增地质储量(通过勘探发现新区)，原油增产和稳产最直接、最有效的途径，但：难度越来越大，潜力越来越小。提高原油采收率，在我国各油田的潜力非常大(新区和老区)，原油可采储量的补充，越来越多地依赖于已探明地质储量中，采收率的提高。，注水开采只是整个油田开发全过程的一个阶段，而提高采收率则是油田开发永恒的主题。二、解释下列基本概念①石油采收率；对于一个特定的油藏，其石油采收率的定义为原油采出量与油藏中原始地质储量之比。②提高石油采收率：向油藏中注入驱油剂，改善油藏及油藏流体的物理化学特性、提高宏观波及效率和微观驱油效率的采油方法统称为提高石油采收率技术（EnhancedOilRecovery──EOR）。③残余油；驱油剂波及到的区域中未被驱出的原油。④剩余油；驱油剂未波及到的区域内所剩下的原油⑤驱油效率；在驱油剂波及的区域内采出油量与波及区域内原油储量之比。⑥波及效率；驱油剂波及的油藏体积与油藏总体积之比。⑦化学驱；凡是以化学剂作为驱油介质，以改善地层流体的流动特性，改善驱油剂、原油、油藏孔隙之间的界面特性，提高原油开采效果与效益的所有采油方法统称为化学驱（Chemicalflooding）。⑧气驱；凡是以气体作为主要驱油介质的采油方法统称为气驱(Gasflooding)。⑨热力采油；凡是利用热量稀释和蒸发油层中原油的采油方法统称为热力采油（Thermalrecovery）。这是一类稠油油藏提高采收率最为有效的方法。⑩微生物采油：微生物采油（MicrobialEnhancedOilRecovery——MEOR）是利用微生物及其代谢产物作用于油层及油层中的原油，改善原油的流动特性和物理化学特性，提高驱油剂的波及体积和微观驱油效率。三、现有的提高采收率方法可分为哪几类，简述各类方法的特点及其中包含的主要技术。1.化学剂驱：以化学剂为驱油介质，改善地层流体的流动特性，改善驱油剂、原油、油藏空隙之间的截面特性，提高开采效果与效益的采油方法。2.气驱：以气体为主要的驱油介质的采油方法：按相太分为混相驱和非混相驱，按驱替介质分类：CO2驱，N2驱，轻烃驱，烟道气驱3.凡是利用热量稀释和蒸发油层中原油的采油方法统称为热力采油（Thermalrecovery）。这是一类稠油油藏提高采收率最为有效的方法。分为：热流体法、化学热法、物理热法4.微生物采油（MicrobialEnhancedOilRecovery——MEOR）是利用微生物及其代谢产物作用于油层及油层中的原油，改善原油的流动特性和物理化学特性，提高驱油剂的波及体积和微观驱油效率。四、我国的石油资源有哪些特点，这些特点对于石油采收率有何影响？（1）油田小（2）地质和地面条件复杂（地质构造复杂、油层埋藏深、地面环境恶劣、）（3）储层物性差（非均质性严重、储层天然能量低，边底水不活跃、地质构造复杂）（4）原油物性差（原油粘度高、含蜡高，凝固点高、）五、为什么我国选择化学驱为提高采收率主导技术？①油藏和原油条件决定，水驱的驱油效率和波及效率均不高——需要提高驱油效率和波及效率的综合技术。②从原理上，气驱（尤其是CO2混相驱)提高采收率幅度大。但是，我国探明气源不足，油田混相压力较高，不具备广泛实施CO2混相驱的条件。第二章一、基本概念1.解释孔隙结构的基本特征，并简要分析孔隙结构的复杂性。孔隙结构——油层基质（岩石）所具有的孔隙和喉道的几何形状、尺度、分布及其连通关系。油层的储集空间主要由孔隙决定喉道则是流体在油层中的渗流能力的主控因素。2.表征油层孔隙结构的主要参数有哪些？简述其意义和测量方法。（1）孔隙尺度及其分布：孔隙的尺度分布可用孔隙的分选性和孔隙分布歪度来表征。孔隙的分选性是指孔隙分布的均一程度，孔隙尺度越均匀，则其分选性越好。孔隙分布的歪度是表征孔隙尺度分布偏于粗孔隙还是偏于细孔隙。偏于粗孔隙的称为粗歪度，偏于细孔隙的称为细歪度。（2）孔喉比：孔喉比为孔隙与喉道的直径之比，可由岩样薄片统计求得。（3）孔隙的连通性：孔隙间的连通性是孔隙结构的主要特征，以孔喉的配位数予以表征。所谓配位数是指与特定的孔隙相连通的喉道数，可由铸模法对孔隙进行统计计算求得。（4）孔隙通道的弯曲性：表征油层中孔隙通道的弯曲性的参数为迂曲度。迂曲度的定义：流体质点在油层孔隙中实际运移的距离与其渗流的表观距离之比称为迂曲度。油层孔隙的迂曲度可用电阻率法直接测得。（5）流体通道的非均匀性：在油层中，作为流体通道的孔隙和喉道网络，其尺度具有很强的非均质性。孔隙并联非均质性——并联流体通道之间尺度的差异；对无水采收率具有重要的影响。孔隙串联非均质性——一条孔隙通道在流动方向上的尺度非均匀性，如狭窄的喉道与孔隙交替排列，被称为孔隙的串联非均质性。是影响残余油饱和度的主要因素。3.试分析油层岩石颗粒尺度对化学驱的影响。在化学驱过程中，孔隙表面积增大，矿物颗粒对驱油剂中昂贵的化学组分（如聚合物、表面活性剂等）的吸附量急剧增大，这对于提高驱油效率是不利的。4.何为孔隙度、有效孔隙度、流动孔隙度、无效孔隙度?孔隙度（绝对孔隙度）——岩心总孔隙体积与其总体积之比有效孔隙——在孔隙介质中流体能够进入的孔隙有效孔隙度——岩心中有效孔隙体积与该岩心的总体积之比；流动孔隙——岩心中连通的、对流体流动有贡献的。流动孔隙度——岩心中流动孔隙体积与岩心总体积之比。无效孔隙——岩心中孤立或不连通、流体不能进入的孔隙无效孔隙度——岩心中无效孔隙体积与该岩心的总体积之比5.解释渗透率的概念。渗透率——表征流体在岩心（或油层）中流动能力的参数。为一个定义、导出的参数6.解释渗透率各向异性的概念。各向异性——油层中特定空间点上的物性参数在不同的测量方向上具有不同的值。考虑渗透率各向异性的渗流方程7.在油藏中，“微观”的含义是什么？解释油层微观非均质性的意义。微观——相对于整个油层尺度的单元体，该单元体●在宏观上足够小，以至于可以（或近似）视为油层中的一个点；●在微观上足够大，其中可包含足够多个孔隙和孔喉。微观非均质性——若该单元体内的孔隙形态结构分布在微观统计意义上是均匀的，则该油层具有微观均质性。如果该单元体内的孔隙结构的微观统计结果可以区分出不同的孔隙结构分布，则该油层在该处具有微观非均质性。8.简述油层宏观非均质性的意义。油层的宏观非均质性——主要表现在平面上的非均质分布和垂向上的非均质分布（如分层性和裂缝渗透的定向性）。9.表征油层垂向渗透率的主要参数有哪些？简述各参数的意义。①渗透率变异系数②渗透率突进系数③渗透率级差10.简述正韵律油层的沉积特点、渗透率分布及其开采特征。沉积特点：正韵律油层的岩石颗粒尺度由下至上越来越小。渗透率分布：在垂向上，正韵律油层自下而上其渗透率越来越低。开采特征：由于正韵律油层的高渗层位于下部，渗流主通道效应与水的重力效应相迭加，注入水很容易沿油层下部的高渗层流向油井。因此，这类油层在平面上水淹面积较大，含水上升快，中、低含水期的采出程度低；垂向上水洗厚度小，水洗层段的驱油效率较高。（重力效应与非均质效应迭加）11.简述反韵律油层的沉积特点、渗透率分布及其开采特征。沉积特点：反韵律油层的岩石颗粒尺度由下至上越来越大。渗透率分布：在垂向上，反韵律油层自下而上其渗透率越来越高。开采特征：由于反韵律油层的高渗层位于上部，渗流主通道效应与水的重力效应相抵（或部分抵消），注水剖面相对较均匀，含水上升较慢，垂向上水洗厚度相对较大，无明显的水洗段，驱油效率相对较低。（重力效应与非均质效应部分抵消）12.什么是吸附？化学剂在油层中的吸附有哪几种？吸附——指物质在界面上自动浓集的现象，被吸附的物质称为吸附质，吸附吸附质的物质称为吸附剂。油层中粘土颗粒表面的吸附可分为三类：①靠分子间力引起的物理吸附；②靠吸附剂和吸附质之间的化学键而产生的化学吸附；③阳离子交换吸附。13.请解释阳离子交换吸附的概念。阳离子交换吸附——在粘土形成过程中，粘土晶体中负电荷过剩，为保持整体的电荷平衡，必然要吸附其它阳离子。一般来说，被粘土吸附的阳离子并不稳定，可以与溶液其它阳离子进行交换。这种作用称为阳离子交换吸附。研究阳离子交换吸附特点和规律对于研究调剖剂和化学驱油剂在油层中的吸附损失规律是很有意义的。14.什么是粘土的水化膜？什么是粘土的水化作用？粘土矿物带负电，水分子为极性分子，当二者相遇时水分子的正极一端吸附在粘土表面负电荷周围，水分子的负极一端吸附在粘土表面阳离子周围，在粘土矿物周围形成一种水分子吸附层，称之为水化膜。水化膜中的水比普通水具有更稠更粘的特性。粘土颗粒周围吸附了水分子以后，水分子将进一步进入粘土矿物晶层间，使粘土矿物的体积膨胀变大。这种作用称为粘土的水化作用。粘土的水化膨胀与粘土矿物的类型、阳离子类型以及周围液体中的阳离子浓度有关。二、试证明在毛细管油藏模型中的渗透率k与孔隙度φ、迂曲度τ、以岩石骨架为基准的比面等参数之间的关系为：三、在一油藏纵向方向上钻取n块岩心，渗透率高于3000mD的岩心占30%，渗透率高于500mD的岩心占90%。试计算该油藏的渗透率变异系数Vk。四、简述砂岩的主要组成、基本特性及对石油开采的影响。主要矿物组成为二氧化硅（SiO2），含量大约为64%至90%。SiO2能够溶解在含水的驱油中，尤其是在高温或高pH值条件下SiO2的溶解性更大。在热力采油过程中，SiO2能够发生化学反应生成沉淀物，导致油层孔隙（尤其是在近井油层中）的堵塞，降低注入能力。SiO2本身对化学剂的吸附较弱五、简述阳离子交换吸附的特点与基本规律。（1）阳离子交换吸附的特点●同电性离子交换——粘土颗粒带负电，吸附阳离子，溶液中的阳离子可以和粘土颗粒表面的阳离子进行交换。●等当量交换——由粘土颗粒表面交换下来的阳离子与被粘土颗粒吸上的阳离子的当量是相等的。●交换吸附的可逆性——吸附和脱附的速度受阳离子浓度的影响。（2）阳离子交换吸附的规律●阳离子价数越高，吸附能力越强。对于不同价的阳离子，在其它条件相同时，阳离子价数越高，与粘土之间的吸引力越大，吸附于粘土颗粒表面的能力越强。●同价阳离子，离子半径越小，吸附能力越弱。同价阳离子的吸附能力取决于离的大小和离子的水化程度。离子半径越小，水化能力越强，水化膜越厚，吸附能力越弱。六、简要分析各类粘土矿物对油层的影响。1．蒙脱石：粘土膨胀：●减小了孔隙半径，致使油层的渗透率大幅度下降。●粘土膨胀以后，其强度受到破坏，易从砂岩颗粒表面掉落下来，随流体流动，堵塞喉道。对于蒙脱石含量较多的油层，不论是注水开发还是化学驱，都必须注意防止粘土膨胀。2.高岭石的特征：①颗粒大；②对砂岩颗粒的附着力弱。油层流体流动→高岭石从砂石表面上脱落，并随流体一同流动，在喉道外产生堵塞，降低渗透率。高岭石是油层中产生颗粒运移的基本矿物，（速敏的主要原因）因此当油层内含有较多的高岭石时，应控制油层内流体和注入流体的流速。3．伊利石毛发状、纤维状和条片状自生伊利石在砂岩中分布较多，对油层物性的影响主要表现在以下两点：①毛发状、纤维状和条片状伊利石在油层中将孔隙变成大量微细孔隙，从而具有较大的比面积，产生强的吸水区，水或其他驱油剂注入油层后易造成含水饱和度加，使油的相对渗透率下降。②纤维状、毛发状伊利石在油层内有流体流动时，易于破碎并运移至孔隙喉道处形成堵塞。4．绿泥石，油层中的绿泥石是一种富含铁的粘土矿物，与酸作用会被溶解，并释放出铁子，在酸耗尽时会形成氢氧化铁沉淀。由于氧氧化铁是一种胶体，其粒度一般比油层孔隙喉道大，因而容易堵塞喉道。——（油层酸敏性的主要原因）七、试分析化学驱过程中碱与油层发生化学反应的利与弊。在碱性水驱或其他含碱的化学驱过程中，岩石与碱必然发生化学反应。利：可引起油层孔隙壁面的润湿性向有利于提高驱油效率的方向转化。弊：造成碱剂的大量损耗，致使驱油剂的性能在向油层深部运移的过程中严重损失。因此，在含碱的化学驱设计中必须对碱与油层岩石的化学反应予以足够的重视。八、试分析注水开发过程中压力变化对油层孔隙及渗透率的影响