2022年《提高石油采收率技术》讲义

1、资料收集于网络如有侵权请联系网站删除 感谢石油高校连续训练学院冀东油田开发新技术高级培训班 讲义提 高 石 油 采 收 率 技 术岳湘安2022.4.7精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除 感谢一、概述（一）提高原油采收率的意义作为一种重要的能源和化工原料,世界范畴内对石油的需求仍将连续增长；特别在我国,一方面 国民经济进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,而且后备储量严峻不足,石油的供求冲突日益突出；据猜测,按目前的开采水平,到2022 年我国进口原油将高达10 8 吨/年（ 1 亿）

2、；这将对我国国民经济进展造成极其严峻的影响；缓解石油供求之间日益突出的冲突有两条有效的途径：一是查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；查找新的油田、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 一种不行再生资源,它的总地质储量是肯定的,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 进展而增加,而且其潜力

3、一般很大；石油是一种流体矿藏,具有特殊的开采方式；在各种矿物中,石油的采收率是比较低的；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,仍有大部分 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留意力集中到提高 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觉到开采终止,自始至终地贯穿于 整个开发全过程；可以说,提高采收率是油田开采永恒的主题；（这种说法一点也不过分）

4、；近几年,我国已成为纯石油进口国,估量到 2022 年将进口 1 亿吨年； 国民经济急需石油,大庆是我国最大的 油田, 按现已探明的地质储量运算,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 进展具有极其重要的意义；提高采收率是一个综合性很强的学科领域；它的综合性表现为两方面：高新技术的高度集成；不是一个单项技术而是一套集成技术,注入、采出、集输 学科领域的高度综合；涉及各个学科；这种学科交叉、互渗,有助于产生新的理论突破,并孕育着新的学科生长点；而且,提高采收率精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除 感谢的原理对于促进相关学科的进展,为这些学科供应进展空间具有很重

5、要的意义；目前,国内外争论与应用的提高采收率方法很多；由于驱替截介质不同,其详细的驱油机理各不 相同,适应条件和驱油成效都不同；但全部驱油方法都基于一些具有共性的原理；（二）提高采收率方法及其分类从油田 开采阶段 上划分,通常将利用油层所具有的自然能量,如溶解气、气顶等,将原油采至地 面的方法（能量衰竭法）称之为一次采油；在自然能量枯竭后用人工补充油藏能量的开采方法,如注 水、注气,称之为二次采油；但是这种开采方式的分类很简洁引起纷乱；例如,在我国和前苏联一些油田曾采纳早期注水保持 压力的开采方法,很难说这到底是一次采油仍是二次采油；在稠油油田往往是一投入开发就进行热力 采油,很难按上面的原就

6、将其归类；另一种是按 技术特点 分类：将传统的注水、注气以外的,不是以保持和补充油藏能量为目的,而 EOR 是以转变和掌握油藏及油藏流体物理化学性质为目的的全部开采方法统称为强化采油（Enhanced Oil Recovery ）；目前, EOR 这一术语已获得普遍的认可,并已成为提高采收率的同义词；现有的主要 EOR 方法可分成如下几大类：（1）化学驱；（ 2）气驱；（3）热力采油；在这里,我们重点争论 化学驱 ；化学驱方法及技术比较： 几乎全部化学驱方法都具有高盐敏性,即对矿化度特别敏锐,所以一般对驱油体系的矿化度都 有限制； 由于化学体系在油层中运移时,易于发生吸附、滞留,甚至絮凝、沉降

7、,影响化学剂的注入；如何保持足够的注入才能,是一个长期争论的课题； 削减化学剂在油藏中的缺失（吸附、滞留）,是直接影响化学驱成效的关键问题；典型采收率（ %）驱替方法 驱油机理 改善流度比聚合物驱提高波及效率510 提高微观驱油效率 改善岩石润湿性碱驱降低油水界面张力5 活性剂驱通过乳化改善流度比510 降低油水界面张力增大毛管数胶束聚合物驱降低毛管数15 精品文档资料收集于网络2如有侵权请联系网站删除 感谢5 碱聚合物驱ASP 复合驱协同效应15 20 泡沫驱泡沫调剖成效510 气体上浮运移、溶解气驱CO混相或非混相驱液化石油气混相驱气驱轻烃驱富气混相或非混相驱干气（或贫气）驱氮气驱烟道气驱

8、热力采油注蒸汽蒸汽吞吐 蒸汽驱火烧油层电加热电磁波加热另外,微生物提高采收率技术也日益受到了广泛的重视,加速争论； 但由于很多技术方面的问题,其工业化应用仍有待时日；利用物理场鼓励油层、提高采收率,是一类新的技术思路,属于油气田开发的前言争论领域；这类物理方法提高采收率的机理仍不特别清晰,须深化争论；可以与化学驱相互补充,对那些不适用化学驱的油藏是一类很有价值和前景的方法；（三）国外提高采收率技术进呈现状提高采收率技术的应用不仅受技术水平进展的制约,更大程度受油价的制约；近年来,由于油价下跌,多数国家的 EOR 技术应用呈下降趋势,但对于 EOR 的争论却从未停止；据“油气杂志 ” （Oil

9、and Gas）第十三次独家的两年一次的 EOR 调查, 1996 年初世界提高采收率项目和稠油项目的石油产量估量约为 220 万桶天,约占世界石油总产量的 3.6%；其中,美国 72.4万桶天,占 32.9%；加拿大 51.5 万桶天,占 23.4%；中国 16.6 万桶天,占 7.6%；前苏联地区20.0 万桶天,占 9.1%,其他国家 59.3 万桶天,占 27.0%；热力采油是目前世界上应用最广泛、最主要的 EOR 方法,其产量约为 130 万桶天,占 EOR 总产量的 59%；精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除 感谢1. 美国 EOR 技术应用状况美国的 EOR 项目数自1

10、986 年以来连续下降,而EOR 产量在 1992 年调查时居最高,达760907桶天；美国 1996 年统计的700000 桶的 EOR 产量中,约有60%是热力采油的产量；其余产量的大部分是注气（轻烃、CO 2 和氮气）；CO 2 驱美国 EOR产量与项目数在美国, CO 2 混相驱的产量与项目数都在连续增加,其缘由是： Colorado 和新墨西哥拥有巨大的 CO2 资源,其供应条件已得到改善,已建成 3 条 CO 2 输气管线 ；目前 CO2 日供应才能已达 10 亿立方英尺 ；油藏模拟才能提高,改善油藏治理、降低成本,不仅大型项目效益好,而且小型项目的效益也很可观；据估量,CO2 驱

11、每桶油的成本已从 1985 年的 18.2 美元降至 10.25 美元；美国中南部的 Wasson San Anros 油田的 Willard 区 CO 2 驱、CO2 混相驱, 十采收率比水驱提高了12.2%,总采收率达 53.1%；1996 年有 60 个矿场进行 CO 2混相驱,年总产油已达 855 10 4 吨；气驱：美国气驱产量与项目数CO2 混相驱CO2 非混相驱N2驱轻烃驱 热力采油化学驱胶束聚合物聚合物驱碱驱表面活性剂驱,只在1990 年实施过 1 个项目,产油20 桶天；这些统计资料说明,近年来,美国化学驱的项目数和产量急剧下降；这主要是由于经济效益的制约；由此也必定影响到其

12、技术争论的进展；精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除 感谢EOR 方法 热力采油3. 俄罗斯和独联体EOR 技术应用状况俄罗斯和独联体在122 个油田的 237 个区块上实施过前苏联 EOR 产量与项目数前苏联实施热采的主要地区是哈萨克；累计产油量到 1992 年已达 4080 万吨；其中近一半是靠蒸汽驱采出的（2030 万吨）；注热水产油 1690 万吨,火烧油层产油 360 万吨； 化学驱化学驱的主要实施地区是鞑靼斯坦、西西伯利亚、 伏尔加乌拉尔； 到 1992 年已累计产原油 3920万吨, 其中主要是靠聚合物驱采出的；也做过一些活性剂驱的矿场试验,但由于设备陈旧、治理不善、活性

13、剂成本高,大多数试验经济效益不好； 气驱到 1992 年底,独联体采纳自然气和水气交替注入,累计采油量达 亚实施；670 万吨；主要是在西西伯利前苏联进行的 CO2 驱试验不多,唯独的一次试验,由于管线膨胀和造成污染等问题而终止；俄罗斯和独联体油田有巨大的难采储量,水驱后残留在油层数千亿桶石油,具有巨大的 EOR 潜 力； 2022 年,应用 EOR 技术增产的原油可达 3.26.4 万 m 3天左右；到 2022 年可达 12.720.7 万 m 3天；（四）我国提高采收率技术进展状况我国的提高采收率技术争论与应用虽然比西方国家起步晚一些,但进展很快；大庆油田自 1964 年开头采收率的争论

14、,经过近 40 年的努力,已经在聚合物驱、表面活性剂驱、CO 2非混相驱、 自然气驱和复合驱方面取得了长足的进展；特别是聚合物驱技术、三元复合驱技术等 化学驱技术的争论与应用的进展更为快速；我国化学驱技术的迅猛进展的动力来源于国民经济对原油的需求和提高采收率的巨大潜力；1. 我国提高原油采收率潜力（1）与国外典型油田条件的对比原苏联：注水开发的杜玛兹油田,原油地下粘度2.5mPa s,含水 82.9 时已采出地质储量的49.3%,精品文档资料收集于网络 如有侵权请联系网站 删除 感谢方案设计采收率为 59%；美国： 东得克萨斯油田水驱,原油地下粘度为 0.93 mPa s,含水 80%时已采出

15、地质储量的 50%,方案设计采收率可高达 80%；我国： 油田主要分布在陆相沉积盆地,油层物性变化和砂体分布均比海相沉积复杂,泥质含量高,油藏非均质性远高于主要为海相沉积的国外油田；而且陆相盆地生油母质为陆生生物,原油含蜡高、粘度高；这样的陆相沉积环境和生油条件,加大了我国油田开发的难度；我国依靠科技的力气,进展了一系列注水开发的配套技术,十使注入水不断扩大波及体积,延长了油田的稳产期；应当说我国注水开发技术和稳产指标,已达到或超过国外同类油田水驱开发的先进水平；尽管如此,由于油层物性差,非均质性严峻,原油物性差（粘度高、含蜡高）,我国油田的水驱平均采收率只有34.2%,一些油田只有 20%2

16、5%,远低于国外海相沉积油田的水驱采收率水平；大庆油田,陆相沉积、油藏非均质变异系数 0.7 左右,原油地下粘度为 9 mPas（是美国东德克萨斯油田原油粘度高 10 倍之多！）,综合含水 82%,仅采出地质储量的 30.1%,最初猜测最终水驱采收率仅为 34.8%,经过多年的工作, 不断改善水驱开发成效,大庆油田猜测水驱采收率也仅可提高到 40%左右,仍旧远远低于国外海相沉积大油田的水驱采收率；成功油田,陆相沉积,原油地下粘度：上第三系馆陶组油层 6090 mPas,下第三系沙河街组油层 1020 mPa s；现含水已达 89.8%,仅采出地质储量的 21.1%；猜测水驱采收率也只有 27.

17、7%；我国油田总水驱采收率水平较低,主要反映在两个方面： 由于油层的非均质性,水驱波及系数低； 驱油效率低；这两点打算了我国油田采纳以扩大波及体积和提高驱油效率为目标的 EOR 方法具有很大潜力；（2）采收率潜力分析 大庆油田 13 口井水淹层密闭取心资料说明,以正韵律厚层砂岩为主的喇嘛甸、莎北、莎中地区,注入水在平面上沿条带状突进,垂向上厚层底部水淹严峻 在注水倍数为 1 时水洗厚度仅为69%,其中强水洗厚度也只有 26.5%,水洗段平均驱油效率 47%； 大庆中区西部已注水开发 30 余年,在聚合物驱前,钻井取心资料说明：萨 1-3层水淹厚度仅33.7%,葡 1-4曾水淹厚度仅 28.4%

18、,采出程度只有 20%； 成功油田的胜坨油田,河流三角洲沉积,为高渗高粘油田；1994 年取心资料说明,在已注水开发近 30 年,注水倍数已达 1.11.44,综合含水已高达 92%95%的情形下,水洗和强水洗厚度仅为油层厚度的 54.6%,平均驱油效率也仅为 41.6%47.1%；精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除 感谢0.623,驱油效率为0.531,我国对 25 个主力油田资料进行争论说明：平均水驱波及系数最终可达据此猜测全国陆上油田水驱采收率仅达34.2%；这意味着水驱之后我国仍有近百亿吨探明地质储量残留在地下,有待新的提高采收率技术开采；这就是我国提高采收率的巨大资源潜力；

19、1988 年应用美国能源部提高采收率潜力模型,对我国13 个油区 173 个油田、近千个区块、总计74 10 8 吨地质储量进行了三次采油潜力分析,其结果说明：我国陆上油田适合聚合物驱的共有 59.7 10 8t 地质储量,平均提高采收率 8.7%,可增加可采储量 5.19 10 8t；适合表面活性剂和复合驱的地质储量有 60 10 8t,平均提高采收率 18.8%,可增加可采储量 11.3 10 8t；实际上,经过近 30 个矿场试验和推广应用说明,聚合物驱可提高采收率 10%,复合驱先导试验可提高采收率 1520%；这些数字充分显示出我国提高采收率具有很大的潜力；2. 我国的提高采收率技术

20、进展总体状况（1）总体概况我国的提高采收率争论起始于60 岁月初,其进展高峰是80 岁月初；1979 年,原石油工业部将提高采收率（三次采油）列为我国油田开发十大科学技术之一；开头着手进行 EOR 技术调研,组织国际合作,引进先进技术,就此掀开我国EOR 技术高速进展的序幕；从经济和产量角度综合考虑,化学驱是我国油田开发提高采收率技术的正确挑选：我国近年来原油产量约为 1.4 10 8t,全国陆上油田含水已高达 82%,进入了高含水期开采阶段；每年年产量综合递减 800 多万吨；仅仅是为了稳产,每年就需增加近 8 108t 地质储量；目前我国陆上油田新区勘探难度越来越大,单纯靠新区增加可采储量

21、已无法满意需要；另一方面,我国老油田仍剩余近百万吨储量无法依靠二次采油开采出来；大庆油田对其外围新区未动用的低渗透新油田和老油田每采 100 104t 原油所需总费用进行了对比：老区连续水驱加密阱网总费用 4.22 亿元；老区聚合物驱 3.93 亿元；外围新区 8.3 亿元；这说明,在老区提高采收率所投入的经费是较低的；以北一区中块为例,作了开发指标的经济评估（按EOR8 年有效期计）对比：平 均 单 井 日 注水量产 液 量 提高采收率产油, t 吨油 吨油连续水驱加密井网 4.1 3 16.5 9.2 聚合物驱 20.7 12 5.8 6.6 复合驱 34.5 20 2.8 2.7 这说明

22、,大庆老区用 EOR 方法是经济有效的,不仅可以大幅度增加可采储量,仍可以大幅度减少注水量和产液量；精品文档资料收集于网络 如有侵权请联系网站 删除 感谢1982 年,在对国外五个主要石油生产国十余种 EOR 方法综合分析的基础上,对我国 23 个主力油田进行了 EOR 方法粗选；1984 年开头与日、美、英、法等国在大港、大庆、玉门等油田进行聚合物驱,表面活性济驱油技术合作；由于我国探明气源不足,油田混相压力较高,不具备广泛实施混相驱的条件,确定了化学驱油作为我国 EOR 技术的主攻方向,并以第一聚合物驱作为重点；“ 七五” （1986 1990）、“ 八五” （19911995）、“ 九五

23、” （19962022）连续将 EOR 技术争论列为国家重点科技攻关项目；（2）聚合物驱技术进展仅用了十年左右的时间,在“ 八五末期,就基本把握了聚合物驱油技术,完善配套了十大技术,即：注水后期油藏精细描述技术；聚合物挑选及评判技术；合理井网井距优化技术；聚合物驱数值模拟技术；注入井完井、分注和测试技术；聚合物驱防窜技术；聚合物配制、注入工艺和注入设备国产化；采出液处理及应用技术；高温聚合物驱油技术；聚合物驱方案设计和矿场实施应用技术；规模与成效采收率：聚合物驱先导性试验、工业性矿场试验、工业化应用均取得了在水驱基础上提高采收率10%以上的好成效；大港油田：西四区聚合物驱先导性井组试验在“ 七

24、五期间最早取得明显增油降水成效,井组含水由 90.5%下降到 67%,日产油由 48.6t 上升到 88.4t ,采收率提高了 10.4%；注 1t 聚合物干粉增油达400t；注聚前后对比：高渗透层吸水强度由15m 3/m 下降到 10m 3/m,低渗透层吸水强度由1m3/m 下降到 7m3/m；说明：有效地扩大了注水波及体积；大庆油田：中区西部聚合物先导性井组试验；该区注水开发近 30 年；聚合物驱后在葡 1-4单层试验井组全区综合含水由 95.2%降到 79.4%,日产油由 37t 上升到 149t ,平均注 1t 聚合物干粉增油 241t,中心井比水驱提高采收率 14%；在葡 1-4 和

25、萨 1-3 双层开采试验井组,全区综合含水由 94.7%降到 84.4%,日产油由 86t 上升到 211t,平均每注1t 聚合物干粉增油 209t,中心井比水驱提高采收率 11.6%；北一区断面葡 1-4层工业性矿场试验；试验区面积达 3.13km 2；地质储量 632 10 4t,注采井数达61 口,全区含水由 90.7%下降至 73.9%,日产油由 651t 上升到 1356t,试验未终止时提高采收率已达精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除 感谢目前已有 15 个区块实施聚合物驱,已成为大13.62%,比聚合物干粉增加原油130t；大庆油田从1996 年开头聚合物驱工业化推广应用

26、；庆油田开发的重要技术；例如：大庆采油一厂聚驱工业区块已达 5 个,年产油保持在 300 10 4t,占全厂总产油量的近 1/4；96 年开头注聚的三个区块目前聚合物用量已达 577.21mg/L PV ,综合含水已回升到 87%,目前已达提高采收率 10%；大庆采油三厂目前,聚合物驱工业应用区块已达 5 个,年产量占全场总产量的 29%左右；北二西东、西两个区块分别于 95 年 12 月； 96 年 8 月投入聚合物驱开采,面积 15.35km 2,地质储量 2818 104t,总井数 222 口（其中注入井 98 口,采出井 124 口）；截止到 2022 年底,累计注入聚合物干粉 251

27、25t,聚合物溶液 2540.55 10 4 m 2；累计增油 186.87 10 4 t,1 t 聚合物增油 74 t；阶段才采出程度为 17.04%,较数模高 3.9%；河南双河油田,油层温度 72,进展了一套高温聚合物驱技术,矿场先导性试验已提高采收率8.6%,估量试验完成后可提高采收率 10.4%；“ 八五” 末,全国已进行聚合物驱油矿场试验应用,建成168 104 t 原油生产才能；19 个；并在 6 个大油区 25 个油田、区块开头推广“ 九五”开头, 已将聚合物增产原油列入我国陆上原油生产方案,现已达到年增产原油 700 10 4t；估量整个“ 九五” 期间增产原油 1500 1

28、0 4 t；1997 年全国投入聚合物驱工业化应用的油田面积达101.3 km 2,动用地质储量 2.21 10 8 t,年注入聚合物干粉 2.37 10 4 t；聚合物驱年增产原油达 30310 4 t；我国已成为聚合物驱规模最大、增产成效最好的国家；（3）复合驱油技术我国从“ 七五” 开头表面活性剂驱油技术的争论；在此基础上,于“ 八五” 开展了复合驱油技术的争论；由于复合驱油技术远比聚合物驱复杂得多,难度更大、风险更大；所以“ 八五” 期间的争论工作是由基础开头的；开展了 5 个不同油区、不同类型复合驱油先导性矿场试验；首次于 1993 年在成功油区孤东油田小井距试验区取得成功：在水驱才

29、采出程度已达到 54%（属油田枯竭）条件下,又提高采收率 13.4%,使其总采收率达到 67%；大庆油田：在原油10 8t 基本无酸值的条件下,中区西部先导性试验区、杏五区先导试验驱试验精品文档资料收集于网络 如有侵权请联系网站 删除 感谢结果, 6 口水驱最终采收率提高 20%,比聚合物驱提高采收率高出已一倍左右；新疆克拉玛依砾（l ）岩油田二中区小井距先导试验区：在含水 99%的条件下,中心井产量增长了 12 倍,含水下降到 83%；辽河油区兴隆台油田兴 28 区块具有气顶边水小断块油田已注水枯竭的情形下,采纳碱聚合物二元复合驱,中心井日产油由 0.9 t 上升到 9.7 t；我国以化学驱

30、油技术为代表的EOR 技术进展快速,已成为我国陆上主力油田连续进展的重大战略接替技术；当前不论从规模上、年增产原油量和技术的系统完善配套上,均已走在世界前列；估量到 2022 年我国化学驱年总增油量将占全国陆上油田年产油量的15%左右,成为世界上EOR 技术工业化程度最高的国家；二、聚合物驱技术（一）聚合物在油藏中的稳固性与滞留1. 聚合物溶液的稳固性 聚合物溶液在油藏条件下必需长时间保持稳固,才能取得好的驱油成效；即聚合物溶液在油藏条 件下应当保持初始的粘度值、不絮凝或不应沉淀交联而堵塞油层,且降解尽可能的小；而高含盐量、高速剪切处理、高温、化学反应及生物降解都会使聚合物分子破坏,从而使聚合

31、物溶液的稳固性受到 影响；聚合物的降解基本上有三种不同类型的降解机理：机械降解、化学降解和生物降解；经过降解作 用,聚合物的平均分子量下降,直接影响到它的增粘特性；（1）机械降解 当聚合物溶液被置于高剪切条件下,由于分子承担大的剪切应力造成分子链被剪断；这是瞬时效 应,在聚合物溶液混配时,或聚合物溶液经泵和闸门的输送过程中,或者在注入通过射孔炮眼时,或 者在井筒邻近的地层,聚合物高速流淌的地方都会显现高的剪切条件；目前已开展了聚合物在高剪切流淌情形下的试验争论工作；主要争论结果如下：在高剪切流淌情形下,聚合物链断裂速度取决于分子量、剪切速率和溶液粘度；同时也与溶液 的浓度有关,当然,浓度与粘度

32、有关；大分子对流淌的阻力较大,产生的剪切或拉伸应力也较大,因此很简洁断裂；剪切前后,聚合物分子量分布发生转变,剪切后的分子量分布在低分子量部分的峰值较高些；精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除 感谢聚合物分子流淌所产生的剪切应力是断裂的主要缘由；（2）化学降解 氧化作用或自由基化学反应通常被认为是化学降解作用的最重要的来源；（3）生物降解 生物降解是指聚合物分子被细菌或受酶掌握的化学过程而破坏；防止生物降解最常用的方法就是 使用生物杀菌剂,如甲醛或其它化学剂；然而使用了这样的杀菌剂,就可能影响所使用的其它爱护聚 合物的化学剂；例如杀菌剂可以和除氧剂发生反应；因此,研制新型杀菌剂是目前急

33、待解决的问题之 一；2. 聚合物在油藏孔隙中的滞留 在油层流体运移过程中,聚合物分子与孔隙介质之间存在着很强的相互作用,会引起聚合物在多 孔介质中的滞留,从而损耗注入水中的聚合物；明显,这时驱替液的粘度比注入时的聚合物溶液粘度要低很多,导致聚合物驱油作用降低；但是,聚合物在多孔介质中的滞留作用也可使油层岩石的渗透率下降,有利于降低驱替液的流度；相比之下,增粘作用更为主要；因此,聚合物滞留作用的强弱,是打算聚合物驱油经济成效好坏的关键因素之一；聚合物通过多孔介质时有三个滞留机理,即：吸附；机械捕集；水动力滞留；下面分别进 行争论；（2）聚合物的吸附 聚合物的吸附指的是溶液中聚合物分子同固体表面之

34、间的相互作用；吸附机理可分为物理吸附和 化学吸附；物理吸附是指在表面（吸附剂）和被吸附物质（吸附质）之间依靠静电力（或范德华力）和氢键的作用相结合；化学吸附是指两者之间发生化学反应而产生的吸附；聚合物在岩石表面的吸附 主要依靠物理吸附；评判聚合物吸附的方法有两种：静态吸试验验和动态吸附试验；静态吸附 将岩石颗粒静置于聚合物溶液中,直至吸附达到平稳,这种吸附称为静态吸附；详细确定吸附量的方法是将岩石颗粒在溶液中静置72 小时, 用离心机将溶液与颗粒分别,用浊度法测溶液浓度,浓度缺失即为吸附缺失；聚合物的吸附量和吸附性质主要取决于以下几点：聚合物的种类和聚合物的性质,如分子量大小、分子尺寸、电荷密

35、度或水解度（对 HPAM 来说）、聚合物浓度；精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除 感谢+、Cl- 等）和硬度（ Ca 2+、Mg2+等）,以及溶溶剂的性质,包括溶剂的类型、pH 值、矿化度（ Na剂中其它组分的含量；岩石的表面积和组成岩石的矿物类型；动态吸附 聚合物溶液通过多孔介质时产生的吸附称为动态吸附；动态吸附的环境与静态吸附有较大的差 别,在动态吸附过程中,岩石颗粒表面不完全暴露于溶液中,因而吸附比表面积较小,但表面更不光 滑,存在粒间夹角、喉道等,它们可能阻挡聚合物通过,大分子在这些地方会有积累；以这种方式滞 留的分子已经不属于吸附滞留而是机械捕集了；在试验室中很难将动态吸附

36、造成的大分子滞留与其它 机理造成的滞留区分开；（2）聚合物的机械捕集 机械捕集作用是聚合物滞留在狭窄的流淌孔隙所致,与水动力滞留是相互影响的,这种现象只有 在溶液流经多孔介质时才能发生；在网状微孔隙中,有一部分是细窄的喉道；因此当聚合物溶液流经 这种复杂的网状介质时,分子要占据大量的孔道,某些较大尺寸的分子被捕集在狭窄喉道处,于是发生堵塞效应, 流淌作用减弱, 进而可能在堵塞处捕集更多的分子（包括部分较小尺寸的分子）；实际上,这种机理与深部过滤现象相像；（3）聚合物的水动力滞留 聚合物的水动力滞留是最难定义和懂得的一种滞留机理,这一机理是在岩心聚合物滞留达到稳固状态后, 转变流速时总滞留量发生

37、变化后建立的；Chauveteau 和 Kohler 两人在岩心上进行了HPAM 滞留试验, 由流出的水相分析结果可知,当流速由 3m/d 增大到 10.3m/d 时发觉, 聚合物的产出浓度下降,这说明 HPAM 的滞留量随流速的增加而增大；流速再减小到 3m/d ,就聚合物的产出浓度又回到了注入浓度 400mg/l ,这说明滞留量也下降了；量随流速增加而增大的现象；Maerker 在进行黄原胶的类似争论中,也发觉聚合物滞留3. 聚合物在多孔介质中的流淌参数 聚合物通过多孔介质时,不仅降低了地层的渗透率,而且其溶液的粘度特性也发生了变化；为了 评判聚合物溶液通过多孔介质的流淌特性,采纳了三种度

38、量参数,有阻力系数、残余阻力系数和筛网 系数；精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除 感谢1 阻力系数FRkw0-1 1 的无因次数；kp阻力系数表示聚合物溶液降低流度的才能,它是大于（2）残余阻力系数 为了单独描述渗透率下降效应,引进了残余阻力系数的概念；这是描述聚合物溶液降低岩心渗透率才能的物理量,用FRR表示；F RRpkw0-2 式中k 岩心原始水测渗透率；wkpk 聚合物溶液通过岩心时的有效渗透率；FRR大于1 的无因次数；FRR愈大,聚合物降低渗透率的才能愈强；它是评判注聚合物后油层注入才能的一个重要参数；（二）聚合物驱油的主要机理及影响因素1. 聚合物驱主要机理 普遍认为,

39、与其它化学驱相比,聚合物驱的机理较简洁；但迄今为止,对聚合物驱的微观本质仍 然熟悉不清；室内试验和矿场试验、生产中发觉的一些现象,无法用传统的理论来说明；也正是由于 目前对驱油机理的物理本质熟悉程度所限,严峻地制约了聚合物驱理论与技术的进展；在这里我们只 能简洁地介绍已被公认的主要机理；（1）改善流度比 目前公认的聚合物驱主要机理是改善流度比,抑制粘性指进,提高宏观波及效率；虽然聚合物溶 液的物理化学性质, 特别是流变性特别复杂, 在油藏中的流淌与驱替机理与小分子的牛顿型驱替液（水）有很大（甚至是本质 的差异, 但其粘度效应对驱油效率的影响在定性规律上与水驱具有可比性；因此,我们有理由用水驱油

40、效率猜测方法来定性地分析聚合物驱的主要机理；在水驱条件下,水突破后采出液中油的分流量为：精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除 感谢wfooow11/o0-3 式中,w,o分别为水、油的流度；wwk rwokroowo；这也是最初提出聚合物驱基本原由式 0-3 可见,为提高原油采收率,需降低水油流度比理；下面我们详细分析影响流度比的因素,以及在技术上如何实现；为此将式 0-3 略加变形：f o 10-4 1 k rw k row o仅从上式分析,为改善流度比,获得较好的驱油效率有两个途径：降低水 /油相对渗透率比k rw k ro；提高水 /油粘度比 w o； 降低水油相对渗透率比油水两

41、相的相对渗透率（k rw , k ro）是含水饱和度的函数,水相渗透率 k rw 随含水饱和度增加而增加,而油相渗透率 k ro 就随含水饱和度增加而降低；在向油层注水的整个过程中,含水饱和度始终是增加的,最终趋向极限值；因此,均质油层采油过程中,比值 k rw k ro 随开采时间的增长而连续增大；最终趋于无限大（k ro 将趋于零）；可见,采出液中油流分流量始终是削减的,最终趋于零；这是油田开采的最终结果；也就是说,水油相对渗透率比随含水饱和度增加,这一客观事实是无法转变的；但是相对渗透率不仅与含水饱和度有关,而且与其它因素相关；例如,岩石润湿性、孔隙结构、流体性质等；这些因素影响相对渗透

42、率的物理本质和规律仍需要深化地争论（可能存在一些尚未被熟悉的现象与规律）；这里面很有可能包蕴着新技术的生长点； 提高水油粘度比通过提高水油粘度比来改善流度比,提高驱油效率是一种很有效的方法；当水 /油粘度比很小时,采出液中含水率上升速度快；例如,当油层平均含水饱和度达到 30%时,对于 w o 0.1 的条件,生产井含水就会达到 80%；如,含水只有 30%；就是说,假如驱替液与原油粘度比过小,在油层中含精品文档资料收集于网络 如有侵权请联系网站 删除 感谢水饱和度并不很高的情形下,就不得不因采出液含水率已达到采油经济答应的极限含水率而终止开采；此时的采收率仍很低,假如提高水 /油的粘度比（w

43、 o）,采出液中含水率上升速度将大大减缓；当它达到经济答应的极限含水率时,油层中的含水饱和度可以达到较高的值,相应的原油采收率较高；提高水油粘度比有两个途径：增大驱替液的粘度聚合物驱降低原油粘度热采等（2）调剖效应调整吸水剖面、扩大波及体积是聚合物驱提高采收率的另一主要机理；在聚合物的调剖作用下,油层注入液的波及体积扩大,在油层的未见水层段中采出无水原油；聚合物驱室内模拟试验结果说明：在非均质岩心中,聚合物溶液的波及范畴扩大到了水未波及到的中低渗透层；现场的实测资料也证明了这一点；但是,对于层间渗透率差异太大的油层,仅依靠聚合物溶液的流度掌握,往往不能有效地抑制舌进；在此情形下,应实行调整吸水

44、剖面的技术措施（调剖）；（3）聚合物溶驱微观驱油机理传统的观点认为,聚合物驱只是改善的水驱,即聚合物只能增加扫油效率（Sweeping efficiency ）,而不能提高驱替效率（Displacement recovery efficiency ）,如是这样,就打算了聚合物驱只能提高 5%左右的采收率；但是,实际的情形并不是这样；依据大庆油田的矿场试验结果分析,只要挑选合适的油藏,有正确的注入体系设计,聚合物驱提高采收率的幅度可达10%以上；由此确定,聚合物驱不仅在纵向上、平面上扩大了波及系数,而且,在油藏微观孔隙结构上,也增加了水驱体积；中科院万庄 分院渗流力学争论所利用核磁共振仪,对比分

45、析了水驱和聚合物驱的人造岩心,认为聚合物驱扩大了 驱油的孔隙数量；据大庆油田聚合物驱后检查井密闭取芯的资料证明,仅靠增加波及系数达不到如此 高的采收率,而正式由于增加波及系数与提高驱替效率的叠加成效,才可能使聚合物驱的采收率达到10%以上；下面是有关聚合物微观驱油机理的几个试验：（多媒体动画）2. 聚合物驱的适用条件 利用聚合物溶液驱油时,由于地层岩石、流体等的复杂性,会影响聚合物的驱油成效；因此,在 油田上应用时,必需依据岩石性质挑选适当的聚合物；精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除 感谢（1）聚合物的挑选 对于聚合物的挑选,必需从驱油成效和经济上进行考虑,同时不能损害地层,因此,油

46、田上应用 的聚合物应满意：具有水溶性：能在常用驱油剂（水）中溶解；具有明显的增粘性：加入少量的聚合物就能显著地提高水的粘度,具有非牛顿特性,从而改善 流度比；化学稳固性好： 所应用的聚合物与油层水及注入水中的离子不发生化学降解；对于生物聚合物,受细菌的影响应尽可能小；剪切稳固性好：在多孔介质中流淌时,受到剪切作用后,溶液的粘度不能明显的降低；抗吸附性：防止因聚合物在孔隙中产生吸附而堵塞地层,使渗透率下降或使溶质粘度降低；在多孔介质中有良好的传输性：良好的传输性指除了聚合物具有较强的扩散才能外,注入时不 需要太大的压力以及在较大的注入量下不显现微凝胶、沉淀和其它残渣等；来源广、价格低：应用的聚合

47、物来源要广,以便在油田上能够广泛应用；能同时满意上述全部要求的聚合物很少；在应用时,依据油层条件,挑选出适合岩石性质的聚合 物；（2）油藏条件的适应性 由于聚合物驱油受油层条件和岩石组成的影响,因此,聚合物驱油时必需考虑油层条件；油藏几何外形和类型：对于具有气顶的油藏,或者地层具有裂缝、孔洞的油层不能应用聚合物 驱；由于注入的聚合物会充填到气顶中,或者沿着裂缝前进造成聚合物绕流,而不能在多孔介质的孔 隙中流淌降低流体的流度；油层岩石为砂岩,不含泥岩或含量特别少；防止聚合物的吸附量过多而影响驱油成效；岩石渗透率及其分布是聚合物驱能否成功的重要因素,因此岩石平均渗透率最好大于0.1 2；渗透率打算

48、聚合物溶液的注入才能和聚合物的滞留量,原油性质在很大程度上打算了聚合物驱是否可行；原油粘度越高, 聚合物驱对流度比改善越大；一般原油粘度在 5mPa50mPas 之间比较适合聚合物驱；此外,地层的含油饱和度必需大于残余油饱和度,而且含油饱和度越高,聚合物驱成效越好；油层温度：聚合物驱的油层温度不能太高,虽然很多聚合物的热稳固性可以达到 120或者更高,但使用时油层温度最好不要超过 70；多数聚合物在 70左右, 其性质会发生变化,聚丙烯酰胺精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除 感谢在 70表现出很强的絮凝倾向；高温下降解反应会加速,吸附量增大；温度仍对聚合物驱所需的其它化学添加剂,如杀

49、菌剂、除氧剂等有影响；油层温度太低对聚合物驱也有不利的影响,由于在这样的温度下细菌的活动通常会加剧；地层水的性质是聚合物挑选的重要依据之一；假如地层水矿化度很高,就必需选用耐盐性能好的聚合物,或者用淡水对地层进行预冲洗；（三）聚合物驱注入方案1. 聚合物注入时机所谓注入时机,就是指油田上油井在综合含水多少时,注聚合物最合适；数值模拟争论说明,注聚合物越早,节约的注水量越多,注入水利用效率越高；如正韵律油层 V K 0.72,在聚合物注入量240PVmg/L 时,同水驱相比,都运算到油井综合含水 98%；当油田开发一开头就注聚合物,与水驱相比可节约注水量 2.2PV；当油井含水 85%时,再注聚

50、合物,可节约注水量 1.8PV；当含水 90%时,注聚合物,可节约注水量 1.6PV；当含水 95%时注聚合物,可节约注水量 0.62PV 由此可见,注聚合物越早,开发年限越短,节约的注水量越多；但是应当指出,聚合物不同的注入时机对提高采收率的幅度没有影响；在上述地质模型和同样的聚合物用量下,运算结果说明,不同含水时注聚合物,其提高采收率的幅度相同,均为 10%左右；上述注聚合物的时机只是就节约水量这一点来讲,是越早越好；但注聚合物是一个复杂的系统工程,涉及到巨额的投入和巨大的工作量；一开头就注聚合物,不仅会大大增加油田开发的难度和工作量,而且也会延长油田投入开发的时间和产量增长的速度,从而失

51、去注水开发初期低投入低成本开采的有利时机,大大降低油田开发初期的经济效益；因此,注聚合物的时机问题,是一个油田开发的综合经济问题,必需从油田开发的整体部署动身,进行全面的论证后,才能确定；2. 聚合物的用量聚合物和水相比,是一种昂贵的化学剂,所以聚合物的用量不仅涉及注聚合物的成效,而且也涉及到整体的经济效益,是聚合物驱油中一个特别重要的问题；（1）聚合物用量和聚合物驱成效的关系聚合物的用量一般用聚合物溶液的段塞体积（PV）和聚合物溶液浓度（mg/L ）的乘积来表述；根据数值模拟运算, 在肯定的油层条件和聚合物增粘成效下,聚合物用量越大,提高采收率的幅度越高,但当聚合物用量达到肯定值以后,提高采

52、收率的幅度就逐步变小了；而每吨聚合物的增油量却有一个精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除 感谢正确区间,在上述运算中,随着聚合物用量的增加,每吨聚合物的增油量也增加；但当聚合物用量超 过 200PVmg/L 后,就随着聚合物用量的增加反而削减了；聚合物的正确用量应保证提高采收率的幅度较高,每吨聚合物 的增油量较大,怎样才能确定这一正确用量的数值呢？将左图上的 提高采收率值和对应的每吨聚合物增油量值相乘,得到一条新的关 系曲线,我们称综合技术指标曲线,这条新关系曲线的拐点所对应 的聚合物用量就是我们要确定的聚合物正确用量,在上述运算条件下,聚合物正确用量为380 PVmg/L ；（2）聚

53、合物用量和经济效益的关系 依据上述方法所确定的聚合物正确用量只反映了聚合物用量本聚合物用量挑选综合曲线聚合物用量与经济效益关系曲线身的技术成效； 仍不能全面反映出聚合物驱油的经济效益；在进行聚合物驱油时,除了聚合物的投资以外,仍需 要进行加密钻井,缩小注采井距,进行地面建设和改造；钻井和地面建设费用是一次性投资,在不同的聚合物用量 下,可看作是不变的；而聚合物投资,就随着用量的增加 而增加；依据总的产出和投入比来看,开头随着聚合物用 量的增加, 产出和投入比增加,但当用量达到肯定值以后,产出和投入比开头削减,即经济效益开头下降；从上图来看,最大产出投入比所对应的聚合物用量为600 PV mg/

54、L ；这就是说,为了追求总经济效益,聚合物用量要比单纯考虑技术指标时多得多；两者 相差 220 PVmg/L ；所以,油田采纳聚合物驱油时,应从经济效益动身,结合油田详细情形,正确地确定聚合物的最 佳用量；（3）聚合物分子量的挑选 众所周知,聚合物分子量越高,增粘成效越好,在油层中产生的阻力系数和残余阻力系数越高,波及体积越大；当然分子量过大,对油层会带来注入的困难；分子量太小,聚合物的增粘成效又会大 大降低；因此,在进行聚合物矿场设计时,必需事先争论聚合物分子量与油层渗透率的匹配关系,研 究不同分子量的聚合物化学降解和机械降解的粘度缺失；精品文档资料收集于网络 如有侵权请联系网站 删除 感谢

55、 聚合物分子量和渗透率的匹配关系室内不同渗透率的岩心及不同分子量的聚合物进行了注入才能试验,得到了分子量和渗透率的匹配关系（如下表） ；聚合物分子量与岩心渗透率匹配空气渗透率（ 2）聚合物分子量（万）0.25 650 0.250.4 6501700 0.4 0.7 1700 2500 从表可以看出,空气渗透率大于 0.4 2 的油层,注入聚合物的分子量可达 1700 万以上；大庆油田的非均质油层,渗透率大于 0.5 2 的油层厚度占 75%以上,从这一匹配关系来看,对大庆油田的非均质厚油层可采纳分子量比较高的聚合物； 孔隙半径中值与聚合物分子回旋半径的关系聚合物分子量和渗透率的匹配关系,实质上

56、是聚合物回旋半径的大小与岩心孔隙半径的匹配关系,国内外争论结果说明,当油层孔隙度半径中值（R 50）与聚合物分子回旋半径（pr ）之比大于5时,聚合物不会对油层造成堵塞；依据聚合物分子量和分子回旋半径的关系,聚合物分子量为 1500 万时,其分子回旋半径只有 0.342 ,回旋半径的 5 倍,也只有 1.71 ；而大庆油田厚油层的压汞资料说明,约有 80%的厚油层,其孔隙半径中值（R 50）大于 1.71 ,因此对其采纳分子量高一些的聚合物是可行的；不同分子量聚合物分子回旋半径运算分子量（万）水解度（ %）pr （ ）pr 5（ ）750 30 0.261 1.305 1000 30 0.28

57、3 1.416 1500 30 0.342 1.710 聚合物分子量和增粘成效、阻力系数、残余阻力系数的关系依据室内对相近渗透率岩心所作的注入试验说明,在相同的浓度和在相同矿化度的水中,聚合物分子量越高,增粘成效越好,阻力系数和残余阻力系数越大（下表）；不同分子量的指标测试结果粘度（ mPas）阻力系数（FR）残余阻力系数（R ）精品文档资料收集于网络如有侵权请联系网站删除 感谢750 1500 750 1500 750 1500 400 2.46 4.15 3.55 7.14 1.60 2.20 600 3.76 6.50 5.45 12.50 1.88 3.40 800 5.50 10.6

58、0 7.75 18.90 1.95 4.10 1200 9.50 21.15 13.00 36.80 2.05 4.40 聚合物分子量和剪切降解的关系室内通过模拟试验,争论了不同分子量聚合物通过射孔炮眼后的剪切降解情形；在相同剪切速率 下,分子量越大,粘度缺失越大,但其保留的粘度值仍比低分子量的高（下表）；不同剪切速率下的剪切降解数据注入速度剪切速率粘度（ mPa750 万1500 万（mL/h ）（ s-1）s） 下降（ %）粘度（ mPas） 下降（ %）0 0 21.9 0.5 38.8 3.4 400 1732 21.8 800 2743 21.7 0.9 37.0 5.0 1120

59、3840 21.6 1.4 36.4 5.8 1760 6035 21.5 1.8 35.3 7.8 2240 7680 21.1 3.7 34.9 9.0 精品文档资料收集于网络 如有侵权请联系网站 删除 感谢 聚合物分子量和提高采收率幅度的关系室内应用 V K 0.68 的正韵律物理模型,在不考虑剪切降解的情形下,开展了对不同分子量的聚合物的驱油试验争论；试验结果说明,在相同用量下,分子量越高,提高采收率幅度也越大（下表）；不同分子量聚合物驱采收率对比分子量水驱采收率聚合物驱采收率提高值（万）（%）（%）（ %）2800 20.95 54.32 33.37 1000 20.48 44.87

60、 20.39 500 20.34 30.95 10.61 综上争论可以看出,聚合物分子量越高,增粘成效越好；因此,只要聚合物分子量和油层渗透率匹配,在聚合物注入方案设计时,只要油层条件答应,应最大限度地采纳高分子量的聚合物；3. 聚合物溶液的段塞浓度和“ 阶梯型” 段塞在聚合物分子量和总用量确定以后,怎样挑选聚合物溶液的段塞浓度和怎样确定“ 阶梯型” 段塞仍旧是聚合物驱油注入方案中不行忽视的一个问题；国内外的很多争论说明,在油层注入才能答应的情形下,聚合物浓度越高越好；如在聚合物用量380PV mg/L 和聚合物分子量相同的情形下,采纳聚合物浓度为800mg/L 的段塞驱油,含水下降最大值为