第四节提高采收率

第四节提高采收率第一页，共三十二页，编辑于2023年，星期一

作为第三次采油过程的三次采油，是指通过注入其他流体，采用物理、化学、热量、生物等方法改变油藏岩石及流体性质，提高水驱后油藏采收率。化学驱、气体混相驱、热法采油和微生物采油等都是提高采收率(EnhancedOilRecovery，简称EOR)的方法。一般来说，在油田开发过程中，一次采油的采收率低于15％，二次采油的采收率稍高，可达到45％。而三次采油，即提高原油采收率后，原油采收率可达50％～90％。采收率提高幅度的大小取决于采用的方法、油藏条件以及当时的技术经演状况等许多因素。三次采油的目标：剩余油，残余油。第二页，共三十二页，编辑于2023年，星期一提高采收率方法分类第三页，共三十二页，编辑于2023年，星期一相关概念介绍

剩余油：注入流体未波及到的区域所剩下的原油。宏观上连续分布。

残余油：注入水波及区内未被驱走的原油，分布上不连续。

波及效率(Ev)

：是指注人流体波及的体积与油藏体积的比值，它是面积波及系数(EVA)与垂向波及系数(EVV)的乘积。也叫扫油效率或宏观驱替效率。

驱油效率(ED)：又称微观驱营效率，其定义为注入流体波及区域内，采出油量与波及区内石油储量的比值。第四页，共三十二页，编辑于2023年，星期一采收率影响因素分析影响采收率的主要因素有流度比、原油粘度、油水界面张力、井网、油藏非均质性、油水界面张力、油藏岩石孔隙结构等。当然，还有很多因素会影响采收率，如油藏地质参数(油藏大小、断块复杂性、沉积相等)、技术水平，以及石油价格等一系列因素。影响波及效率和驱油效率的因素是制约水驱采收率的主要因素。

第五页，共三十二页，编辑于2023年，星期一（1）渗透率非均质性

不同渗透率层的注入水推进速度不同，导致油层水淹不均匀，各层渗透率相差太大会造成单层突进，造成水淹厚度小，波及效率低。即使渗透率相同，孔隙结构也可能不同，在微观上仍可能是不均质的。颗粒愈均匀，岩石的微观结构愈好，孔隙大小更趋一致驱油效率更高。所以，油藏岩石渗透率的宏观，微观非均质性对水驱油的波及效率和驱油效率有很大影响。第六页，共三十二页，编辑于2023年，星期一

（2）原油粘度：

水驱油过程中，油和水的粘度差也是影响采收率的重要因素。油水粘度比越大，无水采收率就越低，油水粘度比对非均质油藏的影响尤为明显。纵向上的流度比相差越大，注入水越难扩展，驱油效果越差，对开发效果的影响越显著。第七页，共三十二页，编辑于2023年，星期一

（3）流度比

流度比对面积波及效率的影响很大，而且面积波及效率随流度比增加而降低。因此，当驱替相与被驱替相流度比小于1时，定义为有利流度比；反之，当驱替相与被驱替相流度比大于时，定义为不利流度比。一般来说，地下原油的粘度大于地下水粘度，而且油相渗透率(Ko)随着含水饱和度增加而减少，相反，水相渗透率(Kw)随含水饱和度增加而增大。因此．在油藏注水后Kw上升，Ko下降。由流度比定义可知，水驱油流度比大于1，而且随着注水时间增加，水驱油流度比越来越大，波及效率随之降低。第八页，共三十二页，编辑于2023年，星期一（4）井网

注采井的井网布署方式有很多，规则井网有四点、五点、七点和九点井网。如果油藏较小，油藏形状不规则，而且断层较多，井网就不会是规则的。不同的井网模式导致不同的波及效率。第九页，共三十二页，编辑于2023年，星期一二、气体混相驱

气体混相驱是利用注入气体能与原油达到混相的特性，消除他们之间的界面张力，从而驱替出油藏中的残余油。驱油效率接近100%，与流度控制技术结合起来，可使原油采收率达到95%。因此，气体混相驱已成为仅次于热力采油方法的，处于商业应用的提高采收率方法。

气体混相驱的注人气体有烃类气体和非烃类气体。烃类气体有干气(DryGas)、富气(EnrichedGas)和液化石油气(LPG)等，非烃类气体有二氧化碳、氮气和烟道气。按混相机理，气体混相驱又可分为一次接触混相驱(如LPG段塞驱)和多次接触混相驱。

第十页，共三十二页，编辑于2023年，星期一

一次接触混相驱是指注入气体(如皿)与地层原油可以任何比例混合，立即达到完全互溶的混相驱替过程。多次接触混相驱是指注入气体与原油通过多次接触后，才能达到混相的排驱过程，它可进一步分为凝析气驱(如富气驱)和蒸发气驱(如二氧化碳驱、干气驱、氮气驱、烟道气驱等)。

气体混相驱分类

第十一页，共三十二页，编辑于2023年，星期一1二氧化碳驱

一定条件(温度和压力)下，CO2可以两相或三相共存.用作混相驱的CO2通常呈气态，在中等压力下，二氧化碳不能直接与大多数原油混相，但能够抽提原油中的轻质组分，因而在低压下CO2是一种很好的非混相驱注入剂，在高压下，CO2也是一种很好的混相驱注入剂。

CO2驱机理：在CO2驱中，CO2的溶解气驱作用、混相驱替、膨胀原油作用、降低原油粘度、碳酸水提高岩石渗透率等作用都会有助于提高原油采收率．第十二页，共三十二页，编辑于2023年，星期一

二氧化碳混相驱示意图第十三页，共三十二页，编辑于2023年，星期一２液化石油气（LPG）段塞混相驱

液化石油气段塞混相驱:是指注入能与地下原油一次接触达到混相的液化石油气段塞混相驱或丙烷溶剂段塞后，再注入天然气,惰性气体或水。

LPG段塞尺寸一般10%～15%孔隙体积。注入的LPG段塞与原油达到混相之后，可以采出残余油，非常有效。

LPG段塞混相驱的混相压力低，适应性强，采收率较高。第十四页，共三十二页，编辑于2023年，星期一3富气混相驱

富气混相驱：是指往油层中注入富含C2—C6组分的烃类气体段塞，通过富气与原油的多次接触达到混相

与原油接触后，注入气中的C2—C6组分凝析而进入油相，形成富气和原油的混相带。富气成本高，通常富气段塞后紧接着注干气。富气混相驱要求的混相压力较高，重力超覆，粘性指进现象严重，波及效率较低。第十五页，共三十二页，编辑于2023年，星期一4高压干气混相驱

高压干气混相驱：是指在高压下将干气连续的注入到油层，通过干气与原油的多次接触达到混相的驱替过程。形成富含C2—C6的气体与原油的混相带，与富气驱不同，干气从原油重抽提出中间组分加富自己接近原油的组成，从而达到混相。优点：成本低，干气可循环注入。当原油中富含C2—C6组分，且地层压力很高时，干气驱才能达到混相驱。其注气压力要求很高对注入设备和原油的组成要求很严，因而适应性很差。第十六页，共三十二页，编辑于2023年，星期一三、热力采油

热力采油方法：是指利用热能加热油藏，利用稀释和蒸发作用降低原油粘度，将原油从地下来出的一种提高采收率的方法。

热力采油包括蒸汽吞吐、蒸汽驱和火烧油层三种常规的方法。蒸汽吞吐、蒸汽驱统称为注蒸汽法。

最有效的热载体是饱和水蒸气，能达到80%～90%的驱替效率。第十七页，共三十二页，编辑于2023年，星期一1蒸汽吞吐

蒸汽吞吐(PuffandHuff)就是将一定量的高温、高压饱和蒸汽注入油井(吞)，关井数天(焖井)，加热油层及其原油，然后开井回采(吐)的循环采油方法。蒸汽吞吐方法是稠油开采中最常用的方法，也是工业化应用最好的热采方法。蒸汽吞吐又称蒸汽激励或循环注蒸汽。

优点：一次投资少、工艺技术简单、增产快、经济效益好，已广泛应用于稠油开采。对于稠油油藏及特稠油油藏一般都是先进行蒸汽吞吐，然后再转向蒸汽驱。蒸汽吞吐采油过程可以分为三个阶段，即注汽阶段(吞蒸汽)、关井阶段(焖井)和回采阶段(吐蒸汽)。蒸汽吞吐过程示意图如下图所示。第十八页，共三十二页，编辑于2023年，星期一

蒸汽吞吐过程示意图第十九页，共三十二页，编辑于2023年，星期一

蒸汽吞吐增产机理

周期吞吐增产的机理较为复杂，但可以肯定原油受热降粘在提高稠抽产量中起着非常重要的作用，热膨胀的溶解气作用也促进了地层流体的流动，蒸汽的井简清洗效应以及回来过程中的地污染的清除也是蒸汽吞吐增产的因素。此外高温引起的油水相对渗透率和毛管压力变化，以及岩石润湿性改变都有助于地层原油的流动。第二十页，共三十二页，编辑于2023年，星期一2蒸汽驱

蒸汽驱(SteamDrive)是接替蒸汽吞吐的一种稠油开采方法，是指蒸汽从注入井进入并穿过整个油层，把加热的原油推向生产井并产出地面。与蒸汽吞吐相比，尽管蒸汽驱可以大幅度提高稠油油藏的采收率，但该方法消耗的热能多、投资大、技术复杂程度高、风险大。因此，目前蒸汽驱的产量要比蒸汽吞吐的产量小。利用蒸汽吞吐开采稠油，只能采出油井井筒附近地层中的原油，而井间仍有大量的稠油未能采出，其采收率仅为10％一20％。蒸汽吞吐后进行蒸汽驱开采，可以便一部分井间地层中的原油采出地面，可进一步提高稠油的采收率20％一30％。第二十一页，共三十二页，编辑于2023年，星期一蒸汽驱过程示意图第二十二页，共三十二页，编辑于2023年，星期一3火烧油层

火烧油层：是指向油层注入空气(或氧气)，通过原油的自燃或人工点火，使地层部分原油就地燃烧，利用燃烧前缘推动原油的热采方法，又称作层内燃烧或火驱。在火烧油层中，燃烧前缘产生非常高的温度，就地蒸发地层中的间隙水和原油中的轻质组分，以及原油燃烧的产物CO2和水蒸气等与“冷原油”接触，形成一个类似于蒸汽驱、溶剂混相驱和CO2驱的驱替前缘。与其他热采方法如蒸汽驱相比，火烧油层最大的区别在于油层就地产生热量，这种方法的最大优点在于能源利用率高、最终采收率高。火烧油层方法可分为干式正向燃烧、反向燃烧和联合热驱。火烧油层示意图如下。第二十三页，共三十二页，编辑于2023年，星期一火烧油层示意图第二十四页，共三十二页，编辑于2023年，星期一火烧油层机理：

火烧油层的采油机理异常复杂。但目前可以肯定的是原油的高温裂解、热驱、冷凝蒸汽驱、混相驱、热驱以及气驱都是火烧油层提高果收率的机理。第二十五页，共三十二页，编辑于2023年，星期一四、化学驱

化学驱：是指在注入水中加入化学剂，改变驱替流体与油藏流体之间性质的方法。可以改变油水界面张力和流度比，降低残余油饱和度，从而大幅度提高原油采收率。化学驱可分为聚合物驱，表面活性剂驱，碱驱和复合化学驱。第二十六页，共三十二页，编辑于2023年，星期一1聚合物驱

聚合物驱(PolymerFlooding):是一种流度控制技术，通过在注入水中加入水溶性高分子量的聚合物（聚丙烯酰胺或生物聚合物黄泡胶），增加水相粘度，降低水相渗透率，改善流度比，提高原油采收率的方法。聚合物驱只是在原来水驱的基础上添加了聚合物，因此它又称改性水驱(ModifiedWaterFlooding)。聚合物驱机理是所有提高采收率方法中最简单的—种，即降低水相流度，改善流度比，提高水淹层段驱油效率。聚合物段塞可以改善粘性指近和舌进现象，降低高渗透水淹层段中的流度，缩小高、低渗透层段的水线推进速度差，调整吸水剖面，从而提高波及系数。一般来说，当油藏的非均质性较大和(或)水驱流度比较高时，聚合物驱可以取得明显的经济效果。第二十七页，共三十二页，编辑于2023年，星期一聚合物驱示意图第二十八页，共三十二页，编辑于2023年，星期一2表面活性剂驱

表面活性剂驱:用表面活性剂降低油水界面张力的提高驱油效率的方法。表面活性剂分子中存在的亲水集团和亲油集团，可在接触界面上产生选择性定向吸附，使界面相态和性质发生显著变化。表面活性剂驱分为活性水驱和胶束驱。

活性水驱：表面活性剂用量较小，活性水润湿孔喉，降低油水界面张力和残余油饱和度，但是界面张力下降幅度不大。

胶束驱（微乳液驱）：将表面活性剂、醇类助剂和电解质加入水中，形成胶束溶液驱替原油。由于胶束溶液具有增溶油的特性,与油层原油接触后,可以消除油水界面张力,形成混合带,大幅度提高采收率.

目前，国外研究和普遍使用的是胶束–聚合物驱。第二十九页，共三十二页，编辑于2023年，星期一3碱水驱

碱水驱：把氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化胺等碱类物质加入水中注入地层。

碱水驱机理：碱性物质与原油中的酸性组分就地生成表面活性剂