提高石油采收率技术讲义

-院训班讲义岳湘安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，而且后备储量严重缺乏，石油的供求矛盾日益突出的矛盾有两条有效的途径：一是寻找新的原油地质储量；二是提高现年以来，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，石油是源，它的总地质储量是一定的，而且我国陆上石油资源的勘探程度已经很高，新增地的难度越来越大，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、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。它随着开采技术的且其潜力一般很大。石油是一种流体矿藏，具有独特的开采方式。在各种矿物中，石总结.部界性的难题。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注意力集中到提高上。实际上，与勘探新油田不同，提高采收率问题自油田发现到开采完毕，自始至终地贯穿于我国已成为纯石油进口国，预计到2005年将进口1亿吨／年。国民经济急需石油，是我国最大的油田，按现已探明的地质储量计算，采收率每提高一个百分点，就可增油5000万吨。这对国民经济的集成。不是一个单项技术而是一套集成技术，注入、采出、集输……〔能量衰竭法〕称之为一次采油。在天然能量枯竭后用人工补充油藏能量的开采方法，如注很难说这终究是一次采油还是二次采油。在稠油油田往往是一投入开发就进展热力采.v..：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，而是以改变和控制油藏及油藏流体物理化学性质为目的的所有开采方法统称为强化采油〔EOR──重点讨论化学驱。效率油效率善流度比5驱5同效应剖效果移、溶解气驱.v..提高采收率的机理还不十分清楚，须深化研究。可以与化学驱相互补充，对那些不适用化1.美国EOR技术应用状况R中，约有60%是热力采油的产量。其余产量的大在美国，CO2混相驱的产量与工程数都在持续增加，其原因是：①Colorado和新墨西哥拥有.v.美国气驱产量与工程数美国气驱产量与工程数.尺；②油藏模拟能力提高，改善油藏管理、降低本钱，不仅大型工程效益好，而且小型工程美国中南部的WassonSanAnros油田的Willard区CO2驱、CO2混相驱，十采收率比水驱提N2驱轻烃驱②热力采油CO2混相驱CO2非混相驱胶束／聚合物聚合物驱碱驱3.俄罗斯和独联体EOR技术应用状况v①热力采油前联实施热采的主要地区是哈..。②化学驱③气驱到1992年底，独联体采用天然气和水气交替注入，累计采油量达670万吨。主要是在西西伯利R1.我国提高原油采收率潜力.v..发技术和稳产指标，已到达或超过国外同类油田水驱开发的先进水平。尽管如此，由于油层物性一些。。s：·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.v..入水在平面上沿条带状突进，垂向上厚层底部水淹严重──在注水倍数为1时水洗厚度仅为69%，其·胜利油田的胜坨油田，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34.2%。这意味着水驱之后我国还有近百亿吨探明地质储量残地质储量，平均提高采收率8.7%，可增加可采储量5.19×108t。适合外表活性剂和复合驱的地质储量t3×108t。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。2.我国的提高采收率技术开展总体状况〔1〕总体概况EOR我国EOR技术高速开展的序幕。从.v..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。目前我国陆万吨储量无法依靠二次采油开采出来。油田对其外围新区未动用的低渗透新油田和老油田每亿元；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，率3仅用了十年左右的时间，在"八五‘末期，就根本掌握了聚合物驱油技术，完善配套了十大技术，.v..设备国产化；⑧采出液处理及应用技术；⑨高温聚合物驱油技术；⑩聚合物驱方案设计和矿场果大港油田：西四区聚合物驱先导性井组试验在"七五‘期间最早取得明显增油降水效果，井组含水.4%，tt每30t。.v..双河油田，油层温度72℃，开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4%。。并在6个大油区25个油田、区块开场推广预计整个"九五〞期间增产原油1500×104t。1997年全国投入聚合物驱工业化应用的油田面积达101.3。我国从"七五〞开场外表活性剂驱油技术的研究。在此根底上，于"八五〞开展了复合驱油技术的.v..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年在胜利油区孤东油田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况下，采用碱—聚合物1.聚合物溶液的稳定性理、高温、化学反响及生物降解都会使聚合物分子破坏，从而使聚合物溶液的稳定性受到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.v..〔1〕机械降解合物溶液混配时，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；同时也与溶液因。〕化学降解〕生物降解分子被细菌或受酶控制的化学过程而破坏。防止生物降解最常用的方法就是剂。例如杀菌剂可以和除氧剂发生反响。因此，研制新型杀菌剂是目前急待解决的问题之2.聚合物在油藏孔隙中的滞留，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.v..用的强弱，时有三个滞留机理，即：①吸附；②机械捕集；③水动力滞留。下面分别进溶液中聚合物分子同固体外表之间的相互作用。吸附机理可分为物理吸附和。物理吸附是指在外表〔吸附剂〕和被吸附物质〔吸附质〕之间依靠静电力〔或德华力〕和相结合。化学吸附是指两者之间发生化学反响而产生的吸附。聚合物在岩石外表的吸附主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别离，用浊度法测溶液浓度，浓Mg岩石的外表积和组成岩石的矿物类型。不光滑，.v..间夹角、喉道等，它们可能阻止聚合物通过，大分子在这些地方会有堆积。以这种方式滞留的不属于吸附滞留而是机械捕集了。在实验室中很难将动态吸附造成的大分子滞留与其它机理经多孔介质时才能发生。在网状微孔隙中，有一局部是细窄的喉道。因此当聚合物溶液流经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，那么聚合物的产出浓度3.聚合物在多孔介质中的流动参数.v..(1)阻力系数F(0-1)RFRR=(0-2)kw水测渗透率；ppFRRFRR透率的能力愈强。它是评价注聚合物后油层注1.聚合物驱主要机理清。室实验和矿场试验、生产中发现的一些现象，无法用传统的理论来解释。也正是由于目的物理本质认识程度所限，严重地制约了聚合物驱理论与技术的开展。在这里我们只能.v..fo=(0-4)透率比krwkro；②提高水/油粘度比wo。①降低水油相对渗透率比krw,kro〕是含水饱和度的函数，水相渗透率krw随含水饱和度增加而增加，而油相渗透率kro那么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改变的。但含水饱和度有关，而且与其它因素相关。例如，岩石润湿性、孔隙构造、流体性这些因素影响相对渗透率的物理本质和规律还需要深入地研究〔可能存在一些尚未被认识的现.v..②提高水油粘度比wo它到达经济允许的极限含水率时，油层中的含水饱和度可以到达较高的值，相应的原油采收率度——聚合物驱—热采等调剖效应结果说明：在非均质岩心中，聚合物溶液的涉及围扩大到了水未涉及到的中.v..仪，比照分析了水驱和聚合物驱的人造岩心，认为聚合物驱扩大了驱数量。据油田聚合物驱后检查井密闭取芯的资料证明，仅靠增加涉及系数达不到如此高的采2.聚合物驱的适用条件在加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.v..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泥岩或含量非常少。防止聚合物的吸附量过多而影响驱油效果；岩石渗④油层温度：聚合物驱的油层温度不能太高，虽然许多聚合物的热稳定性可以到达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.v..1.聚合物注入时机聚合物越早，节省的注水量越多，注入水利用效率越高。如正韵律油层VK=0.72，在聚合物注入量LPV合物，可节省注水量1.8PV；当含水90%时，注聚合物，可节省注水量1.6PV；当含水95%时注聚合物，可节省注水量0.62PV由此可见，注聚合左右。涉及到巨额的投入和庞大的工作量。一开场就注聚合物，不仅会大大增加油田开发的难度和工作会延长油田投入开发的时间和产量增长的速度，从而失去注水开发初期低投入低本钱开采2.聚合物的用量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。合物用量到达一定值以后，提高采收率的幅度就逐渐变小了。而每吨聚合物的增油量却有.v.密钻井，缩小注采井距，进展地面建立和改造。地面建立费用是一次性投资，在不同的聚合物用量增.选择综合曲线聚合物的最正确用量应保证提高采收率的幅度较高，每吨聚合正确用量的数值呢.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最正确用量，在上述计算选择综合曲线按照上述方法所确定的聚合物最正确用量只反映了聚合物用量效果。还不能全面反映出聚合物驱油的经济效与经济效益关系曲线加，产出和投入比增加，但当用量到达一定值以后，产出和投入比开场减少，即经济效益开.v..大。当然分子量过大，对油层会带来注入的困难。分子量太小，聚合物的增粘效果又会大，研失。①聚合物分子量和渗透率的匹配关系量与岩心渗透率匹配②孔隙半径中值与聚合物分子盘旋半径的关系.v..聚合物分子盘旋半径计算〕p③聚合物分子量和增粘效果、阻力系数、剩余阻力系数的关系的指标测试结果mPas〕k④聚合物分子量和剪切降解的关系率下的剪切降解数据mPas〕mPas〕00⑤聚合物分子量和提高采收率幅度的关系室应用VK=0.68的正韵律物理模型，在不考虑剪切降解的情况下，开展了对不同分子量的聚合.v..聚合物驱采收率比照分子量率收率提高值73.聚合物溶液的段塞浓度和"阶梯型〞段塞国外的许多研究说明，在油层注入能力允许的情况下，聚合物浓度越高越好。如在聚合物用量值为17.44%，每吨聚合物的增油量为178.99t。但采用聚合物浓度为1500mg/L的段塞时，含水下降最大值可达21.01%，每吨聚合物的增油量可达182.96t。另外最近人们还开场注意到聚合物浓度和油合物驱油效果大值率值量中，人们普遍认为：为了防止后续注水将聚合物段塞突破而影响聚合物的驱.v..大，而高浓度主段塞的用量越大。第二、第三"段塞〞的用量逐渐减少。当聚合物注入"段塞〞大到一阶梯段塞就不起作用了，甚至会降低聚合物驱的增油效果。数值模拟研究结果说明：在聚义。①注采方式对聚合物驱效果的影响式聚合物驱油效果比较〔m〕法注液量〔PV〕驱合物驱合物转注时指标ffwEwf.v..方案完毕时指标EEm123PV·mg/L的条件下，采收率提高幅度以五点法用聚合物驱时，应选择五点法和四点法面的选择驱注采井距选择的因素主要有两点：一是聚合物在油层中的稳定性。假设聚合物的稳定性，造成注入能力大幅度下降，为保证一定的注入能力，需要提高注入压力，油田试验区一般入压力也越高。注采井距过大，就会造成注入压力超过油层的破裂压力，给注聚合物带来难计聚合物的注入方案时，关于注采井距的选择，主要考虑油层不同渗透率下年注入速度和注m.v....1.注入压力升高与注入能力下降aMPa指数下降14.4%。2.油井流压下降、产液能力下降区生产井流压由5.7MPa最低降到产液能力变化项目全区3.聚合物突破时间和见效时间间也存在一定差异。根据动态反映统计，有的井先见效后突破，有的井二者几乎同步，还突破时间与见效时间.v.井号..正确时最高20203024301213132112301210130183013对聚合物的吸附捕集及地层水的稀释，聚合物段塞前缘聚合物突破后浓度上升不快，到吸附到达平衡后，产出聚合物浓度也很快到达最高值。此流动阻力最大，扩大涉及体积的能力最强，一般驱油效果也已到达最正确期。有的井产出浓4.聚合物注入过程的粘度损失多种因素的影响，使聚合物分子量降低，溶液的粘度下降。为了搞清聚合物溶液在整个过程中的进展比照，计算出不同环节的粘度损失，根据检测结果可以看出：从配制到注入泵入口处，粘度损失约10%；从配制到注入井井口，粘度损失约30%；从配制到距注入井30m的取样井，粘度损失.v..约5.油井采出液中矿化度的变化油井采出水的矿化度将会明显降低。例如油田的非均质厚油层目前采出水矿化度仅为3000mg/L，比验区采出水资料分析统计，注聚合物后，有78%的采油井，矿化度增加400mg/L以上。当矿化度到1.聚合物驱油机理的研究却迟迟没有突破。最近，我们从聚合物溶液的粘弹性入手，研究了聚合物溶液在驱油过程由于其粘弹性流动，对孔隙盲端和喉道的滞留区〔死油区〕的涉及特性，得出了一些非常重要的结论，聚合物溶液在油藏孔隙中可以扩大其微观涉及体积，这就是聚合物驱提高微观驱油效率的.v...且可以为改善聚合物驱技术2.聚合物驱数值模拟场试验结果误差很大。在油田，实际驱油效果往往好于预测结果。我个人认为这是由于模型观驱油效率所致。因此，对聚驱数值模拟的研究应从根底模型入手，这里面3.深度调剖技术地面注入过程中视粘度较低，注入性能好；能进入到油层深部，一般要求注入半径为50~100ft。大孔道处理半径250ft；通过吸附，粘弹性或沉淀作用，停留在油层的设计不为，并在地下具有较好的稳定性〔6个月以胶.v..PAM离子聚丙iongel。例如，利用阴离子聚合物〔PHP〕和阳离子聚合物在地层相遇，生成絮团沉淀物；水解聚丙烯腈和地视粘度损失严重。据油田中区西部试验区的观测结果，从配置到距注入井30m处的油层，聚合物的.v..驱油过程中本来应该具有流度控制能力绝大局部损失在配注系统和注入井附近的无效驱油聚合物驱工业化应用暴露出的一个突出问题是，注入井堵塞严重〔这个问题看来与聚合物粘度碱/活性剂/聚合物三元复合体系驱油是80年代初出现的新技术。三元复合体系是从二元复合体而三元复合体系主要是为了用廉价的碱剂来代替价格昂贵的外表活性剂，以降低有效化.v..从提高采收率来看，三元复合驱体系能够采出水驱剩余油的80%以上，可以与最好的胶束/聚合率。ASP流度控制；③减少化学1.降低油水界面力合体系比AS二元体系能产生更低的界面力。这可能是由于聚合物尤其是聚丙烯酰胺能够保护外表活2.流度控制.v..有研究报导，碱和活性剂的存在，可使局部水解聚丙烯酰胺的增稠能力变差，体系视粘度损氢氧化钠〔NaOH〕等一类强碱的应用，使碱耗不再成为严重问题。假设使用具有中等pH的缓冲碱性剂和聚合物的吸附、滞留损失，保证这类三元体系在经济上可行。因为有碱存在时，溶液pH值较NaCl为0.019mg/100g岩石；而经NaHCO3预冲洗后的吸附量为0.005mg/100g岩石，减少了74%；生物聚合物在有NaCl活性剂及聚合物在矿物外表吸附的影响.v..23℃70℃23℃70℃23℃70℃7存在时，1.5小时后有92%被吸附，120小时后，有95%被吸附。但是，在有NaHCO3存在时，1200。S油体一定程度的色谱别离现象。当然，这与地层物性、原油物体系的配方以及注入方式等，都有着密切的关系。实际上，最为重要的是防止碱与活性剂的.v..1.油田中区西部试验区计注活性剂系与原油的界面力到达了mN/m，占88.7%；体系粘度到达16的有234天，占注入时间的mmMpad0%。到1995年6月30日，试验区各井已开场见效。全区综合含水由见效前的88.5%，降到了倍。到1996年11月底，全区累计生产原油62009t，累计增产原油19471t，其中中心井增产原油.