提高采收率技术概况.ppt

1、提高采收率技术概况,主要内容,一、概述 二、化学驱技术 三、调剖技术,提高采收率利用先进的开采技术将已探明的原油储量尽可能多地开采出来。,一、概述1. 提高采收率的重要性,重要性： （1）我国油气资源相对较贫乏 （2）我国石油供求矛盾日益突出 （3）我国油田提高采收率的潜力巨大,（1）我国油气资源相对较贫乏 石油总地质资源量1000亿吨（陆上775，海域225） 按现有技术可采资源量116亿吨。 2001和2002年我国石油探明储量排名第11。 人均占有的石油资源数量仅为世界平均水平的1/6 发现新原油储量的难度越来越大,一、概述1. 提高采收率的重要性,（2）我国石油供求矛盾日益突出 原油产

2、量：2000年1.626亿吨 2001年1.649亿吨 预测：2005年1.70亿吨 2010年1.75亿吨 2015年1.85亿吨 原油缺口预测：2005年9500万吨（2003年进口石油已达1亿吨） 2010年1.37亿吨（约50%） 2015年1.94亿吨（约80%）,对国家的安全和国民经济 的持续发展构成很大的威胁,解决途径： 找新储量； 提高采收率,一、概述1. 提高采收率的重要性,典型油田采收率对比,美国东得克萨斯油田: 原油地下粘度0.93mPa.s 含水80%时,采收率50%, 设计采收率80%,前苏联杜玛兹油田: 原油地下粘度2.5mPa.s 含水82.9%时,采收率49.3

3、%, 设计采收率58%,大庆油田: 陆相沉积, 变异系数0.7, 原油地下粘度9mPa.s, 采收率:30.1%(含水82%), 预测34.8-40%(远低于国外海相沉积油田) 胜利油田: 陆相沉积, 原油地下粘度60-90mPa.s, 采收率: 21.1% (含水89.8%), 27.7%(预测),(3)我国油田提高采收率的潜力巨大,一、概述1. 提高采收率的重要性,我国油田水驱采收率普遍偏低的原因, 油层非均质性严重 （大庆变异系数：0.7左右）, 原油物性差 （高粘、高凝、高含蜡）,水驱波及系数低(0.693),水驱油效率低(0.531),水驱采收率：34.2%,(3)我国油田提高采收率

4、的潜力巨大,一、概述1. 提高采收率的重要性,(3)我国油田提高采收率的潜力巨大,评价覆盖的总地质储量：101.36108吨（各方法之间有重叠）,一、概述1. 提高采收率的重要性,一、影响采收率的因素,油藏采收率的高低与油藏地质条件和开采技术有关,可采储量综合体现了油藏岩石和流体性质与所采取的技术措施的影响,影响采收率的因素,(一)油藏地质因素,油气藏的地质构造形态；,天然驱动能量的大小及类型；,水驱采收率最大，溶解气驱采收率最小；,油藏岩石及流体性质；,岩石的非均质性、流体组成、岩石润湿性、流体与岩石间的作用关系。,主观因素体现了人们对驱油过程的影响能力； 主观因素的实现取决于人们对客观因素

5、的认识程度。,(二) 油田开发和采油技术因素,油气藏开发层系划分；,布井方式与井网密度的选择；,油井工作制度的选择和地层压力的保持程度；,完井方法；,开采工艺技术水平和增产措施；,提高采收率方法的应用规模。,主观因素对油藏开采的作用程度在逐渐增加：,一次采油,二次采油,三次采油 (强化采油),二、波及系数与驱油效率,采收率可以表示为：,其中：,采收率是注入工作剂的体积波及系数与驱油效率的乘积,洗油效率：指在波及范围内驱替出的原油体积与工作剂的波及体积之比,波及系数：指工作剂驱到的体积与油藏总体积之比,(一)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：,流度比

6、,指注入工作剂的流度与被驱原油在未波及区的流度之比。,流度：流体的渗透率与其粘度之比。,水油流度比：,图124 五点法注采单元流度比对波及状况的影响,M1：有较规则的流动前缘，见水波及系数可达70左右；,M2：出现明显的粘滞指进现象，波及系数降低。,油层岩石宏观非均质的影响,实际油层是在水流冲刷过程中沉积形成的,顺水流方向与垂直水流方向的渗透率必然有差异,形成不轨则驱动前缘,油井会过早水淹，油藏留下一些“死油区”,按开采阶段分类,一次采油,二次采油,三次采油,按开采特点分类,天然能量开采,强化采油 (提高采收率) Enhanced Oil Recovery EOR,补充地层能量开采,一、概述2

7、. 提高采收率方法及分类,一、概述2. 提高采收率方法及分类,EOR 方 法,化 学 驱,气 驱,热力采油,微生物采油,物理采油,一、概述2. 提高采收率方法及分类,化 学 驱（Chemical flooding） 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。,一、概述2. 提高采收率方法及分类,化学驱的基本特点,1.高盐敏性（矿化度 限制较严）,2.化学剂损失严重,3.化学剂成本一般较高,一、概述2. 提高采收率方法及分类,主要化学驱方法及比较,一、概述2. 提高采收率方法及分类,气驱（Gas

8、 flooding） 凡是以气体作为主要驱油介质的采油方法统称为气驱。,一、概述2. 提高采收率方法及分类,主要的气驱方法,气 驱,CO2 驱,轻 烃 驱,氮 气 驱,烟道气驱,CO2 混 相 驱,CO2 非混相驱,液化石油气混相驱,富气混相驱,干气驱,一、概述2. 提高采收率方法及分类,热力采油（Thermal recovery） 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。,一、概述2. 提高采收率方法及分类,主要的热力采油方法,热 力 采 油,注 蒸 汽 注热水,火烧油层,电 加 热 电磁波加热,蒸汽吞吐,蒸 汽 驱,热流体法,化学热法,物理热法,一、概述2. 提高采收率方

9、法及分类,微生物采油,微生物吞吐,微 生 物 驱,微生物采油（Microbial Enhanced Oil RecoveryMEOR） 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。,一、概述2. 提高采收率方法及分类,声 波,电、磁场,物理采油,物理采油 利用物理场作用于油藏和油藏中的流体，用以改善油水的流动特性，提高原油采收率的一类开采方法。,一、概述3.我国提高采收率技术发展动态,起步: 60年代初 发展高峰: 80年代初,1982年, 32个主力油田EOR方法初选 化学驱 “七五” “八五” “九五” 国家重点科技

10、攻关,至“八五”末(86-95)形成聚合物驱10大配套技术,（1）聚合物驱,采收率: 10%,先导性试验 工业性矿场试验 工业化应用,1吨聚合物干粉增油140-200吨原油,聚合物驱效果,一、概述3.我国提高采收率技术发展动态,“八五”末: 6个油区25个油田,区块工业化应用 建成168万吨生产能力,“九五”: 聚驱列入陆上油田生产计划,目前: 大庆油田聚合物驱产量1000万吨年,聚合物驱规模,一、概述3.我国提高采收率技术发展动态,（1）聚合物驱,“七五” 表面活性剂驱油技术 “八五” ASP复合驱油技术研究,（2）化学复合驱,先导性矿场实验区 5个,“九五” 复合驱配套技术研究,一、概述3

11、.我国提高采收率技术发展动态,我国的化学驱不论其规模, 年增产原油量, 技术的系统完善配套上均属国际领先,预计: 2010年化学驱增产油量占全国陆上油田总产量的15%,一、概述3.我国提高采收率技术发展动态,二、化学驱技术,1. 我国几种主要的化学驱技术简介 2. 化学驱技术应用中的几个关键问题 3. 化学驱若干新技术简介, 聚合物驱 ASP三元复合驱 泡沫复合驱,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,聚合物驱技术,（1） 聚合物在油藏中的稳定性与滞留 （2） 聚合物驱油的主要机理及影响因素 （3）聚合物驱方案设计中的几个问题,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,

12、二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,聚合物驱技术,聚合物驱油机理,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,聚合物驱技术,（1） 聚合物在油藏中的降解与滞留,降 解,机械降解,化学降解,生物降解,聚合物驱技术,（1） 聚合物在油藏中的稳定性与滞留,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,机械降解,在高剪切作用下，聚合物分子承受过大的剪切力而被剪断,主要发生于： 配制系统

13、注入系统 炮眼 注入井附近油层,聚合物驱技术,（1） 聚合物在油藏中的稳定性与滞留,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,化学降解,氧化作用或自由基化学反应是化学降解作用的最重要的来源 措施：除氧,生物降解,聚合物分子被细菌或受酶控制的化学过程而破坏。 措施：杀菌研制新型杀菌剂,聚合物驱技术,（1） 聚合物在油藏中的稳定性与滞留,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,滞 留,吸 附,机械捕集,水动力滞留,聚合物驱技术,（1） 聚合物在油藏中的稳定性与滞留,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,溶液分子在固体表面的吸附,物理吸附,化学吸附,静电力、氢键

14、被吸附物分子 表面,化学反应 被吸附物分子 表面,聚合物吸附的主要机理,聚合物驱技术,（1） 聚合物在油藏中的稳定性与滞留,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,聚合物吸附的评价方法,静态吸附,动态吸附,聚合物驱技术,（1） 聚合物在油藏中的稳定性与滞留,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,机械捕集,基本概念：聚合物溶液流经复杂的微孔隙时，某些较大尺寸的分子被捕集在狭窄喉道处（与过滤现象类似）。,水动力滞留,基本概念：岩心中随流速变化而改变的那部分滞留量。,实验现象：流速由3m/d增至10.3m/d,聚合物产出浓度下降滞留量增加 流速由10.3m/d降回3m/d,

15、聚合物产出浓度回升至注入浓度（400mg/l),聚合物驱技术,（2）聚合物驱油主要机理及适应性,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介, 聚合物驱主要机理,改善流度比,调剖效应,微观驱油效率,聚合物驱技术,（2）聚合物驱油主要机理及适应性,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,流度比: M 指进,舌进 波及系数 M 指进,舌进 波及系数,改善流度比,聚合物驱技术,（2）聚合物驱油主要机理及适应性,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,室内模拟：非均质岩心中，聚合物溶液的波及范围扩大到了水未波及到的中低渗透层。 矿场取心资料也有同样的结果,调剖效应,聚合物

16、驱技术,（2）聚合物驱油主要机理及适应性,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,提高微观驱油效率 聚合物溶液的粘弹性有利于驱替油藏孔隙滞留区内的残余油 聚合物溶液的弹性效应有利于驱替孔喉残余油滴 聚合物溶液的弹性效应有利于扩大微观波及体积 聚合物溶液有利于提高对壁面油膜的驱替,聚合物驱技术,（2）聚合物驱油主要机理及适应性,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,驱油用聚合物的基本要求,良好的水溶性,明显的增粘性,良好的化学稳定性,较强的抗剪切性,良好的抗吸附性,良好的多孔介质传输性,价格低廉、货源充足,聚合物驱技术,（2）聚合物驱油主要机理及适应性,二、化学驱技术

17、1. 我国几种主要的化学驱技术简介,油层条件的适应性,油藏的几何形状和类型 （不适用裂缝、孔洞油藏）,适应于沙岩、不含或少含泥岩,原油粘度：550mPa.s,油层温度：低于70,地层水：矿化度 较低,聚合物驱技术, 聚合物溶液注入时机 聚合物用量与分子量 聚合物溶液注入方式 注入水水质 井网井距,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,（3）聚合物驱方案设计中的几个问题, 聚合物溶液注入时机 过晚含水过高，影响产量； 油藏非均质性加剧，效果变差 过早损失低成本开采期，影响总体经济效益,聚合物驱技术,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,（3）聚合物驱方案设计中的几个问

18、题, 聚合物用量与分子量 分子量的确定 高分子量之利：增粘效果好，阻力系数和残余阻力系数高，波及体积大。 高分子量之弊：注入困难，剪切降解严重，驱油性能损失严重。,模拟实验,聚合物驱技术,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,（3）聚合物驱方案设计中的几个问题, 聚合物用量与分子量 用量的确定 聚合物用量大采收率增大，但增大的幅度减缓，吨聚产油量下降，总体经济效益下降。 聚合物用量过小采收率低,聚合物驱技术,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,（3）聚合物驱方案设计中的几个问题, 聚合物溶液注入方式 在油层注入能力允许的情况下，聚合物浓度越高提高采收率幅度越大。非

19、均质性严重的油层，宜于采用高浓度段塞。 以往普遍认为，为防止后续注水突进，应采用依次降低浓度的“阶梯型”注入方式。但最近研究表明，这种“阶梯型”注入方式只有在聚合物段塞足够小才能起到保护和防止突进的作用。否则，阶梯段塞不仅起不到应有的效果，甚至会降低聚合物驱的增油效果。,聚合物驱技术,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,（3）聚合物驱方案设计中的几个问题, 注入水水质 目前措施：低矿化度水配制聚合物溶液 在聚合物段塞前后注低矿化度水保护段塞 发展方向：研制适应性强的聚合物（污水、高盐、高Ca+2 Mg+2）,聚合物驱技术,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,（3

20、）聚合物驱方案设计中的几个问题, 注聚合物的井网井距选择 井网：采用数值模拟与物理模拟相结合的方法进行优化 井距：聚合物在油层中的稳定性。井距大，注入速度低，聚合物在油层中停留的时间长，粘度下降幅度 注入井的注入压力限制。井距大，单井注入强度大，注入压力高。注入能力 油层的破裂压力。 综合经济效益的限制。井距过小，钻井费用增高。,聚合物驱技术,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,（3）聚合物驱方案设计中的几个问题,大庆油田中区西部试验 复合体系配方：0.3%B-100+Na2CO31.25% +1200mg/L(1275A) 注入量：累计注活性剂180 t；碱剂 653 t；聚

21、合物103t 全区综合含水：88.5%降至 73.3% 提高采收率：全区16.6%，中心井21.0%,ASP三元复合驱技术,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,（1）ASP三元复合驱矿场试验, 大庆油田杏五区试验区 复合体系配方：0.3%ORS-41+1.2%NaOH+1200mg/L(1275A) 累计注ASP 0.378PV 4口油井：产量由12t增至67t；累计增油13102t 综合含水由96.9%降至80.7% 提高采收率 23.1%,ASP三元复合驱技术,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,（1）ASP三元复合驱矿场试验,1996年，大庆油田 ASP三

22、元复合体系气体泡沫复合体系 在变异系数为0.72的非均质模型中，采收率与三元复合驱相比增幅一般为10%左右。 基础研究工作 两个矿场试验。,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,泡沫复合驱技术,泡沫驱对非均质油藏的适应性,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,泡沫复合驱技术,已经取得的室内研究成果和大庆油田矿场试验结果表明，泡沫复合驱是一项非常有前景的提高采收率技术。,观察所有实验过程及结果可知，凡是效果较好的实验均未发现气窜；而效果较差的实验则有明显的气窜。这说明在实际油藏驱油过程中保持泡沫体系的稳定性、防止气窜是泡沫复合驱成败的关键。,二、化学驱技术 1. 我国

23、几种主要的化学驱技术简介,泡沫复合驱技术,关键的技术难点： 注入困难 泡沫体系在油藏深部的稳定性,二、化学驱技术 1. 我国几种主要的化学驱技术简介,泡沫复合驱技术,饱和油,Vk=0.72,水=35.7%,Vk=0.72 水+聚=36%+12.1%,Vk=0.72水+三元=38.9%+17.4%,Vk=0.5 水+泡沫=32.7%+25.2%,Vk=0.72 水+泡沫=36.9%+39.1%,Vk=0.72 水+泡沫=38%+30%,1）化学剂及其驱油性能的损失 2）注入压力与注入能力,二、化学驱技术 2. 化学驱技术应用中的几个关键问题,1）化学剂及其驱油性能的损失,（1）聚合物溶液视粘度的

24、损失,实例：大庆中区西部葡 层试验区,位 置 视粘度损失 配制 泵 10% 泵 注入井口 20% 注入井口距注入井30m的取样井 30% 取样井 距注入井106m的采出井 10%,二、化学驱技术 2. 化学驱技术应用中的几个关键问题,1）化学剂及其驱油性能的损失,（1）聚合物溶液视粘度的损失,室内模拟实验结果,在油藏深部驱油所需要的聚合物溶液流度控制能力绝大部分（60%）损失在配注系统和注入井附近的无效驱油区内。,二、化学驱技术 2. 化学驱技术应用中的几个关键问题,1）化学剂及其驱油性能的损失,（2）活性剂在油藏中的损失, 吸附滞留,在距注入端约20%的井距内，活性剂的损失达到80%，碱与聚

25、合物的损失也分别达到14.5%和12%。显然，驱油剂性能在油藏中的损失非常严重。,二、化学驱技术 2. 化学驱技术应用中的几个关键问题,1）化学剂及其驱油性能的损失,（2）活性剂在油藏中的损失, 沿高渗层位的无效运移,含活性剂的溶液在油藏中优先在高渗透层位与条带中流动，即使由于聚合物的存在可以扩大波及体积，但仍然难以避免大部分化学剂沿原有的渗流通道向油井运移，所经之处残余油饱和度一般很低，这部分活性剂无法充分发挥其应有的驱油能力。,二、化学驱技术 2. 化学驱技术应用中的几个关键问题,2）注入压力与注入能力,注入压力升高注入能力下降,注入液表观粘度增大 聚合物的滞留、堵塞,注入困难 套损严重,

26、二、化学驱技术 2. 化学驱技术应用中的几个关键问题,2）注入压力与注入能力,目前的主要措施及思路：,近井地带改造压裂、深穿孔 化学解堵酸化,问题： 见效率低 有效期短（一个月左右）,二、化学驱技术 2. 化学驱技术应用中的几个关键问题,2）注入压力与注入能力,平均有效期不足2个月 不少井压裂后基本上没有见效,油层改造压裂效果分析,二、化学驱技术 2. 化学驱技术应用中的几个关键问题,2）注入压力与注入能力,化学解堵酸化效果分析,统计49口井化学解堵资料： 平均有效期约31天 有效期1个月10口（20.4%）,二、化学驱技术 2. 化学驱技术应用中的几个关键问题,2）注入压力与注入能力,二、化

27、学驱技术 2. 化学驱技术应用中的几个关键问题,1）驱油表面活性剂研究进展概况 2）弱碱低碱复合体系用表面活性剂,二、化学驱技术 3. 化学驱若干新技术简介,1）驱油表面活性剂研究进展概况,目前认为可用于复合驱的活性剂种类： 石油磺酸盐 烷基苯磺酸盐 石油羧酸盐及植物羧酸盐 木质素磺酸盐 烷基芳基磺酸盐 -烯烃磺酸盐 非离子表面活性剂 生物表面活性剂 其他新型表面活性剂,二、化学驱技术 3. 化学驱若干新技术简介,1）驱油表面活性剂研究进展概况,目前认为可用于复合驱的活性剂种类： 石油磺酸盐 烷基苯磺酸盐 石油羧酸盐及植物羧酸盐 木质素磺酸盐 烷基芳基磺酸盐 -烯烃磺酸盐 非离子表面活性剂 生

28、物表面活性剂 其他新型表面活性剂,已用于 矿场试验,已用于 矿场试验,已用于 矿场试验,已用于 矿场试验,已用于 矿场试验,二、化学驱技术 3. 化学驱若干新技术简介,1）驱油表面活性剂研究进展概况,目前认为可用于复合驱的活性剂种类： 石油磺酸盐 烷基苯磺酸盐 石油羧酸盐及植物羧酸盐 木质素磺酸盐 烷基芳基磺酸盐 -烯烃磺酸盐 非离子表面活性剂 生物表面活性剂 其他新型表面活性剂,用于泡沫驱 矿场试验,二、化学驱技术 3. 化学驱若干新技术简介,1）驱油表面活性剂研究进展概况,（1）非离子型与离子型表活剂的复配 在石油工业中主要以阴离子非离子表活剂复配 例：在直链烷基苯磺酸盐（LAS）中加入聚

29、氧乙烯十二烷基醇醚能够明显地降低其CMC值，抗硬水、抗盐能力都明显提高。 对复合体系表面张力、CMC等性质研究指出，阴离子-非离子体系的表面张力降低和CMC降低都很明显协同效应较明显。,不同类型表面活性剂的复配,复配活性剂组分间协同效应机理在溶液中生成了混合胶束 在非离子剂中，聚氧乙烯链短时易生成混合胶束，链长则易生成以各组分为主的胶束。这一机理已得到核磁共振分析结果的支持。,二、化学驱技术 3. 化学驱若干新技术简介,1）驱油表面活性剂研究进展概况,（2）阴离子和阳离子表活剂的复配 传统认识：具有相反电荷的阴离子和阳离子剂共存，会生成它们的盐，使阴、阳离子剂的作用相互抵消。 目前阴阳离子活性

30、剂的复配只用于表面活性剂的分离和分析。,不同类型表面活性剂的复配,研究新进展：阴、阳离子剂所生成的盐具有更强的表面活性，它的CMC值比单一阴、阳离子活性剂都要低。 阴阳离子复配生成的盐具有独特的性质，被认为是协同作用最显著的二元表面活性剂复合体系。这一类体系还具有良好的乳化稳定性和泡沫稳定性，其原因被认为是界面络合物分子膜的刚性较强。,二、化学驱技术 3. 化学驱若干新技术简介,2）弱碱低碱复合体系用表面活性剂,针对目前高碱强碱复合体系的问题（结垢、粘弹性损失）开发出了低碱弱碱（Na2CO3）条件下的高效表面活性剂重烷基苯黄酸钠。 主要原料：抚顺炼厂重烷基苯,二、化学驱技术 3. 化学驱若干新

31、技术简介,2）弱碱低碱复合体系用表面活性剂,二、化学驱技术 3. 化学驱若干新技术简介,2）弱碱低碱复合体系用表面活性剂,二、化学驱技术 3. 化学驱若干新技术简介,2）弱碱低碱复合体系用表面活性剂,二、化学驱技术 3. 化学驱若干新技术简介,2002年2月20日,2002年4月11日,2）弱碱低碱复合体系用表面活性剂,二、化学驱技术 3. 化学驱若干新技术简介,2002年2月19日,2002年4月11日,2）弱碱低碱复合体系用表面活性剂,二、化学驱技术 3. 化学驱若干新技术简介,重烷基苯磺酸钠与弱碱（Na2CO3）在低碱浓度（ 0.30.8%）条件下与大庆原油可形成超低界面张力（10-31

32、0-4 mN/m），复合体系的PH8。 研制的新型表面活性剂重烷基苯磺酸钠与ORS等相比，不仅在国产化及价格上，而且在驱油效果上都具备独特的优势。,2）弱碱低碱复合体系用表面活性剂,二、化学驱技术 3. 化学驱若干新技术简介,2活性剂驱,药剂,磺酸盐型,羧酸盐型,非离子阴离子型,降低油水界面张力；,改变亲油岩石表面的润湿性；,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。,聚醚型,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,

33、氢氧化钠(NaOH),硅酸钠（Na2SiO3）,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，形成乳状液和改变岩石润湿性，提高波及系数和驱油效率。,碳酸钠NaCO3,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：碱与原油中的酸性成份反应就地产生表面活性剂，降低相间界面张力和残余油饱和度，添加的表面活性剂与聚合物间的协同效应产生超低界面张力，并扩大低界面张力的碱浓度范围；,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，扩大驱

34、替相的波及体积；,降低化学剂的吸附损失：碱的存在可降低注入的表面活性剂、聚合物等的吸附，提高洗油效率；,另外：复合驱还具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。,图127 混相流体驱油过程的相段分布图,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

35、气混溶，形成良好的混相带。,1.液化石油气驱动法,图128 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。,图128 注富气混相驱油过程,对于地层中原油组分含重质轻组分较多时，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。,3.高压干气驱油法,图128 高压注干气混相驱油过程,4.CO2驱

36、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；,图1211 原油粘度降低比值m/o和压力的关系,图1212 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对付稠油(即在地层条件下脱气原油粘度大于100mPas或相对密度大于0.934的原油)，但也可

37、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,注蒸汽采油是以水蒸气为介质，把地面产生的热注入油层的一种热力采油方法。,分为：蒸汽吞吐和蒸汽驱两种。,(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,图1214 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。,蒸汽驱油藏示意图,蒸汽驱产油示意图,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

38、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,微生物采

39、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。,产生有机酸（表面活性剂），降低界面张力。,驱油机理：,降低原油粘度，代谢产物中的CH4、H2、CO2、H2S等气体使原油体积膨胀，代谢产物与原油互溶（乳化），降低原油粘度。,1. 液膜型微胶囊深部调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术 3. 热化学沉淀调剖技术 4. SAMG高强度深部调堵剂 5. FMCS调剖堵水剂,三、调剖技术,将两种交联反应液中的交联剂以液膜包裹，使之到达油藏深部与聚合物反应。 技术特点： 集单液法和双液法之长于一体 成胶时间和成胶强度可控,三、调剖技术 1. 液膜型微胶囊

40、深部调剖技术,1) 液膜型微胶囊形成机理,液膜型微胶囊结构示意图,三、调剖技术 1. 液膜型微胶囊深部调剖技术,2) 成胶特性,配方1576在45时的成胶特性曲线,三、调剖技术 1. 液膜型微胶囊深部调剖技术,3) 调剖物理模拟实验,三、调剖技术 1. 液膜型微胶囊深部调剖技术,1. 液膜型微胶囊深部调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术 3. 热化学沉淀调剖技术 4. SAMG高强度深部调堵剂 5. FMCS调剖堵水剂,三、调剖技术,封堵窜流通道,定义： 将油藏中所有致使驱油剂（包括水）由注入井向采油井高速流动的通道，如、等，定义为“窜流通道”。 分类： 大(或特大)型孔道、天然和人工裂缝、特

41、高渗透条带、复合型 影响： 驱替介质，如水、聚合物溶液、气等，沿油水井之间的窜流通道突进，致使其波及效率很低,三、调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术,需要研究的问题： 窜流通道的识别与描述开发过程中大孔道形成的机理、变化规律、主控因素；大孔道、裂缝的分布、尺度、连通性 封堵窜流通道的基础研究堵剂运移、封堵窜流通道的机理与规律，堵剂与窜流通道（大孔隙、裂缝）结构的匹配关系，适应性评价 窜流通道的治理针对不同的油藏条件、窜流通道结构及其对调（堵）剂性能的具体要求，开发相应的油藏深部堵水、调剖技术。,封堵窜流通道,三、调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术,1) 凝胶颗粒的性能评价与测试方法, 极限

42、变形压力,极限形变压力： 使凝胶颗粒在特定孔喉中 产生最大变形所需的压力,三、调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术,1) 凝胶颗粒的性能评价与测试方法, 极限变形压力,凝胶颗粒极限形变压力,三、调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术,1) 凝胶颗粒的性能评价与测试方法, 破碎压力,颗粒在孔喉处所受压力值超过 凝胶材料的强度极限，破碎成 若干细小的颗粒，定义该压 力值为破碎压力。,三、调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术,2) 凝胶颗粒与孔喉的匹配性,(1) 基本分析,如果凝胶材料本身的强度较弱，凝胶颗粒在油藏孔隙中运移和封堵过程中很容易破碎，无法对孔隙喉道实施有效的封堵。 如果凝胶材料的强度过高

43、，颗粒尺度与孔隙直径相比过大，颗粒在油藏孔隙中的运移特性较差，难以实施对油藏深部的调剖。 针对具体的油藏，选择适当的凝胶颗粒是非常关键的。为了能够优选凝胶颗粒，必须确定颗粒与油藏孔隙的匹配关系，并据此建立优选的准则。,三、调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术,3)凝胶颗粒的注入性与封堵能力,(1) 注入特性,凝胶颗粒的注入性可以用岩心实验注入调剖剂过程中的压力指数进行评价。压力指数定义为,三、调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术,3)凝胶颗粒的注入性与封堵能力,(1) 注入特性,急剧上升,缓升段,三、调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术,3)凝胶颗粒的注入性与封堵能力,(1) 注入特性,缓升段

44、,缓升段,三、调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术,3)凝胶颗粒的注入性与封堵能力,(2) 封堵能力,以调剖前后岩心渗透率降低程度残余阻力系数来评价凝胶颗粒的封堵能力。,三、调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术,3)凝胶颗粒的注入性与封堵能力,(1) 封堵能力,三、调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术,3)凝胶颗粒的注入性与封堵能力,(1) 封堵能力,急降区,急降区,缓降区,缓降区,岩心各段注水之初残余阻力均较大，但急剧下降。这表明凝胶颗粒对孔喉的封堵多数呈不稳定状态，经注入水冲刷很快脱离封堵位置，致使岩心的渗透率急剧增大。,在阻力系数缓降区，随着注水量的增大，各段残余阻力系数降低的幅度变缓。

45、在油藏中，只有该区域内的残余阻力系数对于改善注入水的波及效率才具有实际意义。,随注水量的增加，残余阻力系数有持续降低的趋势。这说明岩心孔隙中的凝胶颗粒的抗冲刷性较差，其封堵大孔道的稳定性较差。原因：颗粒的附着性差；颗粒破碎。,三、调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术,3)凝胶颗粒的注入性与封堵能力,(3) 残余阻力系数沿程变化,岩心出口端 滞留堵塞,岩心中部(油藏深部) 封堵强度较低,三、调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术,3)凝胶颗粒的注入性与封堵能力,(3) 残余阻力系数沿程变化,岩心出口端 滞留堵塞,岩心出口端 滞留堵塞,技术关键解决两大矛盾: 颗粒材料膨胀倍数与强度的矛盾 颗粒注入性

46、（运移深度）与封堵强度的矛盾,三、调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术,5) 几点结论,在实际调剖堵水施工中（尤其是深部调驱），注入压力不能作为评价堵水调剖效果的唯一依据。 凝胶颗粒调剖剂和后续水段塞的注入压力动态曲线有可能为分析调剖剂在油藏中运移、封堵特征提供非常有价值的信息。,目前研究中使用的凝胶颗粒在油藏孔隙中对孔喉的封堵多数呈不稳定状态，经注入水冲刷很快脱离封堵位置，其抗冲刷性较差。另外，颗粒在其运移过程中很容易破碎成细小的颗粒。这些都会影响调剖的效果和有效期。,实验中使用的凝胶颗粒调剖剂对于油藏孔隙的封堵主要发生在注入井附近地层，进入油藏深部的颗粒其封堵性能远弱于堵塞在注入井附近的颗

47、粒。,调剖剂的颗粒材料性质、液体的携带能力、流量以及流动状态等都是颗粒封堵孔喉的决定性因素。这些因素对于封堵特性的影响一般都是非单调的，而且各因素之间相互关联。在工程应用中，需根据实际情况进行设计。,实验中使用的凝胶颗粒在渗透率级差很大的非均质油藏中具有一定的选择封堵特性，但对特高渗层的封堵强度有限。,凝胶颗粒在油藏孔隙中运移过程中，可以提高对油膜、孔喉残余油滴的驱替效率。,凝胶颗粒深部调剖是一类很有前景的技术，其效果取决于颗粒材料性质、颗粒尺寸、油藏孔隙结构、油层非均质性等综合因素的最佳匹配。,三、调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术,1. 液膜型微胶囊深部调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技

48、术 3. 热化学沉淀调剖技术 4. SAMG高强度深部调堵剂 5. FMCS调剖堵水剂,三、调剖技术,通过注热水或蒸汽预热注水井或生产井周围的高渗透层，然后注入热的饱和化学剂（如SBN溶液）。在油藏温度下的溶解度较注入温度下的溶解度低，则地层的冷却作用将导致孔隙空间内产生固相沉淀，封堵高渗透层孔隙，达到调剖的作用。 SBN微溶于冷水，易溶于热水。结晶后带有10个结晶水，可大幅度降低孔隙体积。,（1）基本原理,三、调剖技术 3. 热化学沉淀调剖技术,（2）对高渗层或大孔道的封堵能力,三、调剖技术 3. 热化学沉淀调剖技术,（2）对高渗层或大孔道的封堵能力,初始渗透率降低百分数达到33%71%，

49、经大量注入水冲刷后，最终仍维持在24%62%。效有效期较长。,三、调剖技术 3. 热化学沉淀调剖技术,1. 液膜型微胶囊深部调剖技术 2. 凝胶颗粒深部调剖技术 3. 热化学沉淀调剖技术 4. SAMG高强度深部调堵剂 5. FMCS调剖堵水剂,三、调剖技术,SAMG调堵剂是针对具有窜流通道或非均质性极强、高矿化度（尤其是 Ca+、Mg+离子含量高）油藏而开发的深部调堵剂。该调堵剂以接枝共聚物、有机复合交联剂、引发剂为主要成分。这种堵水调剖剂的耐盐性好、材料强度高，与岩石的胶结强度高，具有良好的注入性和注入选择性。室内实验封堵调剖效果很好。,三、调剖技术 4. SAMG高强度深部调堵剂, 成胶时间。SAMG的成胶时间因体系组成的不同而不同；另外，油藏温度不同，相同的体系组成条件下成胶时间也是不同的，最长可控制在80小时左右。40时成胶时间大于48小时；60时成胶时间20小时左右。另外，还可根据实际需要，通过调整配方，控制成