提高采收率方法概述

1、提高采收率方法概述提高采收率方法概述提高采收率的定義為除了一次采油和保持地層能量開采石油方法之外的其他任何能增加油井產(chǎn)量，提高油藏最終采收率的采油方法。EOR方法的一個顯著特點是注入的流體改變了油藏巖石和（或）流體性質(zhì)，提高了油藏的最終采收率。EOR方法可分為四大類，即化學驅、氣體混相驅、熱力采油和微生物采油。其中化學驅進一步分為聚合物驅、表面活性劑驅、堿驅和復合驅（聚合物一表面活性劑驅，聚合物一表面活性劑一堿三元復合驅，表面活性劑一氣體泡沫驅，聚合物一泡沫驅等）。氣體混相驅可分為二氧化碳驅、氮氣驅、姓:類氣體驅（干氣驅和富氣驅）以及煙道氣驅；熱力采油方法可分為蒸汽吞吐、蒸汽驅、火燒油層等；微

2、生物采油方法可分為微生物驅、微生物調(diào)堵及微生物降解原油等方法。一、氣體混相驅氣體混相驅的目的是利用注入氣怵能與原油達到混相的特性，使注入流體與原油之間的界面消失，即界面張力降低至零，從而驅替出油藏的殘余油。氣體混相驅按混相機理可分為一次接觸混相驅和多次接觸混相驅。按注入氣體類型可分為爛類氣體混相驅（如LPG段塞驅、富氣驅、貧氣驅）和非姓:類氣體混相驅（如CO2驅和N2驅）0（一）LPG段塞混相驅液化石油氣（簡稱LPG）段塞混相驅是指首先注入與地下原油能一次接觸達到混相的溶劑段塞，如LPG、丙烷等，然后注入天然氣、惰性氣體或水。LPG段塞混相驅工藝中水段塞是用來控制流度、提高波及效率的）。一般來

3、說，LPG段塞尺寸約為10%15%孔隙體積，而后續(xù)的天然氣或水的段塞尺寸就非常大。LPG段塞混相驅非常有效。注入的LPG段塞與原油達到混相后，殘余的油滴及可動油都可能被采出，因此這種方法的采收率較高。止匕外，混相壓力低、適應性強等都是LPG段塞混相驅的優(yōu)點。但是，LPG段塞混相驅的成本高以及波及效率低等因素限制了該方法的應用。（二）富氣混相驅富氣是富含丙烷、丁烷和戊烷的爛類氣體。富氣混相驅是指往油層中注入富含C2-C6中間組分的燒類氣體段塞，然后再注入干氣段塞，通過富氣與原油多次接觸達到混相來提高采收率的方法。注入富氣與原油接觸時，注入氣中的C2-C6組分凝析而進入油相，形成一個由C2C6富氣

4、和原油的混相帶，如果注入的富氣能保證足夠的量時，混相帶就會向前不斷地把油推向生產(chǎn)井。由于富氣成本要比干氣高，因此通常是富氣段塞后緊接的是干氣。盡管富氣驅的成本低于LPG段塞驅，但是要求的混相壓力相對較高。富氣驅的優(yōu)點是基本上能完全驅替油層內(nèi)所接觸的殘余油，而且一旦混相帶被破壞能后自身修復，重新獲得混相。但是，富氣驅仍然成本較高，而且重力超覆、粘性指進現(xiàn)象嚴重，波及效率較低。（三）高壓干氣溫相驅干氣是甲烷含量超過85%的天然氣。高壓于氣混相驅是指在高壓下將甲烷為主的于氣連續(xù)地注入到油層，通過于氣與原油多次接觸達到溫相的驅替過程。注入的干氣與原油多次接觸后形成了一個由富含C2-C6的氣體與原油的混

5、相帶。這種方法不象富氣驅是通過富氣中C2C6中間組分凝析到原油中而達到混相，而是干氣從原油中抽提出中間組分加富自己，使注入氣體的組成和與之相接觸的原油的組成接近，從而達到混相。如果原油中富含C2-C6組分，而且地層壓力很高，干氣驅才能是混相驅。高壓干氣驅方法的優(yōu)點在于成本低，干氣可循環(huán)注入。但是，高壓干氣驅的注氣壓力要求很高，對注入設備和原油的組成要求很嚴，因此其適用性較差。止匕外，重力分界效應較嚴重，尤其是在非均性油藏中更為突出。（四）CO2驅CO2驅是指注入的CO2段塞通過降低原油粘度、膨脹原油體積，以及多次接觸混相等機理提高油藏采收率的方法。在中等壓力下注入的CO2開始與原油接觸時，并不

6、能立即達到混相，但可以形成一個類似于干氣驅的混相前緣，C2-C6抽提原油中大量的C2-C6組分達到混相。但是在高壓下，CO2有時又類似于富氣驅，CO2可以溶解于原油中，相當于富氣驅的中間組分凝析到原油中那樣。在CO2段塞前緣是CO2一原油混相帶，其中富含C2-C6組分。為了控制C2-C6驅的流度，通常采取CO2一水交替注入方法。一般注入的CO2段塞尺寸為12%40%孔隙體積，后面接著注入的是泡沫或水。因為CO2泡沫或水一氣交替注入可以大大地降低流度比，提高注入流體的波及效率。相對來說，CO2驅在低壓下能夠達到混相，比高壓注干氣方法的應用范圍更廣，但受到CO2資源量的限制，除非存在大型天然的CO

7、2氣藏。此外，CO2驅會帶來嚴重的腐蝕、結垢、瀝青沉積等問題。盡管如此，CO2驅仍是應用最廣的氣體混相驅方法，在提高采收率方法中占有顯著的位置。（五）N2驅N2混相驅與高壓干氣驅類似，是指注入N2與原油通過多次接觸達到混相的一種EOR方法。注入的N2與原油接觸，抽提原油中的C2-C6中間組分，而使N2自身不斷地富化，接近原油的組成，從而達到動態(tài)混相。在N2驅時，除了混相驅機理外，N2的重力排驅及保持油藏壓力效應均有助于提高采收率。N2驅要求原油中必須含有足夠的C2-C6中間組分，而且地層壓力較高，因此，N2驅適應于高壓輕質(zhì)油藏。N2驅成本低，氣源來源于空氣，其成本是天然氣的1/4,是CO2的1

8、/31/2。N2氣源還可以從煙道氣中獲得，從而緩解環(huán)境壓力，變廢為寶。但是，N2驅混相的條件較為嚴格，只有在高壓、輕質(zhì)油藏，才能達到混相。在相同條件下，N2與原油達到混相所需的壓力比CO2和富氣高得多。止匕外，煙道氣可以產(chǎn)生嚴重的井下管柱腐蝕問題。二、熱力采油方法熱力采油是指將熱量引入油層、降低原油粘度，從而提高采收率的方法，包括蒸汽吞吐、蒸汽驅、火燒油層等方法。熱水驅也屬于熱力采油范圍，它是蒸汽驅的一個特例，即蒸汽干度為零的蒸汽驅。1 .蒸汽吞吐蒸汽吞吐是指將蒸汽注入單井后，關井一段時間，注入蒸汽攜帶的熱量傳給油層，加熱地下原油，然后開井生產(chǎn)的周期性注蒸汽過程。這種注蒸汽、關井、生產(chǎn)過程可重

9、復多個周期。隨著吞吐周期的增加，油井增產(chǎn)效果越來越差，直到最后吞吐轉為蒸汽驅。在蒸汽吞吐中，原油的熱降粘、熱膨脹、蒸汽的閃蒸與抽提都對增加稠油油井產(chǎn)量有貢獻。由于蒸汽吞吐加熱油層范圍有限，因而蒸汽吞吐的最終采收率低，一般為10%左右。為進一步提高稠油油藏采收率，蒸汽吞吐之后進行蒸汽驅采油。止匕外，在深井中，由于熱損失量大，蒸汽吞吐受到一定的限制。蒸汽吞吐是投資少、見效快的一種EOR方法，也是進入工業(yè)化應用的EOR方法。2 .蒸汽驅蒸汽驅是指將蒸汽從注入井注入到油層，蒸汽將稠油變稀并推向生產(chǎn)井的一種熱采方法。蒸汽驅提高原油采收率的機理有原油的粘度降低、受熱膨脹、蒸汽蒸儲、汽驅以及相對滲透率和潤濕

10、性改變等。在地層中注入的蒸汽干度達到零時，蒸汽驅變?yōu)闊崴?。蒸汽驅中最大的問題是蒸汽超覆和提前突破。由于蒸汽與原油的密度差、垂向滲透率非均質(zhì)性以及平面非均質(zhì)性導致蒸汽沿油層上部竄進和沿高滲透帶提前在生產(chǎn)井中突破，導致低的波及體積，降低了蒸汽驅稠油采收率。因此，在蒸汽驅中流度控制技術已變得越來越重要。盡管人們已采用了蒸汽泡沫技術，但效果并不是很好。止匕外，蒸汽發(fā)生器排放污染、結垢、熱效率不高也是蒸汽驅所遇到的問題。盡管如此，蒸汽驅已成為最有吸引力的EOR方法，也是已進入工業(yè)化應用階段的EOR方法。蒸汽驅的采收率可達50%60%。蒸汽前緣為蒸汽凝結的熱水和熱油，熱水前緣是原始油帶。3 .火燒油層火

11、燒油層是通過注入空氣(或氧氣)與地層原油接觸，采用人工井底點火或油層自發(fā)點火后，油層中部分重質(zhì)原油作為燃料，產(chǎn)生的熱量和燃燒產(chǎn)物用以降低原油粘度、膨脹原油體積、驅動地層原油從而達到提高采收率的目的?；馃蛯优c蒸汽驅的最大區(qū)別在于火燒油層是在油層內(nèi)產(chǎn)生熱量，而不是象蒸汽驅那樣在地面產(chǎn)生熱量?；馃蛯拥臋C理非常復雜，除了蒸汽驅的機理外，還包括原油就地熱裂解和燒類況相驅等?；馃蛯拥募夹g進一步可分為干式正向燃燒法、反向燃燒法和聯(lián)合熱驅(濕式燃燒)3種方法。(1)干式正向燃燒法靠近注入井的是空氣區(qū)，空氣區(qū)前為燃燒前緣，該區(qū)內(nèi)的溫度可達700C。燃燒前緣的前面是蒸發(fā)區(qū)，主要包括蒸發(fā)的輕質(zhì)爛類、蒸汽以及余

12、下的焦碳。在冷凝區(qū)內(nèi)，是可動的熱油和冷凝的輕姓:以及熱水等。冷凝區(qū)前為富集油帶，隨著空氣的不斷注入，集油帶將不斷地向生產(chǎn)并推進，直到產(chǎn)出地面。于式正向燃燒法的熱效率很高，大大超過蒸汽驅，而且可以從生產(chǎn)井直接獲得部分輕質(zhì)油。但是，油層燃燒后剩余了大量的熱量，降低了熱量利用率，火燒油層的燃燒前緣難于控制，采油設備的腐蝕、壓縮空氣的成本以及產(chǎn)出氣中存在有害氣體都是火燒油層的限制因素。(2)反向燃燒反向燃燒是指空氣從注入井注入，而點火在生產(chǎn)井進行，燃燒前緣逆向注氣方向移動的火燒油層方法。反向燃燒可以彌補正向燃燒中靠近生產(chǎn)井的原油難于流動的缺陷，可以開采超稠原油。它與正向燃燒的一個區(qū)別在于燃燒的是相對較

13、輕的爛類，而不是像正向燃燒那樣燃燒的是相對較重的爛類。(3)聯(lián)合熱驅聯(lián)合熱驅是干式正向燃燒與水驅結合的一種熱采方法。這種方法最大的優(yōu)點在于可充分利用油層火燒后殘余的熱量，使熱能利用率達到最高限度。聯(lián)合熱驅還可以避免高溫帶進入生產(chǎn)井，損壞生產(chǎn)井管柱，緩解于式正向燃燒中的腐蝕問題。三、化學驅化學驅是指通過在注入水中加入聚合物、表面活性劑、堿等化學劑，改變驅替流體與油藏流體之間的性質(zhì)，達到提高采收率目的的方法。化學驅可進一步分為聚合物驅、表面活性劑驅、堿驅以及復合驅（如聚合物一膠束、聚合物一堿、聚合物一堿一表面活性劑、表面活性劑一氣體等）等方法?；瘜W驅既可以改變油水界面張力，也可以降低流度比。因此從

14、理論上來說，化學驅可以大幅度提高原油采收率，降低殘余油飽和度。但實際應用中由于化學劑成本較高，這種方法的應用也受到一定限制。（一）聚合物驅聚合物驅是一種流度控制技術，是指在注入水中加入少量的聚丙烯酸胺或生物聚合物黃胞膠來提高水相粘度，降低水相滲透率，從而改善水驅油流度，提高波及效率的一種EOR方法。在聚合物驅中，聚合物濃度一般為3001500mg/L,g塞尺寸為0.10.4孔隙體積。聚合物驅可提高采收率5%15%。聚合物段塞的流動可以改善粘性指進和看進現(xiàn)象，提高平面和縱向波及系數(shù)。由于聚合物在高溫和高礦化度的油藏條件下的穩(wěn)定性較差，抗剪切性能弱，因此，聚合物驅的應用也受到了一定的限制。目前有一

15、種改進聚合物驅的方法，它是在注入聚合物溶液中加入非常少量的弱交聯(lián)劑，以提高聚合物溶液的穩(wěn)定性，拓寬聚合物驅的應用范圍。聚合物驅是化學驅中已進入工業(yè)應用階段的EOR方法。（二）表面活性劑驅表面活性劑驅是將表面活性劑（通常是石油磺酸鹽）加入到注入水中，通過降低油水界面張力提高驅油效率的一種EOR方法。根據(jù)加入表面活性劑量以及在地下形成的體系性質(zhì)，表面活性劑驅可分為活性水驅和膠束驅。在活性水驅中，加入的表面活性劑量較小，油水界面張力下降的幅度不是很大，通過活性水的潤濕孔喉，降低界面張力以及乳化原油機理，降低殘余油飽和度。由于表面活性劑在巖石表面的吸附，使的損失加大，驅油效果也變差。因此活性水驅的成本

16、相應增大。膠束驅又稱微乳液驅，是指將表面活性劑、醇類助劑以及電解質(zhì)加入注入水中，在地下形成膠束溶液驅替原油的EOR方法。由于膠束溶液具有增溶油的特性，它與油層原油接觸后，可形成混帶，油水界面消失，可以大幅度地提高采收率。通常膠束驅與聚合物驅聯(lián)合使用，即在膠束段塞后緊接著一個聚合物段塞，以保護膠束段塞不被后續(xù)注入水所破壞。膠束一聚合物段塞驅具有很高的驅油效率和波及效率，但注入化學劑成本限制了該方法的應用。（三）堿水驅堿水驅是把堿類物質(zhì)，如氫氧化鈉、硅酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化較加入水中注入地層，通過堿與原油中的酸性組分就地生成表面活性劑，降低界面張力、乳化原油、溶解油水界面上的剛性界面膜、改

17、變巖石潤濕性等機理，降低殘余油，從而達到提高采收率的目的。在堿水驅中，正確地選擇油藏原油的性質(zhì)是至關重要的。堿水驅機理要求原油必須具有一定的酸值，一般認為原油酸值大于0.5mg（NaOH）/g（原油）時,堿水驅效果較好。而原油酸值處于0.20.5mg（NaOH）/g（原油）之間的原油需進一步的評價。堿水驅中的堿耗和流度控制是非常重要的。堿水驅通常與聚合物驅聯(lián)合使用，可以改善流度比。降低堿耗的方法是先注入一個犧牲段塞，然后再注入堿水。堿水驅既可以用于輕質(zhì)油藏也可以用于重質(zhì)油藏，只要原油具有一定的酸值就可以實施堿水驅。由于堿的吸附損失與粘土含量有關，所以堿水驅適合于低粘土含量的油藏。堿水驅是化學驅

18、中成本最低的一種，與聚合物驅復合可以降低殘余油和增大波及效率。（四）堿一表面活性劑一聚合物三元復合驅在堿驅時由于原油的酸性組分含量不是很高，就地生成的表面活性劑量有限不能達到超低界面張力（小于10-3mN/m）,而且單獨使用堿水驅時，堿耗損失常大。在表面活性劑驅中低濃度的表面活性劑很難達到超低界面張力，而加入一的堿后，可以大大地降低表面活性劑的用量。這種堿一表面活性劑降低界面張力協(xié)同效應結合聚合物流度控制的能力，就形成了一種新的提高采收率技術堿表面活性劑一聚合物三元復合驅。由于三元復合體系能夠使油水界面張力降低至10-3mN/m以下，能夠獲得很的驅油效率，其中聚合物可以增加體系的粘度，提高波及

19、系數(shù)，因此三元復合驅采收率是化學驅中最高的。室內(nèi)物理模擬結果認為，三元復合驅可提高水驅采收的20%。但是三元復合驅的化學劑成本很高。在目前的油價和化學劑價格下，難進入工業(yè)應用階段。四、微生物采油微生物采油是利用微生物及其代謝產(chǎn)物增加油井產(chǎn)量，提高油藏原油采收率一種石油開采技術。微生物采油中應用的微生物是經(jīng)過嚴格的篩選和培養(yǎng)的，要注入的微生物在油藏條件（高溫、高壓。高礦化度）下具有迅速的生長、繁殖、謝功能。在油藏中，依靠微生物及其代謝產(chǎn)物（酸、氣體、表面活性劑、生物聚物等），能夠改變油藏巖石孔隙結構及表面性質(zhì)、油藏原油性能，從而達到提高及效率，降低殘余油的目的。根據(jù)微生物采油的應用工藝，微生物采油可以分為微生物驅、微生物調(diào)剖、生物吞吐等方法。微生物驅是利用微生物代謝產(chǎn)物中的生物表面活性劑和生物聚物，提高注入水的波及系數(shù)和降低油水界面張力。代謝產(chǎn)物中的酸、氣體有助于高地層壓力，增大油層滲透率。微生物調(diào)剖是利用微生物本身及代謝產(chǎn)物的生物合物封堵高滲透帶，使注入水分流到低滲透區(qū)，擴大注入水的波及系數(shù)。微生物吐是將微生物及其營養(yǎng)液注入到地層，在關井時間內(nèi)，微生物在生產(chǎn)井近井地帶殖、代謝，產(chǎn)生包括氣體、酸、有機溶劑、生物表面活性劑等代謝產(chǎn)物，在開