提高采收率技术的发展现状与展望

的
产 高驱油效率和采收率。
生
1.
纳
分子沉积膜技术概念
米
MD
膜 纳米膜是以阴阳离子的静电吸附反应特性，
技
通过异性离子体系的交替沉积，制备的层状
术
有序的纳米超薄膜。
的
形
成 纳米膜技术是纳米超薄膜的制备技术。
一、润湿性翻转驱油技术原理
纳米膜的形成 纳米膜技术应用领域 纳米膜驱油技术的产生 纳米膜驱油机理
喇 嘛
4
2.1
甸
3 聚驱后
中
区 西
2
部
1.聚83驱前
聚驱后
1
0
5
7
聚驱前
10 米/天
12.25 15
清
6
水 配
大 庆
5
注
油
田4
聚
合
3
7
25
污水粘度
45
13.5
清水粘度
物 效
胜 利
2
油
果
田1
20
污水粘度
80
清水粘度
好
0
20
40
60
80
对 聚
从实验室岩心实验(EOR 6-10% OOIP)到小井距 试验(EOR 11-12% OOIP)到正常井距的工业化应 用(EOR 12-14% OOIP),聚合物驱油提高采收率
污
水 中 阴
N CH2 RC
阳
N CH2 O
离
CH2CH2 N C R
子
偶
CH3
合 作 用
C12H25 N + CH2
CL-
CH3
污
催化去活处理技术
水
✓ 除去氧化-还原活性物质
配
✓ 提高聚合物稳定性
注
沉降虑清技术
聚
✓ 除去氧化-还原活性物质
合
✓ 除去悬浮物质
物
✓ 成为可排放清水
技
术
聚
聚合物驱后提高采收率是生产面临的重大问题
无表面活性剂 有表面活性剂
1.
纳
纳米MD膜技术特点
米
MD
膜
制备简单，膜厚为纳米级
技
组装过程为平衡态
术
组装不受基体形状和面积的限制
1、三次采油与EOR
2、IOR与EOR ASR
钻加密井、复杂结构井 聚合物驱
开采出可流动油 扩大波及体积
调剖、流体深部转向
蒸汽
IOR
热采 热水
EOR
火烧 CO2
气混相驱
烃
惰性气体
开采出不可 流动油提高 驱油效率
碱
化学驱
表面活性剂 各种复合驱
RI ED
剩余可采储量 15亿吨
我国陆上油田采用常规开采方法 有 2/3 的储量留在地下
提高采收率 %
北一区断西
PI1-4
0.753-0.812
592
13.4
喇嘛甸南块
PI1-2
0.74
644
13.97
杏五中块
PI2
0.63
570
14.6
效聚 果合 及物 一驱 些的 认现 识场
聚合物驱在我国经历了室内研究－ 先导试验－扩大先导试验－工业化 应用试验－工业化应用等五个阶段
在大庆油田、胜利油田、辽河油田、 华北油田。河南油田等开展了聚合 物驱矿场试验，均取得了好效果
中心生产井含水曲线
同
点
工 常规流程 艺
上
存
在 重
短流程
大
调
整
的
可
能
改
耐温耐盐新型聚合物研究聚合物
善
加大聚合物驱调整油藏非均质的力度
聚
合
低温离子交联体系
物
高温化学交联剂
驱
技
污水配注聚合物技术是工业化的核心
术
解决氧化还原降解，盐敏性的问题
研
究
油藏中引起聚合物降粘的因素
降解： 1. 氧化还原降解 >80% 2. 原油中不饱和醛酮
累积采油 31亿吨
不可动用储量 94亿吨
.
品提 品高 种采 11 收 8绿 亿技 吨术 可可 采增 储加 量产
二元复合驱 2%
聚合物驱 24%
三元复合驱 50%
热采 11%
非混相驱 5%
混相驱 8%
主
一类潜力 85.8%
要
1.95108t
化
学
聚合物驱
二类潜力 97.5%
驱
2.9108t
方
法
的
经
济
OP-10
4/9
胜利小井距
NaOH
聚合物
ORS-41 3.0%
4/9
大庆中区西
NaOH 1.2%
聚合物 1500 mg/L
ORS-41 3.2%
1/4
大庆杏五先导
NaOH 1.32%
聚合物 1400 mg/L
ORS-41 3.0%
4/9
大庆杏二扩大
NaOH 1.2%
聚合物 2300 mg/L
石油磺酸盐 3.0%
表面活性剂驱油的主要机理是降低 界面张力,没有考虑润湿性翻转机理
润湿性翻转技术主要考虑润湿性的 变化
目前已研制出: 具备润湿性翻转功能和降低界面
张力的功能的化学剂
润湿性翻转 提高采收率技术
中国石油勘探开发研究院 石油采收率所
汇报内容
一、润湿性翻转驱油技术原理 二、室内研究及适应油藏范围 三、矿场试验 四、润湿性翻转发展方向
合
幅度增加,其原因是:
物
应用大聚合物大分子量在增加,注入水的
驱
矿化度在下降,聚合物溶液的粘度在增加, 分子的粘弹性增加
的
井距越大,井间的层内非均质性越严重，
一
聚合物驱对挖掘由于层内非均质形成的
些
残余油的效果很好，因此，井距增加以 后，增加采收率的潜力变大
认
识
对
采出井受效方向越多，提高采收率幅度 越大，特别注意地层尖灭和有断层地带
阴离子偶合： 1. 阳离子季胺盐 2. 有机胺
盐敏性：金属阳离子引起聚合物分子收缩
污水中氧化－还原降解作用
铁离子氧化还原反应：
Fe 2+ + 1/2O2 = Fe 3+ O.
硫化氢与氧作用： H2S ＋O2 ＝ S ＋H2O ＋O.
原油中不饱和醛酮的作用 HCO-R + O2 = R-CO-OH + O.
高
物驱、调剖
采
收
更先进的技术：不均匀加密、深调与 聚合物驱结合、 水平井与聚合物驱结
率
合
技
开采可采储量的技术
术
分
类
提
三次采油技术 常规技术
高
热力采油、化学驱、气驱、微生物采
采
油技术
收 率
更先进的技术
蒸汽驱与泡沫结合、低碱复合 驱体系、混相气驱、微生物驱油、纳
技
米技术
术
开采残余油的技术
分
类
提高采收率概念的演变
究性剂作为薄膜铺展剂进行了矿场试验,提高采收率
)
1%
润湿性翻转疏导采油技术研究
1996年挪威Rf-Rogaland研究所Jess Milter博士在“胶体界面 化学”杂志发表了一篇文章,报道了在阳离子表面活性剂存在下, 亲油白云岩发生了逆流动方向的自发渗析,可以提高渗析采收率 10-15%.
中国石油大学的高芒来博士在研究纳米膜形成时,使用了一种阳 离子表面活性剂.在用该表面活性剂研究驱油效率时,发现在阳离 子表面活性剂存在下,饱和原油的岩心自吸采收率高,并命名该技 术为分子膜沉积驱油技术(Molecular Deposition)或MD膜技术.
25%-35%
过滤比
<1.5
过滤比
>20
溶解时间 2小时
溶解时间 2小时
单体含量 <0.5mg/l 单体含量 <0.5mg/l
稳定性
杀菌剂 稳定性
/
100mg/l
聚
三个“T”
合
物
93
含水％
与
86
理
79
论
72
认
65
识 的 不
0 287 574 861 1148 1435 1722 2009 2296 2583 2870 时间（天）
聚
的布井方案
合 物
水的粘度只有原油的十五分之一，因此 注水井的注入能力大于采出井的采出能 力，注水井数可以少于采油井数。大规
驱 的
模注聚合物以后，聚合物溶液的粘度为 原油的3-4倍，因此注入井的注入能力会 下降30-50%，注采井数应为一比一左右，
一
否则注入能力会低于采出能力，地层压 力和采油速度下降
要
石油羧酸盐（江汉石油学院）
解
生物表面活性剂（上海有机所）
决
的
✓ 孪连表面活性剂
问
题
表 面 目活前对乳化现象认识不足，无法控制 性油包水乳液 剂 乳 化水复包合油型乳乳液液 利的用乳液的可能性 控乳液流度控制 制乳化驱油 采与出液破乳问题 破 乳
( )
术
率 技
采 收
提 高
纳 米
研 究
技 术
采 油
采
Recovery (ASR)
收
ASR技术：加密钻井、水平井、聚合物驱、调剖
率
技术特点：增加可流动油的采收率
技
术
三次采油技术 Enhanced Oil Recovery (EOR)
分
EOR技术：热力采油、化学驱、气混相驱、纳米技术
别
技术特点：增加不可流动油的采收率
提
先进二次采油技术 常规技术：加密钻井、水平井、聚合
4/9
克拉玛依
Na2CO3 1.2%
聚合物 1300 mg/L
提高采收率% 13.4 21.0 22.0 21.5 24.6
况
验 情
驱 试
复 合
三 元
使用表面活性剂/碱种类
烷基苯磺酸盐/NaOH（大庆助剂厂生产） 植物羧酸盐/ NaOH （大庆助剂厂生产） 石油磺酸盐/Na2CO3（克拉玛依石化厂生产）
二价离子含 <100 20 量mg/l
胜利油田 大港油田
孤岛 胜陀 港西
60-70 10- 6.5 20
68 75 60.5
羊三 木
30110
63
1500 2500 1498 1490
8000 污水
2134 14818 8
污水 清水
2343 清水
200 373 32 70
整聚 了合 平物 面驱 波有 及效 效地 率调
104mg/L
>100mD 整个开发过程
一般 用碱 1000-3000mg/L 0.2-0.5PV >20% 需要
润 湿 性 反 用转 条采 件油 技 术 的 应
亲油或混合润湿性油藏 开发早期效果好 温度及矿化度影响小 注入量>0.5PV 与流体控制技术相结合
润 湿 性 翻 展转 方采 向油 技 术 的 发
1.
纳 米
纳米技术和纳米科学
MD
膜
技 用单个原子、分子制造物质的技术
术 的
以0.1至100纳米尺度为研究对象
形 具有特异现象和特异功能的产品
成
2.
纳
纳米驱油
米
MD
纳米破乳
纳米催化
膜
技
纳米MD膜技术
术
应
用 纳米修饰
纳米材料
领
纳米摩擦
域
3.
纳
纳米膜驱油过程示意图
米
MD
膜
驱
油
技
术
的
产
生
在表 下面 自活 吸性 过剂 程存
提 高 采 亲油表面 收 率 的 机 亲油表面 理
活性剂 活性剂
亲水表面 亲水表面
提
高
采
收
率
润湿性翻转
的
亲油岩心
机
θ>90
理 毛管力Pc为阻力
亲水岩心
θ<90 毛管力Pc为驱动力
3.
纳 米
纳米膜驱油概念
MD
膜
驱
膜驱剂分子以水溶液为传递
油 介质，通过静电力作用于岩石表
技
术 面，形成纳米级单层超薄膜来提
气驱提高采收率技术
微生物提高采收率技术
• 润湿性翻转技术与三元复合驱比较
应用范围
油藏条件 温度
矿化度
渗透率 适用时机
吸附 助剂 使用浓度 用量 提高采收率 流度控制
润湿性翻转
亲油油藏 <100
104mg/L >10mD 开发初期
严重
100-300mg/L >0.5PV 5% 需要
三元复合驱
亲油/亲水 <80
合
物
采出程度有限<60%
驱
需
聚合物驱有效期3年8个月
要
进
生产井含水迅速上升至98%，
一
步
可能的方法为
研
究
微生物采油技术
的
问
泡沫复合驱技术
题
术
率 技
采 收
提 高
学 驱
化
化
学
驱
项6
目5
数4
项目数
的3
增2
长1
情0
况
1996
1998
1999
2000
年份
• 我国三元复合驱试验情况
项目
三元配方
注入井/采油井
提高采收率技术的发展现状与展望
二零一一年五月
提高采收率技术
主 要 内 容
聚合物驱油 基本原理 方案设计
现场试验 表面活性剂驱油技术
基本原理
现场试验
润湿性翻转提高采收率技术
提
提高采收率技术 Improved Oil Recovery (IOR)
高
先进二次采油技术 Advanced Secondary
些
油层连通对应用聚合物驱十分重要，目
认 识
前在划分油层连通性方面，在沉积相连 通的基础上，又划分4个级别。对水连通 的油层不一定对聚合物100%连通
技关 术于 研聚 究合 思物 考驱
聚合物驱筛 原标准 选指标
分子量
1500万
聚合物驱适 用的指标
分子量
各油田的 选值
>3000
水解度
20-25% 水解度
聚合物驱是一种有效地改善水驱， 提高水驱开发效果的技术
聚 合 物
驱 应 用
条 件 对
比
聚合物 大 驱筛选 庆
标准 油 田
地层原油粘 <100 9 度 mPa.s
油层温度 °C
<93 45
平均渗透率 >20 100
10-3m2
0
地层水矿化 <10000 600
度 mg/L
0
注入水类型 清水 清 水
潜
二类潜力 10.1%
化学复合驱
力
24.2106t
一类潜力 0.98%
2.9 106t
聚合物驱提高采收率技术
历全 年国 产聚 油合 量物
驱
1200
1000
800
600
400
200
0
1996
1997
1998
1999
2000
2001
已完成的聚合物驱工业化试验结果
试Baidu Nhomakorabea区
层位
非均质变 异系数
注入量 PV.mg/L
疏 导
翻 转
湿 性
润
(
润
国湿 性外研究状况
翻
分 子 膜 驱
转润湿性翻转(Wettability Alteration) 疏 导提高采收率是一个历史悠久的课题,碱水驱中的一 采个重要机理就是润湿性翻转. 油
技1989年H.Down提出了薄膜铺展剂(Thin Film
术 研Spreading Agents)的概念,并使用阳离子表面活
普遍性问题
乳化严重 结垢严重 破乳困难
问决要驱复化 三题元的复合解驱需体合系学存在着本质上 的缺陷
碱
P
降低聚合物粘度
碱
S 产生相分离
P
碱
S
P
色谱分离
化
表面活性剂主剂的发展方向
学
烷基苯磺酸盐（大庆助剂厂生产，石勘院）
复
植物羧酸盐 （大庆助剂厂生产）
合
驱
石油磺酸盐 （胜利油田/克拉玛依石化厂生
需
产）