提高采收率原理

形成流动连通时才把吞吐作为一个独立的开发阶段；
蒸汽驱产油示意图
3.蒸汽辅助重力泄油(SAGD)
1) SAGD概念
蒸汽辅助重力泄油（SAGD) 是以蒸汽作为热源，依靠沥青及凝析 液的重力作用开采稠油。它可以通过两种方式来实现，一种方式是在靠 近油层底部钻一对上下平行的水平井，另一种方式是在油层底部钻一口 水平井，在其上方钻多口垂直井。蒸汽由上部的注入井注入油层，注入 的蒸汽向上及侧面移动，加热降粘的原油在重力作用下流到生产井。随 着原油的采出，蒸汽室逐渐扩大。
三、热力采油法
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。 热力采油法主要用于对付稠油，但也可以用于开采稀油。 热力采油工艺可分为两类： 注热流体法 油层就地燃烧法
1.蒸汽吞吐
概 念
蒸汽发生器 井口补偿器
隔热油管 隔热油管 隔热油管
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。
(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；
主观因素
★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。
结论
波及系数随水油流度比的增大而减小。
降低M的措施： 增大μ w；减小μ o；增大Ko；降低Kw。
⒉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 流体沿渗透率好的方向流动快 形成不轨则驱动前缘
注采井网安排不当
油井会过早水淹，油藏留下一些“死油区”
第十二章
提高采收率原理与方法
第一节 采收率及其影响因素
一、影响采收率的因素
可采储量 最终采收率＝ 100 ％ 地质储量
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 油藏采收率的高低与油藏地质条件和开采技术有关
(一)油藏地质因素
客观因素
★油气藏的地质构造形态； ★天然驱动能量的大小及类型；
4.火烧油层—方式
气体由注气井注入，在生产井井底点火，燃烧前缘从 右到左移动，注气井井底附近是低温带，而靠近生产井的 区域是高温带，原油流经高温带，使其粘度降低。
4.火烧油层—方式
湿式燃烧
湿式燃烧也称为正向燃烧和水驱相结合的方法。 它是将水气交替注入到注入井（或将气和水一起注 入到注入井中），这时水将全部或部分汽化，穿过 燃烧前缘将热量传递到燃烧带的前面，扩大燃烧带 前面的蒸汽带和热水带体积，从而降低原油粘度。
蒸汽辅助 重力泄油作用
乳化作用 提高波及体积 稠油高温裂解 蒸馏、稀释及 混相驱作用
提高稠油 采收率
流体受热膨胀 弹性能量增加
岩石受热表面 亲水化，降低 残余油饱和度
高温油水流 度比减小， 油相渗透率提高
高温下溶解气 脱出，汽驱 作用加强
2.蒸汽驱
蒸汽驱是向注入井 中持续注入蒸汽，将 地下原油加热并驱向 邻近的采油井采出。
3.蒸汽辅助重力泄油(SAGD)
2) SAGD机理
以蒸汽做为热载体， 加热降粘 利用重力作为驱动原 油的主要动力
4.火烧油层—原理
火烧油层是将含氧气体(多用空气)注入到油层,点火燃烧后, 利用燃烧反应生成的热能和气体来加热、裂解和驱动稠油。
4.火烧油层—原理
注入井 燃烧前缘 移动油 冷油区 空气或水
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。 提高采收率机理：
(1)降低原油的粘度；
(2)使原油膨胀； (3)与原油产生低界面张力； 存在问题：气源
图12－12 原油体积膨胀 图 12－11 原油粘度降低比 系数和 CO 2溶解度的关系 值μ m/μ o和压力的关系
类型 驱 油 机 理 微乳状液驱、活性水驱、胶束溶液驱和泡沫驱等。 ⑴降低油水界面张力； ⑵改变亲油岩石表面的润湿性； ⑶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。 活性剂驱主要以提高驱油效率为主。 药剂 磺酸盐型 存在问题 羧酸盐型 聚醚型 非离子－阴离子型
4.火烧油层—原理
高温氧化混相驱 高温氧化非混相驱 应用稠
电点火 气体点火
火 烧 驱 油
油层自燃
油油藏
低温氧化混相驱 低温氧化非混相驱
应用稀
油油藏
4.火烧油层—方式
干式正向燃烧 反向燃烧 湿式燃烧
4.火烧油层—方式
干式正向燃烧示意图
燃烧温度一般为315~650℃，蒸汽带温度逐渐降低，热
水带和生产井之间区域的温度接近于未受干扰的油藏温度。
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。 包括：二元驱和三元驱。
降低界面张力：碱与原油中的酸性成份反应就地产生表面
驱 油 机 理
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；
四、微生物采油
作 用 改造油层岩石 微生物采油：通过有选择地向油层注入微生物基液和 增大孔隙度和渗透率 营养液，使得微生物就地繁殖生长，其代谢产物与原 与碱质岩石反应生成 CO 2 微生物及其产物 酸
油产生物化作用。 生命体
选择性或非选择性封堵 对烃类粘附引起乳化作用 改善固体表面 降解和变质原油 驱油机理： 降低原油粘度和原油凝固点 原油脱硫作用 ⑴降低原油粘度，代谢产物中的 CH 4、H2、CO2、H2S等气 气体( CO2 , CH 4 , H 2 ) 使油层压力增加 体使原油体积膨胀，代谢产物与原油互溶（乳化），降 原油膨胀 低原油粘度。 降粘 对碳酸盐岩的溶解作用 ⑵产生有机酸（表面活性剂），降低界面张力。 溶剂 溶解原油 表面活性剂 降低界面张力 乳化作用 （完） 高分子聚合物 流度控制 选择性或非选择性封堵
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
在注入水中加入碱，与原油中的有机酸反应， 驱 油 机 理 药剂 氢氧化钠(NaOH) 硅酸钠（Na2SiO3） 碳酸钠（NaCO3 ） 原硅酸钠（由NaOH和水玻璃配置而成） 存在问题 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。
蒸汽吞吐是先将 高温高压湿蒸汽注入 油层，对油井周围油 层加热降粘，焖井换 蒸汽凝结带 热后开井采油。 加热带 蒸汽带
井下补偿器 井下补偿器 井下热胀补偿器
热采封隔器 注汽封隔器 井下汽水分离器 井下汽水分离器 井下汽水分离器
油
层
热采封隔器 注汽封隔器 注汽封隔器
1.蒸汽吞吐
注蒸汽热采增产机理
加热降粘 岩石骨架 受热膨胀 压缩孔隙
图12－7 混相流体驱油过程的相段分布图
1.液化石油气驱动法
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，后面与天然气混溶，形成良好的混相带。
图12－8 注液化石油气混相驱油过程
2.富气驱油法
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。 驱油过程是先注一段富气，再注一段干气，然后用水驱动。
其中：
Vsw EV V
S o S or ED So
采收率是注入工作剂的体积波及系数与驱油效率的乘积
(一)波及系数 影响因素： 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 ⒈流度比 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。
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＝
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。
二、混相驱油法
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。 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。
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的认识程度。
主观因素对油藏开采的作用程度在逐渐增加：
一次采油
依靠
天然能量
人工注水 注气 化学驱 混相驱 热力采油 微生物采油
二次采油
立足
物理、机械和力学 等宏观作用
三次采油 应用 (强化采油)
化学、物理、热力、生物 或联合微观驱油作用
水油流度比：
K

驱动液流度 w K rw Sor o M 被驱动液流度 o K ro S wc w
M<1：有较规则的流动前缘， 见水波及系数可达70％左右； M>2：出现明显的粘滞指进 现象，波及系数降低。
图12－4 五点法注采单元 流度比对波及状况的影响
驱动液流度 w K rw Sor o M 被驱动液流度 o K ro S wc w
包括：聚合物驱、活性剂驱、碱驱和复合驱。
1、聚合物驱
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。
药剂 聚丙烯酰胺 存在问题 部分水解聚丙烯酰胺 黄原胶
聚合物：热降解、盐降解、剪切降解、地层吸附
2．活性剂驱
Pay zone
2.蒸汽驱
• 实践表明蒸汽驱是一种行之有效的重油开发方式 –从70年代开始，世界以及美国注蒸汽开发产量一直在不 断上升，而且在整个强化采油产量中占60％左右。 –从注蒸汽方式上看，虽然蒸汽吞吐上产快，工艺相对比 较简单，注蒸汽工艺早期大都为蒸汽吞吐开发，但由于 以下原因，其重要性逐渐被蒸汽驱所取代
图12－8 注富气混相驱油过程
3.高压干气驱油法
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。
图12－8 高压注干气混相驱油过程
4.CO2驱油法
点火燃烧区
生产井
原油在油层中的反应有四部分： ●热蒸馏： 原油→重质油(留在油砂中)+轻质油(被驱替走) ●低温氧化： 部分轻质油+氧气→重质油+CO+H2O+热量 重质油+氧气→焦碳+轻质油+CO+H2O+热量 ●高温热裂解：重质组分→焦碳＋轻质油 ●高温氧化： 焦碳＋氧气→CO2＋H2O+热量 重质组分＋氧气→CO2＋H2O +热量
2.蒸汽驱
1）蒸汽吞吐采收率低（一般10-20％），收益少；蒸汽驱采收
率高（一般30-50％），收益多；
2）蒸汽吞吐不能增加采收率，即吞吐期间的产油量汽驱过程
中完全可采出，吞吐期过长只能降低总效益，所以注蒸汽工艺
发展到目前，一般不再像注蒸汽早期那样把吞吐生产作为一个 重要阶段，而只是把它作为汽驱过程中的一个重要辅助措施； 所以从70年代起蒸汽驱项目和产量已超过吞吐项目和产量；只 有油藏压力过高，汽驱前需要卸压或原油粘度过大，需要预热
二、提高采收率的方向
第一，通过降低流度比以提高波及系数，同时尽可能
适应油层的非均质性，以减少非均质性对驱油过程的 不利影响； 第二，通过减小界面张力或者消除工作剂与原油间的 界面效应以提高驱油效率。
第二节
一、化学驱油法
提高采收率的方法
原 理
通过向油藏注入化学剂，以改善流体和 岩石间的物化特征，如降低界面张力、 改善流度比等，从而提高采收率。
(二)驱油效率 影响因素： 岩石性质及其微观结构和流体性质 水驱油藏残余油的分布： 亲水岩藏： 大多以珠状形式被捕集在流通孔道中。
亲油岩藏： 存在于注入水未进入的较小的流通孔 道中，而在充满水的大孔隙中，残余 油呈膜状粘附在孔壁上。
残余油的分布状况及数量直接与岩石的润湿性、 界面张力、岩石的微观结构等有关。
二、波及系数与驱油效率
采收率可以表示为：
VswSo VswSor Vsw So Sor ER EV ED VSo V So
V－油藏总体积； Vsw－工作剂的驱替体积； 洗油效率：指在波及范围内 驱替出的原油体积与工作剂 波及系数：指工作剂驱到 Sor－残余油饱和度； So－原始含油饱和度； 的波及体积之比 的体积与油藏总体积之比 ED－洗油效率。 Ev－体积波及系数；