三次采油新技术

三次采油—CO2驱油技术研究

摘要

油藏经过二次采油后，仍有大量的原油存留于地下，经过三次采油后，储层的含油饱和度提升的空间仍然很大。EOR（提高采收率技术）在油田中应用的越来越广泛，主要有化学驱，微生物驱，气驱，热力驱。随着人类大量排放的温室气体CO2使全球气候变暖，对人类的生存和社会经济的发展构成了严重的威胁。CO2的地质处置最有效的方式就是注入油气田，不但封存了CO2，而且还可提高油气田的采收率。CO2的地质处置最有效方式就是注入油气田，不但封存了二氧化碳，而且还可提高油气田的采收率。

本次作业主要介绍了注二氧化碳提高采收率的机理、室内研究进展以及国内外开展现场试验的情况。在现场应用中二氧化碳吞吐、混相驱和非混相驱都可有效提高采收率，合适的注CO2工艺需根据油藏条件选择。并指出了注CO2技术目前面临的腐蚀、气源、气窜及高投资等问题。

关键词:最小混相压力;二氧化碳气驱;提高采收率；（非）混相；腐蚀；

1 概述

随着世界对石油需求量的不断增加，石油作为有限的不可再生资源，再发现大油田的几率越来越小，已开发的油田正在不断老化，未开采的多为稠油、超稠油油田，非常难于开发。这就迫使人们把注意力转向提高老油田原油采收率的技术上。

三次采油(EOR)技术是一项能够利用物理、化学和生物等新技术提高原油采收率的重要油田开发技术。近年来我国石油供需缺口逐年增大,以及石油价格的急剧攀升,提高采收率技术在我国受到了空前的重视。目前，三次采油技术在提高采收率，稳定老油田的原油产量方面尤为重要，尤其是在油田开发后期，必须进行三次采油。近几年,注气提高采收率技术发展迅速,其中又以注CO2技术的发展速度最快。

如今，人类大量排放的CO2温室气体量越来越巨大，导致全球气候变暖,其幅度已经超出了地球本身自然变动的范围,对人类的生存和社会经济的发展构成了严重的威胁。而CO2的地质处置最有效的方式就是注入油气田,不但封存了二氧化碳,而且还可提高油气田采收率。国外很多油田已成功地进行大规模CO2驱油并取得较好的效果，证明CO2驱油具有成功率高、风险性低的特点。

山西青年　理论研究　三次采油提高采收率的技术探讨　梁勇　胜利油田滨南采油厂　摘要：早期的油田开发教术水平较低，使超过５Ｏ％的探明石油储量　留在地下被废弃。随着石油勘探开发程度的加深，开采难度逐步加　大，石油采收率的提高成为一个迫需解决的问题。近十年来我国三次　采油技术决速发展起来，它的推广应用对提高原油采收率、稳定老油　田原油产量起到了重要的作用。本文对三次采油的技术原理、三次采　油新技术进行了阐述，并介绍了我国三次采油技术发展方向，旨在为　各油田的三次采油采收率的提高提供借鉴。　关键词：三次采油；新技术；技术原理；采收率　早期的油田开发技术水平较低，使超过５０％的探明石油储量　留在地下被废弃，石油工作者通过人工注水（气）的二次采油方　法使油采收率提高到３Ｏ％一４０％。这是至今世界上备油田的主要　开发方式。但二次采油仍有６０％～７０％的油剩留地下。为此，国　内外石油工作者进行了大量研究工作，逐步认识到制约二次采油　采收率提高的原因，从而提出了三次采油新方法。三次采油不同　于二次采油，二次采油是依靠人工补充油层能量的物理作用提高　采收率，而三次采油方法是在注水保持油层压力基础上，又依靠　注入大量新的驱油剂，改变流体粘度、组分和相态，具有物理化　学的双重作用，不仅进一步扩大了注入水波及范围，而且使分散　的、束缚在毛细管中的残余油重新聚集而被采出。　一、兰次采油的技术类型及驱油原理　三次采油是指油田在利用天然能量进行开采和传统的用人工　增补能量（注水、注气）之后，利用物理的、化学的、生物的新　技术进行尾矿采油的开发方式。其驱油原理是采取物理一化学方　法．改变流体的性质、相态和改变气一液、液一液、液一固相间　界面作用，扩大注人水的波及范围以提高驱油效率，从而再一次　大幅度提高采收率。　目前世界上已形成三次采油的四大技术系列，即化学驱、气　驱、热力驱和微生物采油。其中化学驱包括聚合物驱、表面活性　剂驱、碱水驱及其复配的三元复合驱等；气驱包括混相或部分混　相的ｃｏ，驱、氮气驱、天然气驱和烟道气驱等；热力驱包括蒸汽　驱、蒸汽吞吐、热水驱和火烧油层等；微生物采油包括微生物调　剖或微生物驱油等。　＝、三次采油新技术的应用　（１）聚合物驱。聚合物驱油技术是一种经济有效的提高原　油采收率的方法，其主要驱油剂是聚合物，它通过提高水的波及　系数来提高采油采收率。聚合物驱油已成为东部油田实现技术接　替稳产的重要手段。大庆油田已在北二区、北一中块、喇北东块　等６个大区，开展注聚面积达５０ｋｍ　，地质储量１．２　ｘ　１０　ｔ以上。　２００７年三次采油年产油量已接近５００×１０　ｔ，占大庆油田总产量　的８．８％。平均吨聚合物增油１２０ｔ。全油田适合聚合物驱的储量　达２７．８　Ｘ　１ＯＢｌ，前景十分广阔。　（２）碱驱。碱水注　后，碱与原油中的极陛物质有机酸类物　质反应生成表面活性剂，而原油中存在的重质油如沥青质、胶质等　所含的梭酸、梭基酚、叶琳等与之协同作用，使得油水界面张力和　界面粘度降低，并产生润湿性反转形成水包油、油包水和多重乳状　液从而改变了毛细管力、附着力和驱动力，使原来不流动的残余油　通过夹带、聚并重新处于可流动状态。从而提高采收率。　（３）表面活性剂驱。表面活性剂在三次采油中的作用机　理主要是加人表面活性剂以降低油／水界面张力。改变岩石湿润　性。以利于吸附在岩石颗粒表面的残余油膜的剥离。提高洗油效　率，并使油珠或油滴能被注人水带走。目前，国内许多研究人员　对双子表面活性剂用于三次采油都进行了一些研究。罗平亚院士　课题组从三次采油用表面活性剂所需性能和存在的问题入手，合　成了一系列不同疏水链长度、不同联接基长度的阳离子型双子表　面活性剂，系统分析了双子表面活性剂溶液与原油之间的界面张　力、表面活性剂溶液的黏度行为及双子表面活性剂的油水界面黏　度行为。且具有比普通驱油用表面活性剂更低的油水界面黏度。　（４）三元复合驱。三元复合驱，（包括表面活性剂、碱、聚　合物）。经研究能够达到中相微乳液驱的驱油效率，而成本仅为后　者的１／３。复合驱体系中碱、表面活性剂、聚合物三者相互作用。　表面活性剂、碱、聚合物是注入段塞的主要组分。由于不同　的化学试剂在油层中混合，其作用有互补性和复配增效性，有利　于提高驱油独立自主率。新疆克拉玛依油田２００６年在七东１区开　辟了一个１　ｋｍ　以上的复合驱工业试验区，提高采收率８％，增加　可采储量１２　Ｘ　１０４ｔ以上。　在三元复合驱中，由于表面活性剂浓度较低（一般１％左　右），当三元复合体系的水溶液和油液混合时，往往是形成乳　状和剩余水相，或者与剩余油相达到平衡，有时也出现三相。　Ｆｒｅｎｃｈ等人在前人工作基础上，对其三相态提出如表１所示判断　标准。乳化等级越高，相应的界面活性越高和越接近最佳状态。　表１三相态判断标准　乳化等级　标准　Ｏ　未见乳化　１　中相黑色乳状液　２　中相为棕色乳状，在搅劝下，变为黑色　３　中相为棕色乳状液。在搅动下也为棕色。　４　中相为棕色乳状液，在乳状液中含有９０％的原油。　三、我国三次采油的发展方向　在三次采油技术中，国内聚合物驱己形成了配套工艺技术。　从原料、设备、生产到技术攻关己形成规模化产业。其它提高采　收率的矿场试验也在积极推向小井距试验，如大港油田在聚合物　驱先导试验后又进行了微生物驱油试验，试验表明微生物驱油技　术在聚合物驱采油之后，还能进一步提高采收率，目前他们正在　积极准备开辟一个注ＣＯ　的混相驱先导试验区。胜利油田和辽河油　田开展了火驱先导试验。大庆油田和胜利油田在高采出程度、高　含水区块进行三元复合驱工业扩大试验，试验结果表明在水驱结　束情况下，三元复合驱可以较大幅度提高采收率。新疆油田在砾　岩油藏中进行三元复合驱试验获得成功，提高采收率１６％以上。　目前，国内外对三次采油技术的研究都高度重视。迅猛发　展的三次采油技术将老油田的稳产接替和提高采收率提供技术支　持。聚合物驱技术已在我国大庆、胜利等东部油田形成大规模工　业化生产。复合驱技术先导试验已见到成效。正向工业性试验延　伸，前景看好，砾岩油藏三元复合驱先导试验已见到成效，技术　上已获得重大突破。结合不同的油藏地质情况，加强对三次采油　表面活性剂的合成技术、生产工艺、现场应用的研究，对于推动　我国三次采油技术的研发和现场应用具有重要意义。　参考文献：　［１】郭东红，张德军等．三次采油表面活性剂的研究与应用进展　［Ｊ】．精细与专用化学品，２００８，（９）　［２】冈秦麟．论我国的三次采油技术［Ｊ】．油气采收率技术，　２０Ｏ３，５：５－１４　

浅析几种不同的采油技术

关键词：采油 三元复合驱 微生物 三次采油

一、三元复合驱采油技术

三元复合驱采油技术的应用，极大地延缓了各大油田产量递减的速度，已成为油田产量接替的主要措施。三元复合驱作为一种既经济又有效率的强化采油技术被各大油田广泛采用。三元复合驱技术产生于20世纪80年代初，是指碱（alkali）、表面活性剂（surfactant）和聚合物（polymer）等多元组分复合驱油的技术，缩写为asp。在三种驱替剂中，目前国内外应用量最大的碱通常为无机碱，如naoh、na2co3、nasio3；表面活性剂一般为烷基苯磺酸钠盐和石油磺酸盐；聚合物主要为部分水解的聚丙烯酰胺。这主要是由于这些物质原料来源广，数量大，合成工艺较为成熟，易工业化生产。

三元复合驱常用的化学剂有多种，根据不同的油藏条件，可有不同的选择。一般地说，碱剂的选择除考虑原油中有机酸转变为石油酸皂和地层水的组成外，还取决于油藏岩心的矿物组成、油层温度以及一定地质条件下的有效性和经济性。目前，大庆油田三元复合驱所使用的化学剂中，碱一般为naoh，质量浓度为1.2%；表面活性剂为烷基苯磺酸盐，质量浓度为0.2%；聚合物为聚丙烯酰胺，质量浓度为0.1%。其中，碱为工业级商品naoh；表面活性剂为大庆自主研发的重烷基苯磺酸盐，组成为40%～60%的活性物，主要为直链烷基苯磺酸盐（linearalkylbenzenesulfonates，las），链长在c14～c24之间；聚合物是由大庆炼化公司生产的高分子量的聚丙烯酰胺，产品组成主要为聚合物形式的聚丙烯酰胺（pam）、残余单体丙烯酰胺（am）、少量无机盐类。

asp是在碱水驱、表面活性剂-聚合物驱和聚合物驱等一元、二元驱基础上发展起来的，将这三种物质以适当比例混合作为驱油剂综合发挥了化学剂作用，充分提高了化学剂效率。既综合了碱驱具有高的驱油效率、低成本和聚合物驱具有的高波及效率的优点，又克服了碱水驱驱油体系粘度低、在驱油过程中易发生碱耗高、聚合物驱油体系中的聚合物在岩石表面吸附损失大的缺点。

对几种驱油技术的分析与探讨

关键词：驱油 聚合物 二氧化碳 微生物

一、聚合物驱油技术

聚合物驱是一种比较有效的提高原油采收率的三次采油方法。目前，聚合物驱油技术尽管已取得了突破性进展，但由于聚合物驱油技术的复杂性使我们对其驱油机理尚未真正搞清。具体表现在现场聚合物驱油过程中提前见效的问题；产出液中聚合物浓度逐渐升高直至突破的问题等等。所以现阶段研究聚合物驱油技术有一定实践价值。

注入驱油剂来开采油层的残余油为强化采油（enhanced

oilrecovery，简称eor或improved oilrecovery，简称ior），又称3次采油（tertiary oil recovery），可使采收率提高到80% ～85%。聚合物驱就是一种比较有效的提高原油采收率的3次采油方法，它能在常规水驱开采后期，使油藏采收率再提高8%左右，相当于增加四分之一的石油可采储量。

聚合物驱（polymer flooding）是指在注入水中加入少量水溶性高分子量的聚合物，增加水相粘度，同时降低水相渗透率，改善流度比，提高原油采收率的方法。它的机理是所有提高采收率方法中最简单的一种，即降低水相流度，改善流度比，提高波及系数。一般来说，当油藏的非均质性较大和水驱流度比较高时，聚合物驱可以取得明显的经济效果。

聚合物驱提高采收率的机理是：原油采收率是采出地下原油原始储量的百分数，即采出的原油量与原始地质储量的比值，它取决于驱油剂在油藏中波及体积和驱油效率。聚合物驱不仅可以提高波及系数，而且还可以提高水波及域 内的驱油效率。

我国对聚合物驱提高油田采收率技术极为重视，投入了大量的人力、物力进行理论技术攻关和现场试验，并取得了丰硕的成果。特别是“七五”“八五”“九五”科技攻关及国家973项目的研究，大大促进了聚合物驱油技术的发展。自1996年聚合物在大庆、胜利、大港等油田大规模推广应用以来，形成了1000×104t的生产规模，为国家原油产量保持稳中有升发挥了关键的作用。以大庆油田为例，截止到2003年12月，已投入聚合物驱工业化区块27个，面积321.36km2，动用地质储量5.367×108t，投入聚合物的油水井5603口，累积注入聚合物干粉46.89×104t，累积产油6771.89×104t，累积增油2709.67×104t。2003年，工业化聚合物驱全年产油1044.4×104t。大庆油田聚合物驱提高采收率以其规模之大，技术含量高，居世界领先地位，创造了巨大的经济效益。