润湿性对提高石油采收率的影响

·油气开发总论·提高采收率研究的现状及近期发展方向杨普华(中国石油天然气集团公司石油勘探开发科学研究院)摘要　介绍了国外提高油气采收率(EOR )方法的应用现状、应用规模、增油量及其在总产量中的比例;介绍了美国能源部支持的三次采油基础研究情况;分析了EOR 方法与油价的关系;分析了我国在聚合物驱、复合驱、注气、微生物采油等方面的技术状况和应用规模,对近期的发展思路提出了建议。

主题词　提高采收率　方法　研究　分析1　国外提高采收率技术现状据1998年美国《油气杂志》(O il &Gas J ou rnal A p r .20,1998)资料,在1998年初,全世界来自提高采收率(EOR )和重油项目的石油产量大约为213×106b d ,比1996年初的212×106b d 稍有增长,这个数量相当于世界石油产量的315%。

美国EOR 产量比两年前增加5%,达到760000b d ,为美国石油年产量的12%。

其他各国的EOR 和重油产量为:加拿大,400000b d ;中国,280000b d ;前苏联,200000b d ;其他国家,700000b d 。

111　热采热采(蒸汽,地下燃烧)仍是最主要的方法。

美国EOR 产量中约60%来自热采,其他绝大多数来自注气(轻烃、二氧化碳和氮气)。

化学驱主要在我国得到发展,其他国家基本处于停滞状态。

热采,尽管实施的项目数有所减少,但自1986年以来产量一直保持稳定,在EOR 产量中始终保持在60%以上。

图1　美国EOR 产量112　注二氧化碳近年来,在低油价下,各种提高采收率方法实施的项目都在减少,只有二氧化碳混相驱项目一直在稳定增加(见图1)。

一方面是由于美国有十分丰富的天然二氧化碳气源,并在高油价下已修好了三条输送二氧化碳的管道,可以把二氧化碳从产地直接输送到二氧化碳的用地T exas 州;另一方面,二氧化碳驱的技术得到很快的发展,其成本大幅下降,使一些较小的项目也有利可图,从而促进了二氧化碳驱收稿日期:1999207201　改回日期:1999208223杨普华,教授级高工,博导,享受政府特殊津贴,长期从事油层物理和提高采收率科研工作,石油勘探开发科学研究院副总工程师兼采收率研究所所长。

一、名词解释1. 三次采油：针对二次采油未能采出的残余油和剩余油，采用向油层注入其它驱油工作剂或引入其它能量开采原油的方法称为三次采油。

2．孔隙结构：油层岩石孔隙的形态、大小、分布状况、相互关系以及与孔间通道的组合方式称为孔隙结构。

3．宏观非均质性：是指油层岩性、物性、厚度等在平面上和垂向上的差异。

4．附着功：是指将单位面积的固-液界面拉开变成液－气和固－气表面所做的功。

5．润湿：是固体表面上的气体被液体取代的过程。

润湿滞后：三相润湿周界，沿固体表面移动迟缓,而产生润湿接触角改变的现象。

6、水解度:聚丙烯酰胺分子链上已经发生水解反应的单元数占总单元数的百分数。

7、流变性：是指流体在外力场作用下发生流动和变形的特性。

8、残余阻力系数：残余阻力系数是指注入聚合物前后盐水的流度比。

9、阻力系数：指水通过岩芯的流度与聚合物溶液通过岩芯的流度之比。

10、有效粘度：指聚合物溶液通过多孔介质的实际粘度，由剪切粘度和拉伸粘度两部分构成11、调剖：是指从注水井进行封堵高渗透层，调整注水层段的吸水剖面。

12、堵水：是指从油井进行封堵高渗透层，减少油井的产水。

13、突破压力梯度：是指当岩心出口端流出第一滴液体时，在岩心两端所施加的压力差与岩心长度的比值。

14、乳化：一种液体或多种液体以微小的液珠均匀地分散于另一种液体中的过程叫乳化，形成的乳液称为乳状液。

15、增溶作用：增溶作用是指水溶液中表面活性剂的浓度达到CMC之后，在水中难溶或不溶的有机物(如油)的溶解度显著增大的作用。

16、临界胶束浓度:表面活性剂溶于水时，在水中开始行成胶束的浓度，以CMC表示。

17、原油酸值；指中和1g原油(pH=7)所需氢氧化钾的毫克数。

一般说来，若要碱水驱使界面张力显著下降，原油的酸值应大于0.5mg/g。

18、三元复合驱：指在注入水中加入低浓度的表面活性剂、碱和聚合物的复合体系驱油的一种提高原油采收率方法。

19、混相性：是指两种或多种物质混合后能够形成均相体系的性质。

提高采收率原理1．一次采油:依靠天然能量开采原油的方法2、二次采油：继一次采油之后，向地层中注入液体或气体补充能量采油的方法。

3、三次采油：采用向地层注入其他工作剂或引入其它能量的方法。

4、原油采收率：采出地下原油原始储量的百分数，即采出原油量与地下原始储量的比值。

5、波及效率：一个井网为注入剂所波及的面积占井网面积的百分数。

6、排驱效率：已被水从孔隙中排出的那部分原油饱和度占原始含油饱和度的百分数。

7、注水采收率：从开始注水到达到经济极限时期所获得的累计采油量与注水前原始储量之比。

8、毛管数：粘滞力与毛管力的比值称为毛管数。

9、剩余油：水未波及的区域内所剩下的油称为剩余油。

10、残余油：注入水波及区内水洗后所剩下的油为残余油。

11、流度：是指流体流动的能力。

12、流度比：表示驱替相流度与被驱替相流度的比值。

13、油水前缘：分隔油区和油水两相区的界面称为油水前缘。

14、一次驱油效率：是指排驱前缘的驱油效率。

15、无水采收率：是指油水前缘突破时总产油量与地质储量之比。

16、注水极限采收率：是指注水达到经济极限时，即产水率达95％－98％时，总产油量与地质储量之比。

17、井网：是指按一定几何形状布置的生产井和注水井系统。

18、微观驱替效率E D：是指在水波及区，水洗油的程度。

19、宏观扫油效率E V：水在油藏中的波及程度。

20、粘性指进：是指在排驱过程中由于油水粘度差异引起的微观排驱前缘不规则地呈指状穿入油区的现象。

21、舌进：是指油水前缘沿高渗透层凸进的现象。

22、水驱油藏中毛管准数：是指水驱油藏驱油的动力与阻力的比值。

23、水驱特征曲线：即累计产水量于累计产油量的关系曲线。

24、原始油带：油水界面前方的原始油水饱和区称为原始油带。

25、两相流动区：油水界面后方的水波及区称为两相流动区。

26、前缘突破：当前缘到达生产井井底时称为前缘突破。

1、聚和物：由大量简单分子（单体）化合而成的高分子量的大分子所组成的天然或合成的物质。

西南石油大学学报(自然科学版)2021年6月第43卷第3期Journal of Southwest Petroleum University (Science & Technology Edition )Vol. 43 No. 3 Jun. 2021DOI : 10.11885/j.issn.1674 —5086.2020.04.07.01文章编号：1674—5086(2021)03—0101 — 10 中图分类号：TE357文献标志码：A页岩油藏提高采收率技术及展望李一波1 *，何天双】，胡志明2,李亚龙2,蒲万芬1*收稿日期：2020-04-07 网络出版时间：2021-05-11通信作者：李一波，E-mail : ***************.cn基金项目：中国石油创新基金(2019D-5007-0212);四川省科技计划(2021YFH0081)1.西南石油大学石油与天然气工程学院，四川成都6105002.中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊065007摘要：通过调研近二十年国内外页岩油藏提高采收率技术的室内研究和现场应用，结合页岩油藏储层特征，总结了 开发过程中的难点，并针对各类提高页岩油藏采收率技术的作用机理，讨论了对页岩油藏的适应性。

研究表明，注气是页岩油藏补充地层能量的最佳方法，二氧化碳和天然气是常用的注入介质，但其作用机理还有待深入探讨；通过改善储层润湿性来提高渗吸效果是表面活性剂和低矿化度水的主要机理；泡沫驱拥有良好注入性的同时能够有效调整裂缝性油藏的非均质性，但是其在裂缝中的稳定性有待加强；热力采油可以改变储层的热应力，诱导裂缝扩张，增大注入介质的波及范围。

溶剂和纳米材料在机理上有改善页岩储层润湿性的作用，但是其在页岩油藏开发中的可行性还 有待验证。

关键词：页岩油藏；提高采收率；非常规油气；机理研究；综述A Comprehensive Review of Enhanced Oil Recovery Technologiesfor Shale OilLI Yibo 1*, HE Tianshuang 1, HU Zhiming 2, LI Yalong 2, PU Wanfen 11. Petroleum Engineering School, Southwest Petroleum University, Chengdu, Sichuan 610500, China2. Langfang Branch, PetroChina Research Insittute of Petroleum Exploration & Development, Langfang, Hebei 065007, ChinaAbstract: Through the investigation of the indoor research and field application of EOR technologies in shale oil reservoirs at home and abroad in the past 20 years, the difficulties in the development process are summarized in combination with the characteristics of shale oil reservoirs, and the adaptability of various EOR mechanisms to shale oil reservoirs. The results show: The gas injection is the best way to supply energy for shale reservoir. Carbon dioxide and natural gas are the normal injection media and the displacement mechanism needs further investigation. The wettability alteration to enhance the performance of imbibition effect is the main mechanism for surfactant and low salinity water flooding. Foam has the good performance in adjusting the heterogeneity but its stability needs to be enhanced. Thermal methods can change the thermal stress of the shale formation and thus induce the propagation of fracture to increase the sweep efficiency. In theory, solvent and nano-based material can also improve the wettability of shale reservoir, but its adaptation needs further discussion.Keywords: shale reservoir; enhanced oil recovery; unconventional resource; mechanism investigation; review网络出版地址：http :///kcms/detail/51.1718.TE.20210510.1809.002.html李一波，何天双，胡志明，等.页岩油藏提高采收率技术及展望[〕]•西南石油大学学报(自然科学版)，2021,43(3): 101-110.LI Yibo, HE Tianshuang, HU Zhiming, et al. A Comprehensive Review of Enhanced Oil Recovery Technologies for Shale Oil[J]. Journal of Southwest Petroleum University (Science & Technology Edition), 2021, 43(3):101-110.102西南石油大学学报（自然科学版）2021年引言随着世界能源需求的不断增加以及常规油气资源开发难度日益加大，以页岩油气为代表的非常规油气资源作为接替能源受到了广泛的关注。

名词解释：1、一次采油：指利用油层天然能量来进行的采油。

2、二次采油：指一次采油后，借助人工举升或（和）向油层注水（或气）而进行的采油。

3、三次采油：针对二次采油未能采出的残余油和剩余油，采用向油层注入其它驱油工作剂或引入其它能量开采原油的方法称为三次采油。

4、提高原油采收率或强化采油：提高采收率方法又称为强化采油方法，通常简称为EOR方法。

包括采收率超过一次采油的二次采油和三次采油,不管它使用在那个采油期，也不管它使用何种方法(或指除天然能量采油以外的任何采油方法)。

5、原油采收率：是采出地下原油原始储量的百分数，即采出原油量与地下原油原始储量之比。

6、吸附：当流体与多孔固体接触时，流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄，此现象称为吸附。

7、孔隙性：是指岩石能储存流体的性质。

8、孔隙度：岩石内总孔隙体积与岩石总体积之比。

9、有效孔隙度：岩石中相互连通的孔隙体积和岩石总体积之比。

10、孔隙结构：主要是指油层岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、尺度、分布及其连通关系。

11、渗透性：在一定压差下，岩石允许流体通过的能力12、绝对渗透率：假定岩石孔隙中只有一种流体（单相）存在，而且这种流体不与岩石起物理和化学反应。

所测得的渗透率。

13、有效（相）渗透率：岩石孔隙中多相流体并存，各相间彼此干扰、互相影响，此时测得的各相渗透率。

14、相对渗透率：几种流体同时存在时,一种流体的有效渗透率与该岩芯的绝对渗透率的比。

15、油层的非均质性：是指油层岩石的成分、渗透性、孔隙结构以及厚度等的差异。

16油层的宏观非均质性：是指油层岩性、物性、厚度等在平面上和垂向上的差异。

17、渗透率变异系数：单层内渗透率的标准差与渗透率平均值的比值。

18、油层岩石的微观非均质性：是指油层孔隙分布、孔隙结构以及岩石表面性质等在平面上和垂向上的差异;19、孔喉比：指孔腹半径与喉道半径之比。

孔喉比大的孔喉结构易产生jamin 效应。

20、孔喉配位数：是指与一个孔腹相连的喉道数。

名词解释1 剩余油：由于注入流体波及系数低，注入流体尚未波及到区域内原油，其特点是宏观上连续分布。

2 残余油：在注入流体波及区域或孔道内已扫过区域内残留的未被流体驱走的原油，其特点是宏观上不连续分布。

3 波及系数：被驱替流体驱扫过的油藏体积占原始油藏体积的百分数。

4 洗油效率：驱替流体波及范围内驱走的原油体积与驱替流体波及范围内总含油体积之比。

5 采收率：采出原油的储量与总地质储量之比。

6 油水前缘：分隔油区与油水两相区的界面称为油水前缘。

7 粘性指进：在排驱过程中，排驱前缘不规则地呈指状穿入油区的现象。

8 舌进：油水前缘沿高渗透层凸进的现象。

9 流度：一种流体通过孔隙介质能力的量度。

在数值上等于流体的有效渗透率除以粘度。

10 流度比：驱油时驱动液流度与被驱动液流度的比值。

11 泡沫驱是以泡沫驱作驱油剂的一种提高原油采收率的方法，主要成分是水、气和起泡剂。

12 润湿现象：固体界面上一种流体被另个流体取代的对象。

13 波及系数：指驱油剂波及到的油层容积与整个含油容积的比值。

14 残余阻力系数：指聚合物溶液通过岩心前后的盐水渗透率比值。

15 阻力系数：水的流度与聚合物溶液流动的比值。

16 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。

17 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。

18 抽提作用：在一定的温度和压力下，CO2 不仅能溶解于原油，而且置换出原油中某些轻质或中间组分的烃类物质，这种逆行蒸发称为对CO2原油的抽提作用。

19 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。

20 注蒸汽采油：是以水蒸汽为介质，把地面产生的蒸汽注入油层的一种热力采油方法。

21 蒸汽吞吐：在本井完成注蒸汽、焖井、开井生产三个连续过程。

（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）22 蒸汽驱：按一定生产井网，在注汽井注汽，在生产井采油。

石油行业提高采收率方案第一章提高采收率概述 (3)1.1 提高采收率的意义 (3)1.2 提高采收率的方法分类 (3)2.1 物理方法 (3)2.2 化学方法 (3)2.3 微生物方法 (3)2.4 混合方法 (4)2.5 智能化方法 (4)第二章储层精细描述 (4)2.1 储层地质特征研究 (4)2.1.1 储层岩性特征 (4)2.1.2 储层物性特征 (4)2.1.3 储层非均质性特征 (4)2.2 储层流体特性分析 (4)2.2.1 储层流体性质 (4)2.2.2 储层流体分布特征 (5)2.2.3 储层流体运动规律 (5)2.3 储层敏感性评价 (5)2.3.1 储层敏感性类型及影响因素 (5)2.3.2 储层敏感性评价方法 (5)2.3.3 储层敏感性评价结果及应用 (5)第三章油藏工程方案设计 (5)3.1 油藏开发模式选择 (5)3.1.1 油藏类型分析 (5)3.1.2 开发模式选择原则 (6)3.1.3 开发模式选择 (6)3.2 开发井网布局优化 (6)3.2.1 井网类型选择 (6)3.2.2 井网布局优化方法 (6)3.3 生产参数优化 (6)3.3.1 生产参数优化内容 (7)3.3.2 生产参数优化方法 (7)第四章水驱提高采收率技术 (7)4.1 水驱机理研究 (7)4.2 水驱方案设计 (7)4.3 水驱效果评价 (8)第五章气驱提高采收率技术 (8)5.1 气驱机理研究 (8)5.1.1 气驱基本原理 (8)5.1.2 气驱过程中的流体流动特性 (8)5.1.3 气驱过程中的压力和饱和度分布变化 (8)5.2 气驱方案设计 (9)5.2.1 气源选择及注入参数优化 (9)5.2.2 注气井布局及开发策略 (9)5.2.3 气驱配套工艺技术 (9)5.3 气驱效果评价 (9)5.3.1 气驱效果评价指标 (9)5.3.2 气驱效果评价方法 (9)5.3.3 气驱效果影响因素分析 (9)第六章化学驱提高采收率技术 (10)6.1 化学驱机理研究 (10)6.1.1 概述 (10)6.1.2 化学驱机理分类 (10)6.1.3 化学驱机理研究方法 (10)6.2 化学驱剂选择与评价 (10)6.2.1 化学驱剂分类 (10)6.2.2 化学驱剂选择原则 (11)6.2.3 化学驱剂评价方法 (11)6.3 化学驱方案设计 (11)6.3.1 概述 (11)6.3.2 设计内容 (11)6.3.3 设计方法 (11)第七章微生物驱提高采收率技术 (11)7.1 微生物驱机理研究 (11)7.1.1 微生物生长代谢对油藏的影响 (12)7.1.2 生物表面活性剂的作用 (12)7.1.3 生物气体的 (12)7.1.4 生物聚合物的作用 (12)7.2 微生物筛选与培养 (12)7.2.1 微生物筛选 (12)7.2.2 微生物培养 (12)7.3 微生物驱方案设计 (12)7.3.1 微生物注入方式 (12)7.3.2 微生物注入量 (13)7.3.3 微生物注入时机 (13)7.3.4 微生物驱油效果评价 (13)7.3.5 微生物驱后续调整 (13)第八章非常规提高采收率技术 (13)8.1 热力驱提高采收率技术 (13)8.2 破乳驱提高采收率技术 (13)8.3 混相驱提高采收率技术 (14)第九章提高采收率技术集成与应用 (14)9.1 技术集成原则 (14)9.2 技术集成应用案例 (14)9.3 技术应用效果评价 (15)第十章提高采收率项目管理与评价 (15)10.1 项目管理流程 (15)10.1.1 项目立项 (15)10.1.2 项目设计 (15)10.1.3 项目实施 (16)10.1.4 项目验收 (16)10.1.5 项目运行与维护 (16)10.2 项目风险评估与控制 (16)10.2.1 风险识别 (16)10.2.2 风险评估 (16)10.2.3 风险控制 (16)10.3 项目经济效益评价 (16)10.3.1 投资回收期 (16)10.3.2 投资收益率 (17)10.3.3 财务净现值 (17)10.3.4 内部收益率 (17)第一章提高采收率概述1.1 提高采收率的意义提高采收率是石油行业中的重要研究方向，对于保障国家能源安全、促进石油资源的合理开发与利用具有重大意义。

本科生毕业设计（论文）提高采收率概述2010年06月06日摘要油气田开发的任务就是尽可能经挤、合理地提高地下油气的采出程度，即提高石油采收率．纵观原油生产的垒过程，其实就是一个不断提高采收率的过程。

在原油生产的第一阶段(一次采油)，原油是利用天然能量来开采的，其最终采收率一般只能达到15%左右。

当天然能量衰竭时，通过注水向油层提供补充能量，即开始了开采的第二阶段(-次采油)。

它的采收率远比能量衰竭法高，最终采收率通常为30%～40%。

当该油田的水油比接近作业的经济极限时，即产出油的价值与水处理及其注入费用相差太小，而使纯收益减少时，则进入了三次采油的阶段，这个阶段被称为提高原油采收率 (或“强化开采 Emhanced OilRecovery”，即EOR)。

由于一次采油和二次采油方法采出的原油总量一般小于原始地质储量的40%，地下还有至少60%的储量等待开采，因而提高采收率方法的研制，目前备受国内外重视。

关键词：提高原油采收率；三次采油；EORABSTRACT目录绪论 1第一章气体混相驱 71. 液化石油气驱（LPG驱） 72. 二氧化碳驱 93. 富气驱 134. 高压干气驱 145. 高压氮气驱 15第二章化学驱 171. 聚合物驱 172. 表面活性剂驱 223. 碱水驱 244. 三元复合驱（ASP驱） 265. 泡沫驱 27第三章热力采油法 281. 蒸汽吞吐 282. 蒸汽驱 303. 火烧油层 33第四章微生物采油 36第五章物理采油法 41第六章结论 43绪论根据石油开采及油田开发的投资过程，可分为三个阶段：一次采油、二次采油和三次采油。

一次采油是指利用油藏天然能量开采的过程，如利用溶解气驱、气顶驱、天然水驱、岩石和流体弹性能驱及重力排驱等能量，它是油藏开发的第一个阶段。

油田投资主要在钻井及油气集输两方面，它是油田开发的第一次投资过程，因此称为第一次采油。

一般来说，一次采油采油率低于15%.二次采油是指采用外部补充地层能量（如注水、注气），以保持地层能量为目的的提高采收率的采油方法。

提高原油采收率机理原油采收率是釆出地下原油原始储量的百分数，即采出原油量与地下原始储量的比值。

那么，提高原油采收率究竟是开发后期遥远的事，还是应当在开发进程中就需要作整体战略性考虑的问题?影响采收率有哪些因素?提高原油采收率的技术方向在哪里?各种方法的驱油机理、适用性怎样?这些都是油藏、采油、地质师应当注意和予以回答的问题，也是我们在本章中要讨论的主要内容。

第一节提高原油采收率的基本概念和认识一、提高原油采收率的重要性和迫切性纵观石油开采的全过程，便可发现提高原油采收率在其中占有极其重要的位置。

如果世界现有油藏能增加1％的原油采收率，就相当于多采出目前全球年耗油量的两倍。

一个大油田，如能使原油采收率提高10％一20％，其增加的原油产量就十分可观，在某种程度上就相当于发现一个或几个新油田！另外，就技术而言，有关提高采收率的研究工作也是石油工业中最复杂的一项工作，而且迄今没有一个全球通用的方法，因为地质条件和油藏特征等都有很大的差异。

总之。

这一技术既有经济风险，但又是老油田增加采油量的必经之路。

正因为如此，在过去的数十年内，原苏联、美国这样一些石油大国都把如何提高原油采收率作为研究工作的主要目标。

一个油藏采收率的高低，既依赖于客观的地质条件(如地质储量、储层岩石的孔渗性、原油粘度、有无边水、底水等)，也取决于人为的努力(如开发水平、采油工艺水平、采取的提高釆收率措施等)。

而人为的因素是提高原油釆收率的关键。

美国的原油采收率约为50％，我国油田的采收率约在30％～45％左右。

随着工农业、交通运输对能源需求的日益增长，一些专家预测将出现一个利用非常规石油资源的新纪元。

这些非常规的石油资源包括油页岩、焦油砂，以及提高原油采收率采出枯竭油藏残留油等。

残留在地下的原油量是否一成不变，等待人们想什么时候开采就去开采呢?事实上不是这样，残留在地下可供我们再次开采的油量，会随着时间的推延在不断减少。

因为日复一日，年复一年，油田井场设备的腐蚀、井筒井底结构的损坏，地面井场改做它用(如农业用)等等都会使油井彻底报废，其结果使得地下储存的这部分等待开采的原油也彻底报废!因为没有多少提高采收率的方法能承担得了钻新井的费用，故现行的提高采收率方法其基本出发点是利用现有的井场设备等投资就可进行。