提高采收率原理与方法EOR

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 提高采收率原理与方法,采收率及其影响因素,提高采收率的方法,主要内容,重点,采收率、波及系数、驱油效率,提高采收率的主要方法,蒸汽吞吐与蒸汽驱,第一节 采收率及其影响因素,一、影响采收率的因素,油藏采收率：累积采油量（可采储量）与原始地质储量的百分比。,采收率,可以表示为：,E,v,体积波及系数,；,E,D,驱油效率,。,影响采收率的油藏地质、油田开发和采油技术因素等，最终可用体积波及系数和驱油效率的乘积表示。,1.,波及系数,定义,与,天然的或人工注入的驱替剂,接触的部分油藏体积（或含油面积、油藏厚度）与整个油藏含油体积（或含油面积、油层厚度）之比称为,体积波及系数,（或面积波及系数、纵向波及系数）。,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,影响因素：,流度比,指在油藏被,注入流体接触部分中注入流体,的流度与油藏内未波及区油的流度之比。,流度：,流体的渗透率与其粘度之比。,水油流度比：,影响波及系数的因素,M2,：,出现明显的粘滞指进现象，波及系数降低。,五点法注采单元流度比对波及状况的影响,油层岩石宏观非均质的影响,顺水流方向与垂直水流方向的渗透率必然有差异,形成不规则驱动前缘,油井会过早水淹，油藏留下一些“死油区”,注采井网安排不当,流体沿渗透率好的方向流动快,主要为渗透率差异的影响,2.,驱油效率,影响因素：,岩石的润湿性、孔隙结构、流体性质、毛管数。,定义,由,天然的或人工注入的驱替剂,从波及范围内驱替出的原油体积与波及范围内的总含油体积的比值。,岩石的润湿性,对于亲水岩石，毛管力是驱油动力，驱替效率高。当压差较大时，俘油残留于小孔道内。,对于亲油岩石，毛管力是驱油的阻力，驱替效率低。,岩石的孔隙结构,衡量孔隙结构的三个定量指标为孔隙度、比面、孔隙大小分布，岩石结构越均匀，驱油效率越高。,流体性质,工作剂与原油粘度差异大，由于渗流速度不同，会产生微观指进现象，从而影响驱油效率。,毛管数,N,C,（,Capillary number,）,在一定润湿性和渗透性多孔介质中，两相流动排驱油的动力与油的流动阻力之比。,一定时，,N,C,越大，驱油效率越高，要提高驱油效率就必须降低表面张力。,二、提高采收率的途径,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。,一次采油,天然能量,依靠,二次采油,物理、机械和力学等宏观作用,立足,人工注水,注气,三次采油,(,强化采油,),化学、物理、热力、生物或联合微观驱油作用,应用,化学驱,混相驱,热力采油,微生物采油,第二节 提高采收率的方法,包括：,聚合物驱,、,活性剂驱,、,碱驱,和,复合驱,。,一、化学驱油法,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。,原理,1,、聚合物驱,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。,驱油机理,药剂,聚丙烯酰胺、,部分水解聚丙烯酰胺、黄原胶,存在问题,聚合物：,热降解,、,盐降解,、,剪切降解,、,地层吸附,2,活性剂驱,药剂,磺酸盐型、,羧酸盐、聚醚、非离子阴离子,降低油水界面张力；,改变亲油岩石表面的润湿性；,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。,微乳状液驱,、,活性水驱,、,胶束溶液驱,和,泡沫驱,等。,活性剂驱主要以,提高驱油效率,为主,。,类型,驱油机理,存在问题,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,药剂,氢氧化钠,(NaOH),、硅酸钠、碳酸钠、原硅酸钠（由,NaOH,和水玻璃配置而成）,在注入水中加入,碱，,与原油中的,有机酸反应，,生成,表面活性剂,，降低油水界面张力，改变岩石润湿性，提高驱油效率。,驱油机理,存在问题,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。,驱油机理,降低界面张力：表面活性剂；或,碱与原油中的酸性成份反应就地生成的,表面活性剂,，可降低相间,界面张力,和,残余油饱,；,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，以提高波及系数为主；,另外：,复合驱还有碱驱所具有的乳化携带、捕集、聚并、润湿反转等机理。,包括：,二元驱和三元驱。,二、混相驱油法,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。,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。,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。,注液化石油气混相驱油过程,对于地层油中轻质组分（,C,2-6,）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。,2.,富气驱油法,驱油过程,是先注一段富气，再注一段干气，然后用水驱动。,注富气混相驱油过程,3.,高压干气驱油法,当地层中原油组分,含轻烃组分,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,C,2-6,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。,高压注干气混相驱油过程,干气,4.CO,2,驱油法,向油藏高压注入,CO,2,，不断与原油接触,萃取,其中较,重烃组分,而富化，,CO,2,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。,(3),与原油产生低界面张力；,存在问题：,气源,提高采收率机理：,(1),降低原油的粘度；,(2),使原油膨胀；,原油粘度降低比值,m,/,o,和压力的关系,原油体积膨胀系数和,CO,2,溶解度的关系,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。,三、热力采油法,热力采油法主要用于开采,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,、注热流体法,主要是,蒸汽,分为：,蒸汽吞吐,和,蒸汽驱,。,(1),蒸汽吞吐,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,。,蒸汽吞吐：,在本井完成注蒸汽、焖井、开井生产三个连续过程。,蒸汽吞吐过程,注蒸汽采油,是以水蒸气为介质，把地面产生的蒸汽注入油层的一种热力采油方法。,蒸汽,油,注汽 焖井 采油,油层,蒸汽吞吐开采原理示意图,蒸汽吞吐井的产量特征曲线,(2),蒸汽驱：,蒸汽驱：,按一定生产井网，在注汽井注汽，在生产井采油。,蒸汽注入井,油层,热油水混合带,蒸汽带,注蒸汽热力采油的增产原理：,原油粘度,大大降低，增加了原油的流动系数；,油层岩石和流体,体积膨胀,，增加了弹性能量；,原油中的,轻质油份易挥发,，进入气相后更易流动；,油相相对渗透率,有增加的趋势，从而增加了原油的流动能力；,提高了,地层压力,，增加了驱油能量；,清除了井壁污染，,降低,了井筒附近的,流动阻力,。,火烧油层,：采用适当的井网，将,氧气,或,空气,注入井中并用点火器将油层点燃，燃烧前缘的高温不断使原油蒸馏、裂解、并驱替原油到生产井。,2,、火烧油层,火烧油层燃烧过程示意图,火烧油层增产原理：,燃烧带的温度很高，使燃烧带前缘的原油加热,降粘,，增加流动能力；,燃烧带前缘有蒸汽带和热水带，有,蒸汽驱和热水驱作用,；,燃烧过程中产生,CO,2,和地层中原油形成混相，从而消除或降低了界面张力；,原油蒸馏产生的,轻组分,更易流动。,四、微生物采油法,微生物采油：,通过有选择地向油层注入微生物基液和营养液，使得微生物就地繁殖生长，其代谢产物与原油产生物化作用。,1.,微生物采油原理,微生物在油层中增殖，形成生物量,；,产粘液的细菌密集成团时，可选择性或非选择性地堵塞地层中的孔道，从而改变流动方向，扩大扫油面积。,菌体粘附在岩石表面，改变岩石表面的润湿性，将岩石上附着的油膜替代下来。,降解,将高分子烃类降解为低分子的烃类，可降低原油粘度和凝固点，增加原油的流动性。,3,产生气体,产生的,C0,2,气体溶解于水生成,碳酸,，处理碳酸盐岩地层，可提高孔隙度和渗透率。,产生,CO,2,、,CH,4,、,H,2,等气体，使油层压力增加；,部分气体溶解在原油中，使原油体积膨胀，粘度降低；,5,降低界面张力,代谢产物中的表面活性剂，可降低水一岩石一原油体系的界面张力，提高洗油效率。,6,提高波及系数,代谢产物中的聚合物（如黄孢胶）可增加驱替液的粘度，降低流度比，提高波及系数，并可选择性封堵或非选择性封堵地层,。,4,解堵作用,就地发酵产生的有机酸和气体使井筒周围得到清洗。,本章小结,1,.,影响波及系数的因素包括,：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。,2.,影响驱油效率的因素包括：,岩石的润湿性,、孔隙结构、流体性质、毛管数。,3.,提高采收率的主要方法,：,化学驱油法,、混相驱油法、,热力采油法和,微生物采油法,。,5.,混相驱油法包括,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。,6.,热力采油法包括：蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层。,4.,化学驱主要包括聚合物驱、活性剂驱、碱驱和复合驱。,完,