提高采收率技术是什么? 为什么要提高原油采收率,提高采收率的方法有哪些

作者&投稿:宿窦 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

我国多数油田处于注水采油的晚期,采出液体含水量高达95%,注水采收率不到40%,有一半以上的石油仍然留在地下无法采出。为减缓这些油田的衰老速度,维持我国原油稳产,减少对国外原油的依赖程度,进一步提高油藏采收率,必须进行三次采油。三次采油也称“强化采油”,是通过向油层注入化学物质、蒸汽、混相气,或对油层采用生物技术、物理技术来改变油层性质或油层中的原油性质,提高油层压力和石油采收率的方法。

我国克拉玛依油田早在1958年就开展三次采油研究工作,并进行了火烧油层采油。20世纪60年代初,大庆油田一投入开发,就开始了三次采油研究工作,先后研究过CO2水驱、聚合物溶液驱、CO2混相驱、注胶束溶液驱和微生物驱。70年代后期,我国对三次采油的研究逐渐重视起来,玉门油田开展了活性水驱油和泡沫驱油。80年代,大港油田开展了碱水驱油研究工作。90年代,大庆、胜利、大港等油田对聚合物驱油都开展了研究,相继提出了三元复合驱及泡沫复合驱等提高石油采收率新技术。其中聚合物驱油技术已工业化推广,三元复合驱油技术也在扩大化工业试验阶段。这些新技术的研究和应用,极大地提高了我国油田的原油采收率。

本节主要介绍化学驱油技术、气体混相驱油技术、热力采油技术、微生物采油技术、物理采油技术等提高油气采收率技术。

一、化学驱油技术

化学驱油技术又叫“改良水驱”,是指在注入水中加入一种或多种化学药剂,改变注入水的性质,提高波及系数和洗油效率,提高采收率的技术。根据所加入的化学药剂的不同,化学驱油技术可分为以下几种方法。

(一)聚合物驱油

聚合物是高分子化合物,它由成千上万个叫作单体的重复单元所组成,其相对分子质量可达200万及以上。聚合物具有增大水的黏度的性能。

聚合物驱油是把聚合物添加到注入水中,提高注入水的黏度,降低驱替介质流度,降低水油流度比,提高水驱油波及系数的一种改善水驱方法。该技术已成为保持油田持续高产及高含水后期提高油田开发水平的重要技术手段。如大庆油田主力油层水驱采收率在40%左右,采用聚合物驱油技术可比水驱提高采收率10%以上。

驱油用聚合物主要有两种:一种是人工合成的聚合物,主要是由丙烯酰胺单体聚合而成的聚丙烯酰胺(PAM),所以聚合物驱有时也简写成PAM驱;另一种是天然聚合物,使用最多的是黄原胶,也称聚糖或生物黄原胶。国内外矿场试验绝大多数用的是部分水解聚丙烯酰胺,它的水溶性、热稳定性和化学稳定性都比较好。

聚合物驱油机理是:聚合物溶解在水中,增加了水的黏度;在井底附近的地层中,水流速度高,聚合物分子呈线形流动;在远离井底的地层中流速慢,聚合物分子卷曲呈线团状或球状而滞留在油层孔隙喉道中,降低了水相渗透率,从而降低了油水流度比,提高了波及效率;聚合物分子的官能团(如酰胺基)可部分吸附在岩石孔隙表面,使聚合物分子部分伸展在水中,阻滞了水的流动(见图6-14)。因此,聚合物的加入,降低了水油流度比,不仅提高了平面波及效率,克服了注入水的“指进”(驱替前缘成指状穿入被驱替相的现象),而且也提高了垂向波及效率,增加了吸水厚度。

(二)表面活性剂驱油

表面活性剂是指能够在溶液中自发地吸附于两相界面上,少量加入就能显著降低该界面自由表面能(表面张力)的物质,例如烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠等。表面活性剂驱油的主要机理是降低油水界面张力,改变岩石孔隙表面的润湿性,提高洗油效率。

图6-14 聚合物驱油提高采收率示意图

由于地层水含有的盐种类较多,且各油田地层水所含的盐类也各不相同,因此,要选择与地层水相适应的活性剂,否则收不到预期的效果。即使是有效的表面活性剂,在表面活性剂驱油过程中也存在着两个较突出的问题:一是表面活性剂分子会被岩石表面或油膜表面吸附,导致表面活性剂在驱油过程中的沿途损失,经过一段距离后,注入水中的表面活性剂含量将大量减少,作用就非常微弱以致消失;另一个问题是表面活性剂水溶液的流度与水差不多,不能提高波及系数。

表面活性剂驱油,从工艺上讲与注水并没有什么差异,只是把注入水改为表面活性剂体系,即注入一定浓度的表面活性剂溶液,目的是提高洗油效率。目前表面活性剂驱油大体有两种方法:一种是以浓度小于2%的表面活性剂水溶液作为驱动介质的驱油方法,称为表面活性剂稀溶液驱,包括活性水驱、胶束溶液驱;另一种是用表面活性剂浓度大于2%的微乳液进行驱油,称为微乳液驱。

(三)碱水驱油及三元复合体系驱油

碱水驱油是将比较廉价的碱性化合物(如氢氧化钠)掺加到注入水中,使碱与原油的某些成分(如有机酸)发生化学反应,形成表面活性剂,降低水与原油之间的界面张力,使油水乳化,改变岩石的润湿性,并可溶解界面油膜、提高原油采收率的方法。可见,碱水驱油实质上是地下合成表面活性剂驱油。

在碱水驱油中,可以作为碱剂的化学剂主要有氢氧化钠、原硅酸钠(Na4SiO4)、氢氧化铵、氢氧化钾、磷酸三钠、碳酸钠、硅酸钠(Na2SiO3),以及聚乙烯亚胺。在上述化学试剂中,氢氧化钠和原硅酸钠的驱油效果最好,而且经济效果也比较好,此即人们通常所说的“苛性碱水驱”。

碱水驱油机理有以下几个方面:降低界面张力;油层岩石的润湿性发生反转;乳化和捕集携带作用;增溶油水界面处形成的刚性薄膜。

碱水驱油方法的工艺比较简单,不需增加新的注入设备,相对于其他化学驱油来说,成本比较低。对于注水油田,只要根据确定的碱浓度,向注入水中加入一定量的碱,就很容易转变为碱水驱方法采油。但这种方法对于大部分油田效果并不明显,其主要原因是碱虽然可以降低界面张力,但界面张力的降低程度明显受原油性质、地层条件的影响。

三元复合体系驱油是指在注入水中加入低浓度的表面活性剂(S)、碱(A)和聚合物(P)的复合体系驱油的一种提高原油采收率方法。它是20世纪80年代初国外出现的化学采油新工艺,是在二元复合驱(活性剂—聚合物;碱—聚合物)的基础上发展起来的。由于胶束—聚合物驱在表面活性剂扫过的地区几乎100%有效地驱替出来,所以近些年来,该方法无论是在实验室还是矿场实验都受到了普遍重视。但由于表面活性剂和助剂成本太高,该方法一直没有发展成为商业规模。ASP三元复合体系所需要表面活性剂和助剂总量仅为胶束—聚合物驱的三分之一,其化学剂效率(总化学成本/采油量)比胶束—聚合物驱高。大庆油田室内研究及先导性矿场试验表明,三元复合体系驱油可比水驱提高20%以上的原油采收率。

二、气体混相驱油技术

混相,简单的含义是可混合的。而混相性是指两种或两种以上的物质相能够混合而形成一种均质的能力。如果两种流体能够混相,那么将它们掺和而无任何界面,如水和酒精、石油和甲苯相混合均无界面。

混相驱油法就是通过注入一种能与原油呈混相的流体,来排驱残余油的办法。气体混相驱油是以气体为注入剂的混相驱油法。其机理是注入的混相气体在油藏条件下与地层油多次接触,油中的轻组分不断进入到气相中,形成混相,消除界面,使多孔介质中的毛管力降至零,从而降低因毛细管效应而残留在油藏中的石油。从理论上讲,它的微观驱油效率达100%;从矿场应用上讲,它对于低渗透黏土矿物含量高的水敏性油层更适用。

气体混相驱油的方法很多,按照注入的驱替剂的气体类型,可把气体混相驱油分为两大类,即烃类气体混相驱油和非烃类气体混相驱油。

早在20世纪40年代,美国就曾提出向地层注高压气(以注甲烷气为主)的气体混相驱油法。但由于它对原油的组成、油藏条件、地面设备要求较高而未得到推广。鉴于天然气中轻烃组分是原油的良好溶剂,50年代又提出了以液化石油气等其他烃类气体为混相剂的气体混相驱油,并在室内研究的基础上进行了大量的矿场实验。大约到1970年,人们对烃类气体混相驱油的兴趣达到了高潮。但是,随着烃类气体价格的急剧上涨,油藏工程师及研究者们不得不寻求更经济的办法。因此,70年代以后,CO2混相驱迅速发展起来,并成为目前重要的气体混相驱油方法之一。

三、热力采油技术

稠油亦称重质原油,是指在油层条件下原油黏度大于50mPa·s,或者在油层温度条件下脱气原油黏度大于100mPa·s,且在温度为20℃时相对密度大于0.934的原油。根据黏度和相对密度的不同,稠油又可分为普通稠油、特稠油和超稠油。我国稠油划分标准见表6-2。

表6-2 我国稠油的划分标准

①指油层条件下黏度,其余指油层条件下脱气原油黏度。

指标分类第一指标第二指标黏度,mPa·s相对密度(20℃)普通稠油50①(或100)~10000>0.92特稠油10000~50000>0.95超稠油>50000>0.98

我国稠油资源丰富,分布很广,目前已在很多大中型油气盆地和地区发现众多的稠油油藏。大部分稠油油藏分布在中—新生代地层中,埋藏深度变化很大,一般在10~2000m之间。新疆克拉玛依油田九区浅层稠油油藏埋藏深度在150~400m之间,红山嘴浅层稠油油藏深度在300~700m之间。在全国范围来看,绝大部分稠油油藏埋藏深度为1000~1500m。稠油油藏具有原油黏度高、密度大、流动性差、在开采过程中流动阻力大的特点,难于用常规方法进行开采,通常采用降低稠油黏度、减小油流阻力的方法进行开采。由于稠油的黏滞性对温度非常敏感,随着温度的升高,稠油黏度显著下降,所以热力采油已成为强化开采稠油的重要手段。我国辽河油田、胜利油田、新疆克拉玛依油田已广泛应用。

热力采油是通过加热油层,使地层原油温度升高、黏度降低,变成易流动的原油,来提高原油采收率。根据热量产生的地点和方式不同,可将热力采油分为两类:一类是把热量从地面通过井筒注入油层,如蒸汽吞吐采油、蒸汽驱采油;另一类是热量在油层内产生,如火烧油层。

(一)蒸汽吞吐采油

蒸汽吞吐采油是指在一定时间内向油层注入一定数量的高温高压湿饱和蒸汽(锅炉出口蒸汽压力在10~20MPa之间,蒸汽温度为250~300℃),关井一段时间使热量传递到储层和原油中去,然后再开井生产。由此可见,蒸汽吞吐采油可分为注汽、焖井及采油三个阶段。从向油层注汽、焖井、开井生产到下一次注汽开始时的一个完整过程叫一个吞吐周期。蒸汽吞吐采油投资较少,工艺技术较简单,增产快,经济效益好。

1.注汽阶段

注蒸汽作业前,要准备好机械采油设备,油井中下入注汽管柱、隔热油管及耐热封隔器,见图6-15。将隔热油管及封隔器下到注汽目的层以上几米处,尽量缩短未隔热井段,通过注汽管柱向油层注汽。此阶段将高温蒸汽快速注入到油层中,注入量一般在千吨当量水以上(每米油层一般注入70~120t蒸汽),注入时间一般几天到十几天。

图6-15 注汽管柱示意图

1—油管阀门;2—套管阀门;3—注汽伸缩管;4—套管;5—隔热油管;6—注汽密封插管;7—耐热封隔器;8—绕丝筛管

2.焖井阶段

焖井是指注汽完成后停注关井,使热蒸汽与地层充分进行热交换的过程。油井注汽后,为了使热蒸汽与地层充分进行热交换,使热量进一步向地层深处扩散,扩大加热区域,同时也使井筒附近地层的温度比注汽时降低一些,必须进行焖井。焖井时间不宜过长或过短,一般2~7天。

3.采油阶段

采油阶段一般又包括自喷和抽油两个阶段。

(二)蒸汽驱采油

蒸汽驱采油是在蒸汽吞吐采油的基础上进行的。由于注入井已经过蒸汽吞吐采油,井底附近油层的含油饱和度很低,当注入蒸汽后很容易在井底附近形成一个蒸汽带(见图6-16)。此带前缘为热水,后部分为蒸汽,温度高,热量多。由于蒸汽密度小于油,流动性大于油,使得蒸汽上浮沿油层顶部窜流,形成蒸汽超覆现象。蒸汽带半径在油藏底部最小,顶部最大。在不断注入蒸汽的高温高压作用下,靠近蒸汽带的原油黏度降低并不断向油井方向运移,在蒸汽带前方形成一个降黏油富集带。此带靠近蒸汽带部分油层温度最高,原油黏度最低,而接近未被加热原油带部分的油层温度最低,原油黏度最高(接近于原油黏度)。随着蒸汽累积注入量的增加,油层能量和热量得到很好的补充,驱替前缘逐渐向油井方向推进,使得蒸汽带和降黏油富集带不断扩大,而未被加热原油带不断缩小,采油井原油产量上升,并逐步进入高产阶段。随着开采时间的延长,油层中的原油逐步被驱替出来,蒸汽和热水在油层中向生产井推进,到一定时间,蒸汽驱前缘突破油井,蒸汽和热水进入油井随同原油一起被采出来。

图6-16 蒸汽驱采油的油气分布剖面示意图

1—蒸汽和热水带;2—降黏油富集带;3—未被加热原油热带;4—驱替前缘(三)火烧油层

火烧油层法是将空气连续注入井底,在井底将油层点燃,以油层本身的原油或部分裂解产物作燃料,不断燃烧生热,依靠热力和其他综合驱动力的作用,提高采收率的一种热力采油方法。火烧油层有三种类型,干式正向燃烧、湿式燃烧和反向燃烧。

1.干式正向燃烧法

所谓“干式燃烧”是指仅仅注入空气燃烧。所谓“正向燃烧”,是指点燃注入井油层,其燃烧前缘由注气井向采油井方向推进,并与空气的运动方向相同。

火烧油层时,装置在注入井井底的点火器点火,加热油层。当井底附近的原油受热后,其中的轻质组分蒸发,形成石油蒸气,先向前运移。较重质的部分在高温下发生裂化反应,部分形成轻质油,也向前运移;余下的重质部分焦化,变成可燃炭,不能向前流动,作为燃料沉积下来,建立起燃烧带。与此同时,油层中的水也因受热成为水蒸气;石油焦燃烧后还产生废气(包括二氧化碳、水蒸气、未燃的空气等),它们也都向前流动。流向前方的石油蒸气、水蒸气、燃烧的废气等与接触到前方的冷油、水和岩石进行热交换,产生凝析作用;另一方面,轻质油与接触到前方的原油相混,稀释原油,降低了原油的黏度。由于靠近燃烧带的部分温度高,远离燃烧带的温度逐渐下降,且由于蒸发、裂化、焦化、凝析等作用和温度的关系,在油层中形成若干个带——已燃带、燃烧带、沉焦带、蒸汽带、热水带、轻质油带、富油带、原始含油带,见图6-17。只要油层有足够的残炭量(燃料),油层的燃烧便可以蔓延下去。

对于火烧油层来说,凡火线波及的地区,由于热力降黏和膨胀作用、轻油稀释作用以及水气的驱替作用,除了部分重烃焦化作为燃料外,洗油效率几乎达100%。但是,由于油层的非均质性和较高的注入气与地层油流度比,气与油的重力分离比较严重,平面上和剖面上的波及系数都比较低。

图6-17 火烧油层(干式正向燃烧法)的机理示意图

1—已燃带(成为疏松的净砂);2—燃烧带(火线,正在燃烧的狭窄地带);3—沉焦带(原油焦化、裂化后留下的残炭、燃料);4—蒸汽带(共存水汽化和燃烧生成的水汽);5—热水带(蒸汽的凝析物);6—轻质油带(蒸馏和裂化产生的轻质油凝析物);7—富油带(被驱集到前缘的油,由于热和轻质油的稀释,黏度降低);8—原始含油带(热力尚未影响到的地区)

2.湿式燃烧法

湿式燃烧法是正向燃烧法的改良,是正向燃烧和水驱相结合的方法,可用来弥补干式正向燃烧的缺点,有效利用燃烧前缘后面储存的热能。

正向燃烧法在地下产生的热能量约半数存在于燃烧前缘和注入井之间。为了更有效地利用这部分热量,必须将其移至燃烧带的前方。为此,可采取注水的方法,注入水与燃烧前缘后面的高温岩层接触时蒸发,岩石则冷却;同时燃烧前缘前面的蒸汽便凝结成热水,使得持有一定高温的地带加长,油的黏度下降,从而有利于提高采收率。

3.反向燃烧法

反向燃烧法系指燃烧带从生产井向注入井方向发展的一种对付特稠原油的火烧油层法,即燃烧带与注入的空气逆向而行。它可以弥补干式正向燃烧的缺点,克服黏度高的油藏中的流体阻塞,如图6-18所示。

图6-18 反向燃烧法示意图

四、微生物采油技术

微生物采油技术,全称微生物提高石油采收率(Microbial Enhanced Oil Recovery,MEOR)技术,是21世纪出现的一项高新生物技术。它是指将地面分离培养的微生物菌液和营养液注入油层,或单纯注入营养液剂或油层内微生物,使其在油层内生长繁殖,产生有利于提高采收率的代谢产物,以提高油田采收率的采油方法。

(一)微生物驱油机理

(1)微生物在油藏高渗透区的生长繁殖及产生聚合物,使其能够选择性地堵塞大孔道,提高波及系数,增大扫油效率。

(2)产生气体,如CO2、H2和CH4等,这些气体能够使油层部分增压并降低原油黏度。

(3)产生酸。微生物产生的酸主要是低相对分子质量有机酸,能溶解碳酸盐,提高渗透率。

(4)产生生物表面活性剂。生物表面活性剂能够降低油水界面张力。

(5)产生有机溶剂。微生物产生的有机溶剂能够降低界面张力。

(二)微生物采油特点

(1)微生物以水为生长介质,以质量较次的糖蜜作为营养,实施方便,可从注水管线或油套环形空间将菌液直接注入地层,不需对管线进行改造和添加专用注入设备;(2)微生物在油藏中可随地下流体自主移动,作用范围比聚合物驱大,注入井后不必加压,不损伤油层,无污染,提高采收率显著;(3)以吞吐方式可对单井进行微生物处理,解决边远井、枯竭井的生产问题,提高孤立井产量和边远油田采收率;(4)选用不同的菌种,可解决油井生产中的多种问题,如降黏、防蜡、解堵、调剖;(5)提高采收率的代谢产物在油层内产生,利用率高,且易于生物降解,具有良好的生态特性。

总之,微生物采油具有成本低、工序简单、应用范围广、效果好、无污染的特点,越来越受到重视。

五、物理采油技术

物理采油技术是利用物理场来激励和处理油层或近井地带,解除油层污染,达到增产、增注和提高油气采收率的新技术。目前,声波采油技术、微波采油技术、电磁加热技术的理论研究已达到成熟阶段。

物理采油技术具有以下特点:适应性强、工艺简单、成本低、效果明显;可形成复合技术,对油层无污染;可用于高含水、中后期油田提高采收率;可用于含黏土油藏、低渗透油藏、致密油藏、稠油油藏。

物理采油技术包括人工地震采油技术、水力振荡采油技术、井下超声波采油技术、井下低频电脉冲采油技术、低频电脉冲技术。下面主要介绍人工地震采油技术和水力振荡采油技术。

(一)人工地震采油技术

人工地震采油技术是利用地面人工震源产生强大震场,以很低频率的机械波形式传到油层,对油层进行震动处理,提高水驱的波及系数,扩大扫油面积,增大驱油效率,降低残余油饱和度。

1.采油机理

(1)加快油层中流体的流速;

(2)降低原油黏度,改善流动性能;

(3)改善岩石润湿性;

(4)清除油层堵塞及提高地层渗透率;

(5)降低驱动压力。

2.特点

(1)不影响油井正常生产,不需任何井上或井下作业,避免了因油井作业造成的产量损失;

(2)一点震动就可大面积地处理油层,波及半径达400m,在波及面积上油井有效率达82%;

(3)适应性强,对各种井都有效;

(4)对油层无任何污染,具有振动解堵、疏通孔道的作用;

(5)节省人力物力,投资少,见效快,效益高,简单易行。

(二)水力振荡采油技术

水力振荡采油技术是利用在油管下部连接的井下振荡器产生水力脉冲波,通过脉冲波在油层中的传递,来解除注水井、生产井近井地带的机械杂质、钻井液和沥青质胶质堵塞,破坏盐类沉积,并使地层形成裂缝网,增大注水井吸水能力,改善油流的流动特性。振动波对地层中原油产生影响,降低原油黏度。



国内外提高采收率技术现状与展望~

一、国外提高采收率技术应用现状
提高石油采收率的方法包括向油层注入水、气,给油层补充能量的二次采油和用化学的物质来改善油、气、水及岩石相互之间的性能,开采出更多石油的三次采油,主要有注表面活性剂、注聚合物稠化水、注碱水驱、注CO2驱、注碱加聚合物驱、注惰性气体驱、注烃类混相驱、火烧油层、注蒸汽驱和微生物驱等。
据美国《油气杂志》(Oil&Gas)(2004年4月)资料,目前世界范围内已进行工业化推广或已进行矿场试验的提高采收率(EOR)技术包括蒸汽驱、火烧油层、二氧化碳驱、烃类气驱及聚合物等化学驱。世界范围通过EOR工程采出的油量在20世纪90年代处于高峰期,在1998年初,来自提高采收率和重油项目的石油产量大约为2.3×106bbl/d,比1996年初的2.2×106bbl/d稍有增长,这个数量相当于世界石油产量的3.5%。进入21世纪,EOR工程的数量减少,即使目前高油价也并未刺激EOR工程数量的增加,主要原因:一是试验项目周期长,二是燃料、注入气等成本增加。尽管如此,EOR技术在油气田开发中也将起着举足轻重的作用,特别是在目前勘探费用上涨和勘探难度加大的情况下。
图1-1为2003~2004年世界各国EOR产量,美国的EOR产量最高,达到6.6×105bbl/d,委内瑞拉、加拿大、印度尼西亚与中国为第二梯队,其他国家通过EOR项目获得的产量较少。与别的国家相比,中国是利用化学驱(主要是聚合物驱)获得产量最高的国家,但注气缺乏相应的项目。各产油国的共同特征是热采技术应用广泛,且产量较高。

图1-1 各国EOR产量图(《油气杂志》2004.4)

诸多EOR技术中,蒸汽驱仍是最主要的方法,其次为二氧化碳混相驱,烃类气体混相或非混相驱与氮气驱也起着相当重要的作用,氮气驱、聚合物驱与燃烧对产量的贡献相对较少(图1-2)。在统计的世界范围内EOR产量中,热采(包括蒸汽驱和燃烧)产量为1.1×106bbl/d,占总数的64.6%,注气(轻烃、二氧化碳和氮气等)产量为6.0×105bbl/d,占到了34.5%,聚合物驱产量为1.6×104bbl/d,只占总产量的0.9%。

图1-2 世界不同EOR方法产量图(《油气杂志》2004.4)

(一)美国提高采收率技术应用与潜力
美国在1976年、1984年曾两次由美国国家石油委员(NPC)组织几百名专家对美国各油田进行了潜力分析和预测,为美国能源部发展化石能源提供了科学依据。1993年又第三次进行了潜力评价,这次潜力分析共包括了2307个油藏,将有3510×108bbl地质储量原油依靠新的、有效的采油方法才能开采。在这3510×108bbl中可分成两类:一类是由水驱可以驱替,但在常规生产中由于旁通或不与水接触而不能采出的可流动油,约1130×108bbl;另一类是由于粘滞力和毛细管力而捕集在油藏孔隙中不能被水驱替的不可流动油,这部分约有2380×108bbl。可流动油可用改进的二次采油(ASR)方法开采,如钻加密井、调剖、聚合物驱、钻水平井等,主要是尽量扩大扫及效率。这些过程成本比较低,并可快速提高生产水平,仍是提高采收率的主流方法。开采不可流动油则要采用二氧化碳驱、化学驱、热力采油等三次采油方法(EOR),在扩大扫及效率的同时还要提高驱油效率。二氧化碳混相驱在一定的油价下会有一定的发展,而化学驱其中包括复合驱应用的可能性很小,一方面其经济成本太高,必须在高油价下才能使用,另一方面其技术尚未成熟,风险比较大,还需在技术上进一步提高,尽量减少其风险。
(二)前苏联提高采收率技术应用情况
SPE1992年会议上发表的资料显示前苏联在热采、气驱和化学驱三大提高采收率方法中,化学驱所占比例最大,占EOR总量的77%,其次是热采,占17%,气驱只占6%。前苏联提高采收率以化学驱为主。前苏联提高采收率的一个重要特点是尽量采用化工厂的废液,并开发了许多简单易行的增产增注办法,如注粘土胶、纸浆废液和物理场方法采油等。
尽管化学驱的项目远远高于热采,但其累积产量却与热采差不多,说明化学驱的规模还比较小。前苏联和俄罗斯气驱所占比重很小,主要是前苏联缺乏天然二氧化碳气源。
(三)加拿大提高采收率技术应用情况
加拿大以重油开采为主,主要是热采和露天开采沥青砂。对于轻油主要采用注烃混相驱或非混相驱。根据2004年EOR工程统计资料,注烃混相驱或非混相驱项目数量最多,为29项,其次是蒸汽驱12项、火烧油层3项、二氧化碳混相驱2项,氮气驱1项。化学驱主要进行室内研究,没有什么矿场试验。这主要是因为加拿大有丰富的天然气资源,其原油性质又适合混相驱之故。
(四)国外提高采收率发展分析
1.地质特点是选择提高采收率方法的基础
三次采油与二次采油或一次采油的明显不同之处就是前者的适应范围有限。热采中的注蒸汽,它要求油藏比较浅、油层比较厚、原油密度和粘度较高;而注气混相驱则与之恰恰相反,它要求油层比较深,以满足混相压力,油层比较薄,以减少粘性指进和重力超覆,原油密度和粘度小,以易于混相。前二者都要求油藏相对均质,而聚合物驱则对中度和较严重非均质更为有效,粘度要求介于二者之间。美国,特别是二叠盆地,属于海相沉积,原油密度很小,非常适合二氧化碳混相驱,从而注二氧化碳得到很快的发展。
2.材料来源决定提高采收率发展的方向
美国二叠盆地由于有丰富的二氧化碳供应,这些油藏主要发展二氧化碳混相驱或非混相驱。而阿拉斯加由于有丰富的天然气资源,并且在近处又无销路,因此与加拿大相同,主要采用注烃混相驱。俄罗斯有些油田从地质条件看也适合二氧化碳混相驱,但由于无天然二氧化碳来源,因此二氧化碳混相驱并未得到发展。
3.油价决定提高采收率的规模和时机
三次采油是一个投资大、成本高、风险大、见效慢的采油方法,其方法不同,风险程度也不同。因此油价是对三次采油技术发展最为敏感的问题。1976年阿拉伯石油禁运使油价大涨,美国政府极力鼓励三次采油,使三次采油迅速发展,三次采油项目数在1986年达到高峰。从1986年以后油价开始下跌,除因在高油价下已铺好二氧化碳输送管道,前期投资已经花费,使二氧化碳驱还在继续增长外,其他方法都在萎缩。在低油价下,只能进行技术相对成熟、投资较少、风险较小的方法,如聚合物驱、调剖等所谓先进的二次采油方法。复合驱,特别是三元复合驱目前技术还不成熟,风险也比较大,只有在油价高的时候才能采用。
4.地质、油藏工程研究是提高采收率技术成败的关键
尽管在目前低油价下三次采油矿场试验和应用大幅度减少,但美国在地质、油藏工程方面的研究一直持续不断,并且国家给予大量资助。这是人们认识到,一个项目的成功与否,主要取决于油藏描述是否符合实际情况。因此美国一直把油藏描述作为科学研究的重点,并且主要为三次采油服务。三次采油是个极端复杂的采油方法,它需要化学家、地质家、油藏工程师、测井、数值模拟等各方面专家的共同努力才能完成。现在许多矿场试验之所以失败,有许多主要是对地下地质情况认识不清。因此地质、油藏工程、数值模拟以及测井、试井等监测手段的研究非常重要。
(五)国家鼓励政策
国外三次采油发展都离不开国家的鼓励政策,比如美国,为推动二次采油的发展,曾先后执行成本分担、不控制油价、暴利税优惠等鼓励政策,使1986年三次采油矿场试验项目最高达到512项。1986年后,一方面由于油价下跌,另一方面美国政府取消了优惠政策,使得矿场试验项目急剧下降。特别是成本较高的化学驱,由1986年的206项降至1998年的11项。目前美国政府已不再资助矿场试验项目,仅资助室内机理性研究。加拿大也有类似情况,曾在税率上对三次采油给予特殊政策,在一定程度上刺激了三次采油的迅速发展。
二、我国提高采收率技术方法现状与展望
由于三次采油(EOR)主要包括化学采油技术、微生物采油技术以及物理采油技术三大方面,而根据我国石油工业发展的趋势与需要,目前逐步形成了以化学采油为主体,以微生物采油和物理采油研究为两翼的综合性提高采收率的方法。而化学采油包括聚合物驱油技术、三元复合驱油技术等方法,而微生物采油则以微生物驱油技术为主。
(一)我国提高采收率技术方法现状
目前,我国各主力油田已先后进人开发后期,含水率迅速上升,含水率高达80%以上,现有的注水技术已难以满足油田的需要;同时,在未动用和新发现的储量中,低渗透、稠油、深层凝析气藏和挥发性油藏等复杂类型所占的比例较大,如利用现有的注水技术进行开发,提高采收率的难度相当大。根据提高采收率法筛选、潜力分析及发展战略研究结果,我国注水开发油田(其储量和产量均占全国的80%以上)的提高采收率方法主要为化学驱(碱驱、聚合物驱、表面活性剂驱等)方法。该方法覆盖地质储量达60×108t以上,可增加可采储量10×108t,是我国提高采收率研究的主攻方向。
1.注水开发技术
我国油田以陆相沉积储层为主,储层天然能量较小,需要早期注水补充地层能量。我国油田砂岩单层厚度一般在5m以下,砂体展布面积有限。这类油藏天然能量较小,很难出现强天然水驱或气驱。为了获得较高的产量和采收率,普遍采用早期注水开发方式,我国注水开采油田的产量和储量都占总量的85%以上,在主要开发阶段的油田地质储量采油速度,中高渗透油田一般保持在2%以上,甚至高达3%~5%,低渗透油藏可达0.8%~1.2%。
我国原油粘度普遍较高,储层非均质比较严重,需要采取逐步强化注水开采的措施。强化措施一是加密注采井网,提高注采井数比例。二是采用细分层系和分层注水工艺,控制油井层间非均质性带来的不利影响,提高差油层的开采速度。三是提高排液量,不断提高剩余可采储量的采油速度。采取这些措施,我国油田在稳产期,大部分油田的可采储量采出程度可以达到50%~60%。
2.聚合物驱油技术
我国东部地区除了二氧化碳和天然气比较贫乏之外,其油藏主要是河流相沉积,非均质比较严重,并且原油密度和粘度较大,与天然气很难达到混相。聚合物驱油是东部地区提高原油采收率的主导技术,经过较长时间的室内和现场试验,目前已经进入了工业化矿场应用阶段,在大庆、胜利、大港、南阳等大中型油田,均获得了明显增油效果。该技术对处于中、高含水期的油田开发持续稳产,具有决定性意义和指导性作用,在三次采油技术中占有重要地位。
聚合物驱是近年来采用的主要三次采油方法,2002年聚合物驱产量占中油股份公司三次采油产量的93.5%。大庆油田从2001年开始,聚合物驱产量每年均超过了1000×104t;胜利油田已在27个油藏实施了化学驱油,动用储量2.94×108t,年增产原油160×104t。
3.复合驱技术
近十几年来,复合驱(碱/表面活性剂/聚合物的复合)从化学驱中脱颖而出,成为最具应用前景的方法之一。这一方面是由我国的特殊油藏条件及各种技术的适应性所决定的;另一方面则是因为复合驱综合发挥了不同化学剂的协同效应,从而成为大幅度提高石油采收率的重要方法之一。据专家预测,如果化学复合驱得到较大规模的应用,可望在实施地区提高石油采收率5%~10%。
三元复合驱的表面活性剂主要有石油磺酸盐(烷基芳基磺酸盐)、植物羧酸盐和烷基苯磺酸盐等三大类产品。根据石油磺酸盐示范提高采收率技术的研究表明,每吨石油磺酸盐可以提高原油产量超过130t;可以将高渗油藏原油采收率提高20%至30%。根据在胜利油田孤东油区的工业试验,使用石油磺酸盐示范提高采收率技术四个月后,注水上升势头得到控制;6个月后,参与试验的16口油井的每日注水量减少了156t,产油量每天上升了20t。运用这一技术,我国大庆、胜利、辽河、华北等多数油田的采收率可以大幅上升,将对我国原油供给和能源安全产生积极而深远的影响。
4.稠油热采技术
辽河、胜利、新疆、河南等油田有丰富的稠油资源,20世纪80年代中期以来发展了稠油蒸汽吞吐和注蒸汽驱技术,提高了石油资源的采出程度。目前全国稠油热采产量达到1200×104t以上。
5.二氧化碳吞吐技术
二氧化碳吞吐工艺,是指通过向地层原油中注入二氧化碳气,使原油性质发生根本性变化,改进油藏性质,从而提高原油采收率的一种新型技术。2002年3月,胜利油田东辛采油厂引进二氧化碳吞吐工艺进行了现场试验和推广,累计施工16口井,18井次,措施成功率为83.3%,累计增油14695.3t。当年10月,井下作业公司在东辛、桩西、孤岛等采油厂连续施工11口井,累计增油6000t,取得明显经济效益和技术效果。桩西采油厂在桩19-Ⅹ4实施二氧化碳吞吐配套带泵酸洗井解堵工艺,获日增油16t的高水平。
6.微生物强化采油技术
微生物强化采油技术就是将特殊的微生物体系、生物催化剂与营养物系统接种到生产井或注水井中,从而将其大量植入含油区的孔隙介质中,并通过控制酶在含油层油水界面上的反应,改变原油的流动性,产生短链的分子与生物表面活性剂。从而使原油的性质,如低的原油体积系数、高的API等级、油水界面张力,岩石与原油的相互影响(润湿性)等得到改善。
与目前通常采用的外源微生物采油技术相比,本源微生物采油不存在菌种适应性、变异退化等问题,减少了菌种的开发、生产等步骤。工艺简单、投资少、成本低。大庆油田、吉林油田、河南油田、青海油田、新疆油田和胜利油田本源微生物资源丰富,完全具备开展本源微生物驱油的条件,正在进一步开展深入研究并准备矿场应用试验。
(二)我国提高采收率技术前景展望
我国已投入开发的石油储量中,以大庆油田为代表的东部陆地油田多处于高含水期,注水采油效果明显变差,三次采油技术已成为保证持续稳产的主导手段。近期产业化的重点是:在推广聚合物驱油、复合驱油、微生物驱油、物理法采油等已基本掌握的工艺技术的同时,加速这些工艺所需注入设备、物理法采油设备等成套设备的规模化生产,形成从设计、设备制造、建设到运行管理的整体能力。
(1)聚合物驱将会稳定发展,并将是今后较长一段时间内我国在矿场中工业化应用的主要提高采收率技术,将在保持东部老油区产量的稳定中发挥重要作用,聚合物驱产油规模将超过1.0×107t。今后的研究重点将是如何进一步降低成本,提高经济效益以及开发一些能够改善聚合物驱效果的相关技术。
(2)复合驱尽管在中国有巨大的应用潜力,并且在室内实验和矿场试验中都取得了明显的效果,但与聚合物驱相比技术更加复杂,还有一些机理有待于进一步加深认识,更重要的是受到经济因素的限制。因此,需要进一步加大研究和矿场试验力度,尽快使复合驱成为接替水驱的另一种提高采收率技术。
(3)随着气源的不断发现,特别是中国西部油气田的发现,气体混相或非混相驱技术将会越来越受到重视有可能以较快的速度发展成为一种经济有效的提高采收率技术。
(4)热采方面需进一步改善蒸汽吞吐效果,同时大力加强蒸汽驱等技术研究,尽快形成热力采油接替技术。
(5)二次采油与三次采油的结合技术是二次采油向三次采油的过渡技术。该项技术在胜利油田、华北油田、新疆油田等试验区进行矿场试验,平均投入产出比为1:4.93,增产原油8×104t,取得了显著的经济效益和社会效益。
(6)润湿性反转方法促进低渗透气田增产技术。润湿性反转方法是通过改变井底附近岩石的润湿性及压裂支撑剂的润湿性(从液相润湿变成中等润湿或者气润湿)来提高产量及改善压裂效果的新方法。采用这一新方法,一方面由于改变了岩石的润湿性,反转凝析的液体以及压入的前置液便可以很容易地产出,而不至于挡住气体的流动;另一方面,由于大幅度提高了压裂后液体的返排率,气体的相对渗透率增加,从而显著提高气井的产能。
三、提高采收率技术对可采系数研究的影响
提高采收率技术的研究与逐步应用,使已发现油气资源的采出程度不断提高,并将使未发现资源可采系数不断增加。同时,为体现国家层面对我国可采油气资源潜力需求更偏重于技术性和前瞻性的特点。本次研究要求在确定我国油气资源技术可采系数时,陆上要考虑到强化(三次)采油技术;海上条件比较恶劣,我国的勘探开发水平偏低,要求考虑二次采油技术条件。

提高原油采收率节约能源。
提高原油采收率方法:
世界上已形成提高采收率四大技术系列,即化学法、气驱、热力和微生物采油。
化学法又分为化学驱和化学调剖。化学驱包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱水驱及其复配的二元、三元复合驱、泡沫驱等。调整吸水剖面包括浅调、深调和调驱三类技术。调剖剂分为无机类水泥、无机盐沉淀、有机聚合物凝胶、树脂类、颗粒类及泡沫类等。
气驱包括混相、部分混相或非混相的富气驱、干气驱、CO2 驱、氮气驱和烟道气驱等,注入方式分为段塞注入、连续注入或水气交替注入。
热力法包括热水驱、蒸汽法、火烧油层、电加热等。其中蒸汽法又包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力驱、蒸汽与天然气驱;火烧油层又分为干式、湿式、水平井注空气等。
微生物采油包括微生物调剖或微生物驱油等。此外,声波物理法采油也有大量的研究报道。
上述提高采收率技术,部分已进行工业化推广应用,部分开展了先导性矿场试验,部分处于理论研究之中。世界范围内已进行工业化推广或曾进行矿场试验的提高采收率技术包括蒸汽驱、火烧油层、蒸汽辅助重力驱、CO2 驱、烃类气驱,以及聚合物或活性剂等化学驱。诸多EOR 技术中,蒸汽驱仍是最主要的方法,其次为CO2 混相驱,烃类气体混相或非混相驱与氮气驱也起着相当重要的作用。

石油可采储量增长潜力
答:在常规油田开发中后期,低渗透油田开发早中期,特低渗透、超低渗透油田开发早期、初期,提高采收率技术手段开始应用和推广,使油田采收率逐步提高,增加可采储量。可采储量随着开发技术进步不断增加。 一般而言,在油气资源的勘探开发过程中,可...

采收率的应用状况
答:我国化学驱则明显处于世界领先地位。 我国针对大多数油田是陆相沉积的特点,经过四个连续五年计划的重点项目攻关,在石油系统各单位以及中国科学院、高等院校的共同努力下,提高采收率技术有了飞速的发展,在化学驱一些领域已达到...

东北石油大学有什么好专业?
答:东北石油大学在以下专业方向形成了自己的优势与特色,这些好专业有:·油气资源评价技术 ·石油生产系统仿真及运行优化技术 ·稠油水热裂解提高采收率技术 ·化工环境污染监测与控制技术 ·低渗透油田高效开采新技术 ·...

重油沥青开采技术
答:该方法的资源回收率高,平均采收率为75%左右(厉凯等,2007)。二、原地开采 原地开采技术主要应用在埋藏比较深的储层(大于75m),目前的原地开采技术包括携砂冷采、注水开发、注蒸汽开发、火烧油层、微生物处理和原地催化等,...

水平压裂辅助蒸气驱技术优缺点
答:从而提高采收率;高效环保:该技术不需要额外的化学物质,不会对环境造成污染。2、缺点是技术难度大:水平压裂辅助蒸气驱技术需要具备较高的技术力量和设备支持,技术难度较大,所需投入成本较高;因地制宜:该技术对地质条件...

(一)高含水、低渗透等油藏开发技术发展迅速
答:完善配套凝析气田循环注气提高采收率技术。专栏2-5 我国石油资源开发利用技术发展方向 高含水油藏开发。一是通过重构地下认识体系,重建井网结构和重组地面工艺流程,二次开发继续提高水驱采收率。重点发展油藏剩余油富集...

什么微生物吞吐采油技术
答:微生物吞吐采油技术是通过引入或刺激在油藏中能够存活的微生物来提高原油采收率的技术。微生物采油以其费用低、工序简单、操作方便,流动的油和不流动的油都能采出等特点,成为继水驱、化学驱、聚合物驱之后提高采收率的又一...

安全、高效采矿技术体系
答:我国石油老油田总体上已进入高含水、高采出程度阶段,稳产难度加大;新增储量品位下降,低渗、特低渗、稠油储量比例上升,开采难度加大。必须依靠科技进步,提高石油采收率。需解决的关键技术包括提高注水开发老油田采收率技术、...

什么是原油采收率
答:摘要:石油化工原理-工艺-技术篇:对原油采收率的介绍,如原油采收率是指采出原油地质储量的百分数、分为三个阶段等基础方面知识的说明。什么是原油采收率储藏在地下的原油到底能够从地层采出多少呢?其衡量指标是原油采收率。

石油中的三采是什么意思?
答:三采是三次采油技术。是一种采收率更高的采油技术。