黑龙江自考石油工程独本提高采收率原理考试大纲.docx

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黑龙江自考石油工程独本提高采收率原理考试大纲

黑龙江省高等教育自学考试

石油工程（080105）专业（独立本科段）

提高采收率原理考试大纲

（课程代码6341）

黑龙江省高等教育自学考试委员会办公室

二○○九年四月

提高采收率原理考试大纲

适用专业：

石油工程（独立本科段）

学时:

64

一课程的性质目的和任务

本课程为石油工程专业的必修课，也可用于石油地质等专业的选修课。

通过本课程的学习，使学生对水驱二次采油、提高油气采收率原理和方法有比较深入和系统的了解，以适应油田开发对提高采收率的技术需求。

二、课程的基本要求

掌握提高采收率方法的基本原理，了解不同提高采收率方法的适用条件和工艺技术要求。

三、课程内容和考核目标

绪论（2学时）

（一）学习目标

1.了解提高采收率方法的发展历史、技术现状和发展趋势。

2.理解常规油藏与非常规油藏的不同特点；

3.掌握几种提高采收率技术及其应用现状。

（二）课程内容

常规油藏特点及其开采

非常规油藏特点及其开采

提高石油采收率（EOR）技术

世界范围内有希望工业化推广或已工业化推广的EOR技术：

化学驱，气体溶剂驱，热力采油和微生物采油。

目前世界范围内最成熟的EOR技术为热力采油法。

我国目前研究水平处于世界领先地位的技术是聚合物驱油法。

（四）考核要求

1.识记

（1）常规油藏与非常规油藏的不同特点；

（2）提高采收率技术；

（3）几种提高采收率技术的应用现状。

第一章注水驱油（10学时）

（一）学习目标

1.掌握一次采油、二次采油、三次采油、原油采收率、面积波及效率、排驱效率和提高采收率技术等几个重要概念。

及毛管数、剩余油、残余油、流度、流度比、油水前缘、一次驱油效率、无水采收率、注水极限采收率、井网、微观驱替效率ED、宏观扫油效率EV、粘性指进、舌进、水驱特征曲线、原始油带和两相流动区等参数的定义；

2.了解油藏非均质特征及其对剩余油分布的影响；

3.理解并能够推导天然能量开采及注工作剂开采油藏的采收率；

3.掌握残余油的形成和分布、残余饱和度及其确定；

4.理解流度比的物理意义及其对波及系数的影响；

5.会推导分流方程式；

6.分析水驱机理；

7.掌握水驱采收率及其影响因素。

（二）课程内容

第一节采收率的概念（3学时）

一次采油、二次采油、三次采油和原油采收率

。

1.天然能量驱油的采收率

2.注入工作剂驱油的采收率

注工作剂驱油时，油藏内原油采收率是面积波及效率、接触系数、洗油效率的函数。

整个油藏的采收率是体积波及系数与洗油效率的乘积。

第二节残余油饱和度（2学时）

水驱后，存在于油层内的油应分为剩余油和残余油两部分。

水淹带中留下的残余油是进行提高采收率的目标。

1.残余油的形成与分布

油藏内残余油分布；剩余油与残余油的区别；残余油的形成与岩石孔隙结构有关。

但是，对岩石的不同孔隙模型可作一般了解。

2.毛管数降饱和度曲线

要理解毛管数的定义、物理意义及其对提高原油采收率的重要启示。

第三节残余油饱和度的确定方法（1学时）

当采用室内岩心分析法来测定束缚水饱和度和残余油饱和度时，应用地层油体积系数对残余油饱和度进行校正。

残余油饱和度的确定方法分为室内模拟实验和矿场测试方法。

对各种方法的原理和优缺点要有所了解。

第四节影响水驱原油采收率的因素（2学时）

水驱油藏的原油采收率就应该取决于水的微观驱替效率（洗油效率）以及宏观扫油效率。

1.影响微观驱油效率（洗油效率）

的因素

1）岩石孔隙结构；2）岩石润湿性；3）原油粘度；4）毛管数。

2.影响宏观波及系数

的因素

1）地层非均质强度；2）流度比；3）注采速度；4）布井方式（井网）。

3.水驱油效率预测：

分流方程式

。

第五节宏观水驱油机理及水驱采收率（2学时）

1.水驱油前缘的推进方式

原始油带、油水两相流动区、油水前缘和前缘突破。

水驱油过程可以处理成理想的活塞式和非活塞式前缘推进两种。

要了解这两种前缘推进的特点。

水驱油藏常出现“指进”和“舌进”，二者意义不同。

2.一次驱油效率

3.水驱采收率

无水采收率

注水极限采收率

粘性指进、水的舌进、前缘提前突破及井网对水驱采收率的影响。

（三）考核知识点

1.毛管数、剩余油、残余油、流度、流度比、油水前缘、一次驱油效率、无水采收率、注水极限采收率、井网、微观驱替效率ED、宏观扫油效率EV、粘性指进、舌进、水驱特征曲线、原始油带和两相流动区等基本概念；

2.采收率；

3.残余饱和度及其确定；

4.流度比；

5.分流方程式；

6.水驱机理；

7.水驱采收率。

（四）考核要求

1.识记

（1）毛管数、剩余油、残余油、流度、流度比、油水前缘、一次驱油效率、无水采收率、注水极限采收率、井网、微观驱替效率ED、宏观扫油效率EV、粘性指进、舌进、水驱特征曲线、原始油带和两相流动区等基本概念。

（2）一次采油、二次采油、三次采油与提高采收率技术；

（3）天然能量驱油的采收率；

（4）注入工作剂的采收率；

（5）残余油的形成、分布及其饱和度；

（6）毛管力公式及毛管数降饱和度曲线；

（7）残余油饱和度的确定；

（8）影响水驱洗油效率和波及效率的因素；

（9）分流方程式；

（10）水驱油活塞式与非活塞式前缘推进；

（11）粘进指进与舌进的关系。

2.领会

（1）一次采油、二次采油与三次采油的联系与区别；

（2）天然能量及注入工作剂驱油采收率；

（3）采收率与微观排驱效率和波及系数（垂向波及系数和面积波及系数）的关系；

（4）流度与流度比的物理意义；

（5）油藏中残余油的形成、分布及残余油饱和度；

（6）毛管数的物理意义及毛管数降饱和度曲线；

（7）影响水驱原油采收率的因素。

重点是毛管数对洗油效率的影响及流度比对波及系数的影响；

（8）油层非均质性；

（9）水驱油活塞式和非活塞式两种前缘推进方式；

（10）粘性指进与舌进的原因及关系；

（11）井网效率的含义。

3.简单应用

（1）天然能量驱油采收率的推导；

（2）影响微观驱油效率的主要因素；

（3）注入工作剂驱油整个油藏采收率的推导；

（4）毛管数降饱和度曲线的分析；

（5）水驱原油采收率主要影响因素分析；

（6）分流方程式的推导；

（7）采收率的计算；

（8）流度比对波及系数的影响分析；

（9）宏观水驱油机理分析。

4.综合应用

（1）天然能量和注入工作剂驱油整个油藏采收率的推导；

（2）毛管力的相关计算；

（3）毛管数降饱和度曲线的分析；

（4）水驱油采收率机理及水驱油采收率影响因素分析；

（5）采收率的计算。

第二章聚合物溶液驱油（10学时）

（一）学习目标

1.了解驱油用聚合物种类、物理形态、分子结构及其性质特征；

2.掌握聚合物浓溶液的流变性、在多孔介质中的流变性及流动特征；

3.了解聚合物驱原理和方法；

4.了解聚合物驱油矿场应用及其生产动态特征。

（二）课程内容

聚合物溶液驱油的概念；

聚合物驱的目的。

第一节聚合物的类型及性质（2学时）

聚合物、聚合物的水解和聚合物的水解度。

聚合物三种构型：

线型、支链型、交联型。

聚合物溶液的粘度

聚合物的类型

油田驱油常用的聚合物：

聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺和多糖（生物聚合物，如黄原胶）。

聚合物有粉末、清液和乳状液三种不同的物理形状。

1.聚丙烯酰胺

2.生物聚合物

第二节聚合物溶液的特性（2学时）

1.聚合物的流变性：

聚合物是非牛顿流体，是一种假塑性流体，具有剪切变稀的特性。

评价其粘度时常采用无限剪切速率下的粘度、零剪切速率下的粘度及特性粘度。

2.不可进入孔隙体积

3.聚合物溶液的降解：

机械降解、化学降解和生物降解。

4.聚合物的粘弹性：

粘弹性与挤出胀大比；聚合物的溶胀与溶解。

第三节聚合物在多孔介质中的滞留（2学时）

聚合物分子在多孔介质中的滞留方式包括吸附、机械捕集、水力滞留三种。

1.聚合物的吸附

吸附是聚合物在岩石中滞留的主要原因。

重点要掌握影响聚合物吸附的主要因素：

1）岩石类型及组分；2）聚合物类型；3）聚合物浓度；4）含盐量

2.机械捕集：

比岩石孔隙大的分子进入并保留在岩石中。

3.物理堵塞：

主要是由沉淀物引起的。

4.聚合物滞留造成的岩石渗透率下降

聚合和降低渗透率的特性可用阻力系数、残余阻力系数和筛网系数来表示。

1）阻力系数；2）残余阻力系数；3）筛网系数；4）附加渗透率降低

第四节聚合物驱油机理及影响因素（2学时）

1.聚合物的驱油机理

2.聚合物驱油的影响因素

1）聚合物结构及浓度；2）油藏岩石类型；3）地层水矿化度；

4）注入速度；5）注入水水质。

3.聚合物驱油的适用条件

5.聚合物的选择：

1）具有水溶性；2）具有明显的增粘性；3）化学稳定性好；4）剪切稳定性好；5）吸附量小；6）在多孔介质中有良好的传输性；7）来源广，价格低。

6.聚合物驱油对油层的要求

1）油藏几何形状和类型；2）油层岩石；3）原油粘度；

4）油层温度；5）地层水的矿化度。

第五节聚合物驱在油田中的应用（2学时）

1.聚合物驱油注入能力计算

2.聚合物驱油的可行性分析

3.改善流度比

4.调整吸水剖面

5.堵水

6.聚合物驱油的矿场应用举例

（三）考核知识点

1.聚合物及其种类；

2.聚合物，尤其是油田常用聚合物的物理形态、分子结构及其性质特征；

3.聚合物浓溶液的流变性；

4.聚合物在多孔介质中的流变性及流动特征；

5.聚合物驱机理和方法；

6.聚合物驱油矿场应用及其生产动态特征。

（四）考核要求

1.识记

（1）聚合物及其种类；

（2）聚合物的水解度；

（3）聚合物的多分散性；

（4）聚丙烯酰胺及其性质特征；

（5）生物聚合物及其性质特征；

（6）聚合物溶液的流变性及其无限剪切速率和零剪切速率下的粘度；

（7）聚合物溶液的特性粘度；

（8）偏差系数的定义；

（9）不可进入体积的定义及聚合物溶液通过多孔介质的时间；

（10）聚合物的几种降解；

（11）聚合物溶液的粘弹性与挤出胀大比；

（12）聚合物在多孔介质中的几种滞留；

（13）聚合物降低渗透率的特性及阻力系数、残余阻力系数和筛网系数；

（14）聚合物的注入能力；

（15）调剖与堵水。

2.领会

（1）聚合物及其水解度；

（2）聚合物的多分散性；

（3）聚丙烯酰胺与生物聚合物水解的影响因素；

（4）聚合物溶液的流变性及其特性粘度；

（5）不可进入体积与聚合物溶液通过多孔介质的时间；

（6）聚合物的几种降解；

（7）聚合物在多孔介质中的几种滞留及其影响因素；

（8）聚合物降低渗透率的特性及其表示；

（9）聚合物驱的可行性；

（10）调剖与堵水的原理。

3.简单应用

（1）聚合物水解度影响因素；

（2）聚合物降解的原因分析；

（3）聚合物驱油的机理分析；

（4）聚合物驱油的目的；

（5）聚合物驱油的影响因素分析；

（6）不可进入的孔隙体积大小的决定因素；

（7）聚合物吸附的影响因素分析；

（8）聚丙烯酰胺溶液的水解度计算。

4.综合应用

（1）聚合物溶液通过孔隙介质所用的时间分析；

（2）聚合物驱油的机理；

（3）聚合物驱油的影响因素分析；

（4）聚合物驱油的设计；

（5）聚合物驱油的适用条件及聚合物的选择；

（6）聚合物在调剖堵水中的应用。

第三章表面活性剂溶液驱油（10学时）

（一）学习目标

1.了解表面活性剂的种类、物理形态、分子结构及其性质特征；

2.了解胶束溶液、微乳液的形成和性质特征；

3.掌握微乳液相态性质及其影响因素；

4.了解表面活性剂溶液驱油原理及影响其驱油效果的因素；

5.了解表面活性剂溶液驱油设计方法及其矿场应用的生产动态特征。

（二）课程内容

第一节微乳液的形成及其特性（2学时）

1.表面活性剂的类型及其性质

根据物质的化学结构，表面活性剂可分为离子型和非离子型两大类，离子型表面活性剂可分为阳离子型、阴离子型和两性型表面活性剂三种。

不同表面活性剂因为所含基团的差别，其亲油亲水平衡值也不同，即亲油亲水能力不同。

2.微乳液的形成

微乳液、微乳液与胶束的区别与助活性剂（简称助剂）

油外相微乳液和水外相微乳液

3.微乳液的相态及影响因素

微乳液的相态常用拟三元相图灰描述，在实际应用中，为表示方便，常将油、水、表面活性剂和助剂分别视为三个独立的组分，有它们构成的三元相图称为拟三元相图。

微乳液相态性质的影响因素主要有：

含盐量；表面活性剂结构；助剂（醇）的结构和长度；原油组成；温度。

第二节表面活性剂溶液驱油机理及影响因素（2学时）

1.表面活性剂驱油机理

表面活性剂溶液驱油包括表面活性剂稀溶液驱油和微乳液驱油。

表面活性剂的注入类型包括：

1）表面活性剂注入体系；2）常规的微乳液注入体系；3）非混相微乳液注入体系；4）可溶性油注入体系。

表面活性剂稀溶液驱油的机理主要是：

1）降低油水界面张力；2）改变岩石的润湿性；3）乳化作用。

微乳液驱油的机理包括：

1）非混相驱；2）部分混相驱；3）混相驱。

2.表面活性剂驱油的影响因素

1）表面活性剂的当量及当量分布；2）表面活性剂结构；3）表面活性剂浓度；

4）无机盐；5）活性剂吸附损失；6）油藏条件；7）助剂。

第三节表面活性剂在岩石表面的吸附（2学时）

表面活性剂在岩石表面的吸附包括物理吸附和化学吸附两方面，关于二者的区别可参见第一章的总结。

引起表面活性剂吸附的主要原因在于：

1）离子交换；2）氢键键合；3）静电吸附；4）色散力吸附和5）憎水基键合。

影响表面活性剂在岩石表面吸附的因素有：

1）表面活性剂结构；2）油藏岩石类型；3）无机盐对吸附；4）温度对吸附和5）pH值。

减小吸附损失的方法主要是改变溶液的pH值，减小吸附量，或者使用牺牲剂降低吸附损失。

第四节表面活性剂在油田的应用（2学时）

表面活性剂

亲水亲油平衡值（HLB值）

表面活性剂的水溶液：

稀溶液，胶束与胶束溶液。

临界胶束浓度

根据驱油用表面活性剂溶液的浓度的高低，将表面活性剂驱油分为活性水驱、胶束驱、微乳液驱和泡沫驱油等几种。

1.表面活性剂的选择

2.油层条件的选择

第五节胶束－聚合物的相互作用（1学时）

1.胶束－聚合物的相互作用

2.胶束－聚合物驱采收率的预测

3.胶束－聚合物驱设计

第六节泡沫驱油法（1学时）

泡沫驱油法及所用的表面活性剂

泡沫质量或干度

泡沫的稳定机制

影响泡沫破裂的因素

泡沫驱油的机理

（三）考核知识点

1.表面活性剂及其种类、物理形态、分子结构及其性质特征；

2.胶束溶液、微乳液的形成和性质特征；

3.微乳液相态性质及其影响因素；

4.表面活性剂溶液驱油原理及影响其驱油效果的因素；

5.表面活性剂溶液驱油设计方法及其矿场应用的生产动态特征。

（四）考核要求

1.识记

（1）表面活性剂及其结构特点；

（2）表面活性剂的类型及其性质；

（3）微乳液的概念及其性质；

（4）胶束的定义及其性质；

（5）微乳液的相态性质及其影响因素；

（6）表面活性剂驱油的机理；

（7）界面张力、润湿、乳化、混相等概念；

（8）影响表面活性剂驱油的因素；

（9）物理吸附与化学吸附；

（10）表面活性剂在岩石表面吸附的机理；

（11）影响表面活性剂在岩石表面吸附的因素；

（12）减小表面活性剂吸附的方法；

（13）胶束－聚合物驱的相互作用；

（14）泡沫及其性质；

（15）泡沫驱油法；

（16）泡沫的稳定机制；

（17）泡沫的破裂；

（18）泡沫质量；

（19）泡沫与油的相互作用；

（20）泡沫驱油机理。

2.领会

（1）微乳液与胶束的区别；

（2）微乳液的相态性质及其影响因素；

（3）表面活性剂驱油的机理；

（4）影响表面活性剂驱油的因素；

（5）表面活性剂在岩石表面吸附的机理；

（6）影响表面活性剂在岩石表面吸附的因素；

（7）减小表面活性剂吸附的方法；

（8）胶束－聚合物驱的相互作用；

（9）胶束－聚合物驱设计；

（10）表面活性剂的选择；

（11）表面活性剂驱时油层条件的选择；

（12）泡沫的稳定与破裂机制；

（13）泡沫与油的相互作用；

（14）泡沫驱油机理。

3.简单应用

（1）微乳液与胶束的区别；

（2）微乳液性质的影响因素分析；

（3）表面活性剂溶液驱油机理分析；

（4）微乳液的驱油机理分析；

（5）表面活性剂吸附的主要原因及其影响因素；

（6）表面活性剂驱适用的地层条件；

（7）泡沫破裂的影响因素分析；

（8）泡沫驱油的机理。

4.综合应用

（1）表面活性剂驱油机理；

（2）表面活性剂溶液在岩石表面吸附的分类及其区别

（3）表面活性剂驱油影响因素分析；

（4）胶束－聚合物相互作用分析。

第四章碱水驱油及复合体系驱油（10学时）

（一）学习目标

1.了解碱水驱油常用的碱；

2.掌握碱水驱油的机理；

3.理解并掌握碱水驱油的影响因素；

4.掌握选择碱水驱油藏的条件；

5.掌握碱耗和碱液浓度的计算方法；

6.掌握碱水驱的现场应用方法及存在的问题；

7.掌握二元和三元复合驱的概念及其驱油机理。

（二）课程内容

碱水驱是通过将比较廉价的化合物（如氢氧化钠）掺加到注入水中以增加其pH值，碱与原油反应降低原油之间界面张力，使原油乳化，改变岩石润湿性并溶解界面薄膜，以提高采收率的方法。

碱水驱油与聚合物和表面活性剂驱油相比，成本最低。

但是，碱水驱的明显是碱耗的存在。

第一节碱水驱油机理（2学时）

碱驱时加入的碱主要有：

氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、原硅酸钠、硅酸钠、磷酸钠、碳酸钠等，其中，以氢氧化钠和原硅酸钠和效果最好。

碱水驱油的机理：

1.降低界面张力

2.油层岩石的润湿性发生反转：

使残余油滴变成可连续的油流

3.乳化和捕集作用

4.乳化和携带作用

5.增溶油水界面处形成的刚性薄膜

第二节碱水驱油的影响因素（2学时）

1.岩石组成；2.原油酸值；3.溶液pH值；4.油藏温度；5.矿化度

第三节碱水驱在油田上的应用（2学时）

1.油藏的选择

碱水驱时油藏的选择非常重要，主要是使碱耗及结垢尽可能小。

主要是要考虑下面的条件：

原油的酸值；岩石的类型；油层条件；其它：

温度、pH值、矿化度等。

2.碱耗的确定

1）碱耗的概念；2）碱耗的影响因素；3.碱液浓度的计算

4.注入方式

5.注碱水所存在的问题

第四节三元复合体系驱油（4学时）

复合驱：

二元驱或三元驱。

碱聚合物驱油

三元复合体系驱（ASP驱）

表面活性剂与碱二元驱的协同效应

碱与聚合物之间也存在协同效应（碱能促进聚合物水解）

聚合物对碱和表面活性剂也有协同效应（聚合物使水增粘，能减少碱和表面活性剂的损耗）。

1.碱/聚合物体系驱油

2.碱/表面活性剂/聚合物（ASP）三元复合体系驱油

ASP驱的注入方式

ASP驱油的机理

ASP驱油效果的影响因素

三元复合驱存在的问题

3.三元复合体系驱油的矿场试验

（三）考核知识点

1.碱水驱油常用的碱；

2.碱水驱油的机理；

3.碱水驱油的影响因素；

4.碱水驱油藏的条件要求；

5.碱耗和碱液浓度的计算；

6.碱水驱的现场应用方法及存在的问题；

7.二元和三元复合驱的概念及其驱油机理。

（四）考核要求

1.识记

（1）碱水驱的概念；

（2）碱水驱油常用的碱及其性质；

（3）碱水驱的机理；

（4）碱水驱的影响因素；

（5）碱耗；

（7）当量浓度；

（8）二元与三元复合驱；

（9）二元与三元复合驱的机理；

（10）三元复合体系驱油效果的影响因素。

2.领会

（1）碱水驱的概念；

（2）碱水驱的机理；

（3）碱水驱的影响因素；

（4）碱耗；

（5）二元与三元复合驱的机理；

（6）三元复合体系驱油效果的影响因素。

3.简单应用

（1）碱水驱的机理分析；

（2）碱水驱的影响因素分析；

（3）碱耗与碱水溶液浓度计算；

（4）二元与三元复合驱的机理分析；

（5）三元复合体系驱油效果的影响因素分析。

4.综合应用

（1）碱水驱的机理分析；

（2）碱水驱的影响因素分析；

（3）碱耗与碱水溶液浓度计算；

（4）二元与三元复合驱的机理分析；

（5）三元复合体系驱油效果的影响因素分析。

第五章气体混相与非混相驱油（8学时）

（一）学习目标

1.了解混相与非混相驱油用气体种类、性质和特征；

2.掌握单组分、多组分相图构成及其使用方法；

3.了解气体混相与非混相驱油原理；

4.了解混相与非混相驱油设计原理及其最小混相压力计算方法。

（二）课程内容

注气混相驱油：

注入丙烷等较重轻烃的初次接触混相和天然气等较低烃类的多次接触混相。

注气驱：

轻烃驱、天然气驱、二氧化碳驱、氮气驱和烟道气驱等。

注气体驱油时通常都是在一定高压条件下，使油和气形成一个连续相，即一个从油藏原油组分逐渐转变为注入气组分的烃类过渡带，甚至达到混相的程度，此时油气界面不再存在。

学习本章注汽混相驱和非混相驱时，重点是掌握其驱油的机理和一些概念。

第一节相态的描述（3学时）

1.单组分相态

2.混合物的相态

3.三元相图

第二节注气开采机理（2学时）

1.注入气的性质

2.烃类气体驱油机理

混相驱油是在高压条件下使注入流体与原油达到混相，界面不存在，使洗油效率大大提高，残余油饱和度大大降低，明显提高原油采收率。

因为贫气的混相压力较高，很难达到混相的程度，而是非混相。

实际上，即使是非混相驱油，也可明显提高原油采收率，其机理是：

1）有限量蒸发和抽提；2）降低原油粘度；3）原油膨胀；4）压力下降造成溶解气驱；5）降低界面张力。

3.二氧化碳驱油机理

4.氮气、烟道气驱油机理

5.注小混相压力：

能形成混相的最低压力称为最小混相压力。

第三节油藏注气开发的基本条件（2学时）

1.油田地质结构

2.含油岩石的储集必性质

3.油藏流体的性质

4.油藏压力

5.气源问题

第四节注气工程动态预测（1学时）

（三）考核知识点

1.混相与非混相驱油用气体种类、性质和特征；

2.单组分、多组分相图；

3.气体混相与非混相驱油原理；

4.混相与非混相驱油设计原理及其最小混相压力。

（四）考核要求

1.识记

（1）掌握初次接触混相、多次接触混相、最小混相压力、相、组分、多组分及多机理流动等概念。

（2）气体混相与非混相驱油；

（3）物质的相与态；

（4）单组分相态图及其相关的概念；

（5）多组分相态图；

（6）汽化、凝析与反常凝析；

（7）三元相图；

（8）天然气组成及其性质；