提高采收率技术PPT推荐.ppt

1、油田稳油控水技术 包括调剖堵水、深部调驱技术。,中国各EOR方法所占的比例,1热采方法（60%）2化学驱（37%）3混相气驱（3%）,第一部分 水驱油采收率分析,Es：宏观波及效率（Sweep Efficiency）ED：微观驱油效率（Displacement Efficiency）,水驱油采收率=达到经济极限时的采出油量地质储量，它由下式确定：,水驱油采收率,水驱油采收率一般为30%50%。,表示注入的工作液在井网控制的油层区域内的波及程度，包括面积波及和垂向波及。,在井网控制的范围内，从注入井到生产井油区不能被注入水完全波及到，水波及体积占该油层体积的百分比，称为波及效率，即：,注入水波及

2、不到的地方形成剩余油。,1 水驱油波及效率,在水波及区内长期注水，最终形成不流动的小油滴，这些油滴成为残余油。在宏观水波及到的油层范围内，微观上仍然存在未能洗涤的残余油。ED：表示注入工作液在波及区内清洗原油的程度。,2 水波及区内的驱油效率,残余油的类型,参考:郭尚平院士的专著物理化学渗流微观机理，科学出版社，1990,孤岛状柱状环状油膜簇状油块盲状,第二部分化学驱理论及矿场应用 专题一：化学驱（新）技术及基本驱油机理,第一章 聚合物驱Polymer Flooding,1 驱油用聚合物及其水溶液性质,驱油用聚合物（Polymer）,部分水解聚丙烯酰胺（Partially Hydrolyzed

3、 Polyacrylamide,HPAM）由聚丙烯酰胺Polyacrylamide（PAM）在NaOH作用下部分水解得到。是一种长链高分子，通常使用粉剂,分子量一般为10001042000104，价格1.5-2万元/吨。使用HPAM，而不是PAM，（a）为了聚合物驱替溶液增粘性的需要。（b）由于PAM在矿物表面被强烈吸附，使用HPAM可减少驱油过程中的吸附损失。,聚合物溶液的粘度,单位：毫帕秒（mPa.s）。使用Brookfield粘度计测量，一般驱油用聚合物溶液粘度需几十mPa.s。例如，大庆油田要求40 mPa.s，胜利部分油藏要求19 mPa.s。,聚合物溶液表观粘度（p）是流体层间内摩

4、擦力的量度。,2 聚合物驱油机理,从注入井到生产井：rV ef（因为聚合物溶液在油层条件下大多呈现假塑性）,并且由于聚合物分子在孔隙介质中的滞留，聚合物溶液流动时的渗透率由Kw降低为KfM指进退化（VD/Vf=M）驱油前缘稳定 ES。随着聚合物驱的进行（r），聚合物溶液具有自动稳定驱替前缘的能力。,第二章 表面活性剂驱Surfactant Flooding,1 驱油用表面活性剂,EOR一般使用阴离子型表活剂（稳定性好、吸附量小、成本低），少量使用非离子型（耐高矿化度，活性稍差），一般不使用阳离子型（因为地层中吸附损失大）。,2 微乳液性质,微乳液是由油（hydrocarbon）+水（water

5、）+活性剂（surfactant）+助表面活性剂（co-surfactant）+盐（electrolytes）按一定比例组成的高度分散的低张力体系。,混相驱（In-Situ Miscible Flooding）：指油层任何位置，排驱流体与被排驱流体一经接触，便立即互溶混相的排驱过程。非混相驱（In-Situ Immiscible Flooding）：排驱流体与被排驱流体以任何比例混合都不能互溶混相的排驱过程。部分混相驱（Partial Miscible Flooding）：注入一定量的单相活性体系，段塞前缘因被地层流体稀释成为非混相区，而后缘为混相区的排驱过程。,3 微乳液驱油机理Micro-

6、mechanism of Microemulsion Flooding,问题：单相活性体系或微乳液（A）段塞排驱地层油水体系E，A段塞被后续水（W）排驱，分析段塞前、后缘流体组成变化。,一.部分混相驱（Partial Miscible Flooding）,段塞前缘,如果活性体系A与油水体系E混合生成下相微乳液（水外相），该水外相结构不能与oil混溶，视为非混相驱。,二.就地非混相排驱,High Interfacial Tension（高张力体系）Low Interfacial Tension（低张力体系）,1.高张力体系（High IFT）,问题：活性体系（A）段塞排驱地层油水体系E，分析第一

7、批孔隙中多次注入段塞（A）后组成变化及驱油机理。,IFT高时，油不流动区大：,驱油机理,油被增溶排驱，不能形成富集油带（低效）,2.低张力体系（Low IFT）,问题：,IFT低时，油不流动区小：,驱油机理,油相能单独流动，可形成富集油带（高效）。界面张力是决定残余油流动、聚集的关键因素！,High Interfacial Tension（高张力体系）Low Interfacial Tension（低张力体系）,三.就地混相排驱,A+E生成上相微乳液（油外相结构），该结构能与油混溶，可视为混相驱。,1.高张力体系（High IFT）,问题：,驱油机理,含油相（上相微乳液）能单独参与流动，能形成

8、富集油带，只不过含油饱和度很低。,2.低张力体系（Low IFT）,问题：,驱油机理,含油相（上相微乳液）能单独参与流动，能形成富集油带。,3 活性水驱,活性水驱是以浓度小于CMC的表面活性剂水溶液作为驱动介质的驱油方法。采用非离子型表活剂效果好：可减少吸附损失，对地层水中高价阳离子（Ca2+、Mg2+）不敏感。将非离子型和阴离子型表活剂复合使用效果更好。发挥前者的乳化作用和后者的润湿、分散作用。,主要驱油机理,降低油水界面张力，使残余油变成可动油。（主要机理）改变地层表面的润湿性，如亲油亲水。增加原油在水中的分散，形成O/W乳状液，油滴被活性水夹带而被采出。改变原油的流变性，高粘原油，非牛顿

9、液体性质，活性剂进入油中，降低极限动剪切应力。,第三章 碱水驱Alkaline Flooding,1 驱油用碱剂,氢氧化钠（NaOH）：浓度0.5%-5%,50下的溶解度146g/100g。碳酸钠（Na2CO3）：弱碱性，50下的溶解度32.2g/100g。氢氧化铵（NH4OH）:水中离解为离子，遇空气易爆炸。磷酸钠（Na3PO4）：能改善润湿性。硅酸钠：具有极强的碱性反应，,常用氢氧化钠（NaOH）和碳酸钠（Na2CO3），选用的依据主要取决于原油的酸值和地层水质。,碱与原油中的一些酸性物质反应，生成表面活性物质，降低油水界面张力。原油性质对碱水驱降低界面张力十分关键，因此在进行方法筛选时要

10、求对原油与碱作用的活跃程度进行评价。,2 碱水驱机理,1.降低相间界面张力,几乎所有的碱水驱实验研究中都能观察到原油的乳化现象。有时它是一种稳定的、细分散的乳状液，有时则是粗分散、很快被破坏的乳状液。碱水驱可以形成水包油型乳状液，也可以形成油包水型乳状液。,2.乳化作用,3.引起“原油岩石水”体系润湿性的变化,储集岩石的润湿性决定着其内残余油的分布特点，在优先水湿的地层中，残余油被滞留在大孔隙变狭窄的地方，那里的驱替压力梯度低于毛管压力梯度。在优先油湿的储层中，原油沿岩石表面呈薄膜状分布。,第四章 复合驱,由两种或两种以上的化学剂混合使用，利用它们之间的协同效应的驱油方法。既提高波及效率，又可

11、提高驱油效率，从而大幅度提高采收率。如：泡沫驱：表面活性剂+水+气相 二元复合驱：P+S，P+A 三元复合驱：A+S+P（ASP）多元复合驱：A+S+P+Foam（ASPF）,复合驱简介,第二部分化学驱理论及矿场应用 专题二：驱油（新）体系的研制及室内评价技术,第一章 聚合物驱室内评价技术,当前驱油用聚合物HPAM存在的问题,因此，研制抗温、抗盐、耐剪切的新型聚合物是目前化学驱领域的研究热点。,抗盐性差抗温性差抗剪切性差耐碱性差化学用量大,疏水缔合聚合物NAPs主剂是由丙烯酰胺、丙烯基单体、阳离子疏水单体在新型氧化还原条件下聚合而成。疏水缔合聚合物（Hydrophobically Associ

12、ating Polymers）：通过疏水缔合作用，使分子间和分子内产生缔合结构，提高耐盐性能。,一.驱油用新型缔合聚合物,梳型缔合聚合物 星型缔合聚合物,二.聚合物驱室内评价技术,常规性能评价特殊性能评价注入性能评价 驱油效果评价,第二章 ASP复合驱室内评价技术,表面活性剂的来源和价格是决定ASP复合驱矿场应用的制约条件,表面活性剂石油磺酸盐需要实现国产化。降低界面张力的能力需要达到10-3mN/m数量级。需要有良好的配伍性。表面活性剂的高成本限制了ASP复合驱的矿场应用。,ASP体系粘浓关系,在油层温度和水质矿化度条件下，保持表面活性剂和碱浓度不变，测定不同聚合物浓度下的ASP体系粘度。,

13、体系配方：大庆聚合物HPAM+0.3%TDS+1.2%NaOH实验条件：45，大庆污水,新型缔合聚合物+0.3%TDS+1.2%NaOH,新型缔合聚合物+0.3%ORS41+1.2%NaOH,要使ASP溶液体系的粘度达到40mPa.s，大庆HPAM需2200mg/L，而NAPs仅需800mg/L左右。可见，在ASP驱中，用新型缔合聚合物代替聚丙烯酰胺，体系粘度完全可以达到应有效果，且用量大大减少。,ASP体系粘碱关系,新型聚合物浓度Cp=1000mg/l，大庆油层污水，45，耐碱性优良，且具有一定的碱增粘性。,在油层温度和矿化度条件下，测定一定ASP体系粘度随碱浓度的变化关系，评价体系的耐碱性

14、能。,粘度表面活性剂浓度关系,在油层温度和矿化度条件下，测定ASP体系粘度随表面活性剂浓度的变化关系，评价体系与表面活性剂的相互作用关系。45，大庆污水：,ASP体系老化稳定性,ASP体系界面张力,对ASP体系来说，界面张力评价结果表明，NAPs的略低于大庆HPAM的。,聚合物浓度对ASP（塔底油表活剂）体系与大庆原油界面张力的影响：,ASP体系的配伍性,表A 聚合物浓度对ASP体系稳定性的影响 单位：mg/L,表B NaOH浓度对ASP体系稳定性的影响 注：体系0.3%ORS41+769 mg/L，（地层模拟水，45）,表C 表面活性剂ORS41浓度对ASP体系稳定性的影响Cp均为769mg/L，NaOH浓度1.2%，（地层模拟水，45）,阻力系数与残余阻力系数,新型缔合聚合物有较高的残余阻力系数,ASP体系驱油实验,新型缔合聚合物ASP体系可比水驱提高采收率20%OOIP以上，与大庆部分水解聚丙烯酰胺ASP驱油体系的驱油效果相当。,扩散弥散系数,请参考：化学驱过程中的扩散弥散机理研究J.石油