提高采收率技术及其应用.docx

1、提高采收率技术及其应用提高采收率技术及其应用20 年来，石油勘探与开发行业较少提及提高采收率（EOR）这一术语。然而在此期间，通过蒸汽驱和二氧化碳驱提高采收率方法的应用一直比较成功。近年来，世界各地很多老油田产量不断下降使得提高采收率技术重新受到关注。如今，通过能够加深Rifaat Al-Mjeni壳牌阿曼技术公司阿曼马斯喀特油藏认识、改善油藏评价的技术，成功实施 EOR 的可能性已得到很大提高。Shyam AroraPradeep CherukupalliJohn van Wunnik阿曼石油开发公司阿曼马斯喀特John Edwards阿曼马斯喀特Betty Jean Felber顾问美国俄

2、克拉何马州SAND SPRINGSOmer Gurpinar美国科罗拉多州丹佛George J. HirasakiClarence A. Miller莱斯大学美国得克萨斯州休斯敦Cuong Jackson得克萨斯州休斯敦Morten R. Kristensen英国ABINGDONFrank Lim阿纳达科石油公司得克萨斯州WOODLANDSRaghu Ramamoorthy阿联酋阿布扎比油田新技术2010 年冬季刊 ：22 卷，第 4 期。2011 斯伦贝谢版权所有。CHDT，CMR-Plus，DiElEctRic ScannER，ECLIPSE，FMI，MDT，MicRoPilot 和 SE

3、nsa 等是斯伦贝谢公司的商标。16仍有大量剩余石油资源埋藏在现有油田基础设施能够触及的范围之内。作业公司知道这些资源在什么地方，也很清楚有多大储量。这些石油是在传统采收方法（如一次开采和注水开采）达到经济开发极限之后仍然存留在储层中的那部分资源。各个油田剩余原油的百分比各不相同，但根据一份对美国10个产油区的调查结果，大约有三分之二的原始石油地质储量（OOIP）在采用传统采油方法后仍然存留在储层中1。调查发现在这些产油区大约有23%的原油可通过成熟的CO2驱技术开采出来。这部分技术可采资源几乎达140亿米3（890亿桶），按照目前美国的石油消费量计算，能保证美国10以上的能源供应。近年来关于

4、如何采收这部分资源的技术方法越来越受到关注2。1. HaRtstEin A，KusskRaa V 和 GoDEc M ： REcoVERinGStRanDED OilCan SubstantiallY ADD to U.S. OilSuPPliEs”， 项 目 概 况， 美 国 能 源 部 化 石 能源 办 公 室（2006 年 ），HttP:/fossil.EnERGY.GoV/PRoGRams/oilGas/Publications/EoR_co2/C_-10_Basin_StuDiEs_Fact_SHEEt.PDf（2010 年 11 月 8日浏览）。2. 关于提高采收率方法的最新回顾，

5、请参见 ：ManRiquE E，THomas C，RaVikiRan R，IzaDi M，Lantz M，RomERo J 和 AlVaRaDo V ： EOR ： uRREntStatus anD OPPoRtunitiEs”，SPE 130113，发表在SPE 提高采收率研讨会上，图尔萨，2010 年4 月 24-28 日。关于两年一度的调查活动结果，请参见 ：MoRitis G ： SPEcial REPoRt ：EOR/HEaVY Oil全球进入成熟期的老油田越来越多，每年有很多油田迈过了产量高峰期。作业公司都在想方设法优化油田的采收率。过去20年中，业界在开采剩余资源方面取得了巨大进

6、展。如今，采用先进测井仪器、4D地震评估、井间成像技术、3D地质模拟及其他现代软件系统能够确定死油的位置。业界现在对碎屑岩沉积构造、碳酸盐岩石物性与储层岩石力学有了更深入的了解，而这些都是建模和井眼规划所需要的。现在，石油行业已能钻出非常复杂的井，能精确到达蕴藏未开发石油资源的多个目的层。经过精心设计的完井装置能够更好地监控井下生产和注入作业，能在井下和地面测量流体性质。使用专门设计的化学剂可提高采收率，还尝试使用纳米技术开采剩余油的高级研究。另外，SuRVEY ：CO2 MisciblE，StEam DominatE EnHancEDOil REcoVERY PRocEssEs”，Oil &

7、 Gas JouRnal，108 卷，第 14 期（2010 年 4 月 19 日）：36-53。MoRitis G ： EOR Oil PRoDuction UP SliGHtlY”，Oil &Gas JouRnal，96 卷，第 16 期（1998 年 4 月）：49-77，HttP:/www.oGJ.com/inDEX/cuRREnt-issuE/oil-Gas-JouRnal/VolumE-96/issuE-16.Html（2011 年 2 月7 日浏览）。3. 2003 年 向 SPE 提 出 的 一 项 澄 清 这 些 定 义 的建 议 未 被 采 纳。 参 见 HitE JR，S

8、tosuR G，CaRnaHan NF 和 MillER K ： IOR anD EOR ： ffEctiVECommunication REquiREs a DEfinition of TERms”，JouRnal of PEtRolEum TEcHnoloGY，55 卷，第 6 期（2003 年 6 月）：16。油田新技术“ C“ E2010 年冬季刊17600500400300200100Oil & Gas Journal没有给出具体的筛选标准6。通过初步筛选的EOR技术再根据实验室对岩石和流体的研究和利用油田特征进行的模拟研究被进一步评估。如果实验室试验得出的结论有利，作业公司下一步可

9、能执行油田级试验，试验范围从单井到多井组合。如果前面各个阶段表明可能获得很好0197819821986199019941998200220062010收益，则可在全油田实施。 EOR项目历史情况。美国在执行的EOR油田项目数量在1986年达到高峰，随后近20年逐渐递减。从2004年开始，EOR项目数量再次升高。目前，混相气驱EOR项目（绿色）占主导，其次是热采项目（粉色），而化学驱项目（蓝色）只有少量在执行。（数据来自Moritis（1998年和2010年），参考文献2）。通过EOR技术曾经使一个已被放弃的油田恢复到可观的生产水平。位于美国加利福尼亚州San Joaquin盆地Midway-S

10、unset油田的Pru Fee区块从上全球环保意识越来越强，使用枯竭储层储存CO2，同时还可提高采收率。采油方法由几个术语来界定3。早期采用一次采油（压力递减，包括天然水驱或天然气驱）、二次采油（主要是注水或注气，包括压力维持）和三次采油（其他手段）描述几个连续的生产阶段。但是，随着油藏模拟技术的不断进步，工程师们有时候发现在压力递减前应该实施水驱，或应采用三次采油方法取代水驱，因为早期的开采作业会造成油藏损害，导致无法使用三次采油方法。因此上述术语就失去了按照时间顺序界定采油阶段的原始意义。现在工程师们经常把以前定义为三次采油的方法从一开始就包括在油田开发计划中。改善采收率（IOR）和提高采

11、收率（EOR）之间的区别也难以界定，前者与二次采油的定义基本相同，后者包括一些更少见的采油方法。多年来，几项EOR工艺在很多应用案例上都取得了成功，一些公司开始把它们归类于IOR的一种形式。在上个世纪80年代和90年代原油价格低迷时期，当很多公司大幅削减或停止投资EOR研究后，这也加速了对这些概念重新进行定义分类的过程4。不管使用哪种名称，提高油藏采收率的方法很多。注水方法最常见，是用来驱油、补充地层压力的一种经18济方式。改善油藏开采的方法包括加密钻井、水平钻井、水力压裂和安装合适类型的完井硬件。采用机械方式如安装向井流动控制装置，或注入流体如泡沫或聚合物，封堵高渗层实现波及率控制，从而提高

12、采收率。上述作业都能提高低渗层的采收率。热采工艺通过降低稠油粘度，促使轻质油流动，从而提高采收率。最后，注入化学剂和高效气体如CO 2，能改变原油-盐水-岩石系统（COBR）的一些物理属性。这些方法改变流体的界面张力（IFT）、流动性、粘度或润湿性，使油膨胀或改变其相组成。不管是特定采油方法还是EOR方法组合，基本上都是根据对每个油藏进行工程研究之后选定的。很多情况下，实施增产措施的目的是实现最高投资回报，但对某些国家石油公司来说还有其他目的，如最大化最终采收率。作业公司要考虑多个风险因素，如油价、长期项目实现满意投资回报率的需求、前期投入大量资金、钻井及进行试验的成本。很多采油技术都依赖与C

13、OBR系统特性相关的孔隙级相互作用因素。多数项目一开始就是根据油田参数，如温度、压力、矿化度和原油组成，筛选EOR目标5。很多公司已经建立了EOR项目筛选标准，但因为随着新技术的引入，EOR筛选方法也随之改变，本文世纪初开始生产到1986年停止生产共产出约240万桶（38万米3）的稠油7。停产前曾通过循环注入蒸汽局部成功地提高了采油率，但停产时全油田的产油量还不足10桶/日（1.6米3/日）。1995年，美国能源部（DOE）挑选Pru Fee区块作为EOR试验项目。在该资产中心选了几口老井循环注蒸汽，达到了相当好的生产水平，随后项目组又增加了11口生产井、4口注蒸汽井和3口温度观测井，获得了3

14、63381桶/日/井（57.760.6米3/日/井）的产量。1999年，作业公司Aera Energy又增加了10个蒸汽驱井网8。到2009年，自首次被放弃后，通过注蒸汽从该区块又额外产出了430万桶（68.4万米3）原油9。本文介绍了多种采油方法，但重点描述传统上认为是EOR的技术，包括混相气驱、非混相气驱、化学驱和热采。对墨西哥湾的一个油田进行了案例研究，评估了气驱潜力。通过一项广泛的实验室评估，说明如何为EOR注入方案配置化学剂组合。来自阿曼的另外一个案例描述了首次应用一种方法来执行快速单井注入评价效果，以说明驱替效率。驱替效率1919年美国纽约州首次正式批准油田水驱作业，但所谓的无意水驱早在1865年就已有记录10。在水驱成为正式增产措施后不到10年，投资者就油田新技术 区域驱替效率。因为宏观波及效率低，一些油可能被漏掉。井网注水可能受到非均质地层（如出现封闭断层）或粘度不太大的注入剂进入油层后产生指进效应的影响。 垂向驱替效率。垂向波及效率可能受以下因素的影响：粘性指进效应、流体沿高渗层