1、第一节 EOR的基本概念 一.EOR的定义,enhanced oil recovery,强化采油提高（原油）采收率。 20世纪80年代提出，前身是三次采油,第一章 提高采收率概述,ZXT,一次采油,二次采油,三次采油 (强化采油),二.三次采油,ZXT,15%,2545%,四次采油,?,5090%,第一章 提高采收率概述,三. EOR与三次采油的区别 EOR包括采收率超过一次采油的二次采油和三次采油。包括所有 的采油法。 三次采油二次采油以后的通过注入化学剂、热量、混相溶剂的方法 二者在概念上是不完全重叠的根据石油开采阶段来划分采油方法存在一定的局限性。人们习惯上将注水以外的开采方法都称为提高
2、采收率的方法，简称EOR或IOR（Improved Oil Recovery)改进型采油比EOR（ Enhanced Oil Recovery）强化采油在概念上具有更广泛的意义。,ZXT,第一章 提高采收率概述,四.提高采收率的方法 1、气体混相驱（LPJ、富气、高压干气、CO2、N2、烟道气驱等）； 2、热力采油（蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层等）； 3、化学驱（聚合物、活性剂、碱等一元驱动、二元复合驱、三元复合驱等）； 4、微生物采油（微生物驱、微生物调剖、微生物降粘、微生物防蜡等）。,ZXT,第一章 提高采收率概述,ZXT,第二节 采收率的概念 一、采收率（ ER ）定义油藏累计采出的油量与
3、油藏地质储量比值的百分数。采收率（ER）=采出储量（NR）/地质储量（N ） 从理论上来说，取决于波及效率（系数）（EV）和驱（洗）油效率（ED） 。因此，采收率（ER）定义为： ER（）=EV ED,第一章 提高采收率概述,二、波及效率（系数） EV波及效率（系数），又称为扫描效率或宏观驱油效率,指注入流体波及区域的体积与油藏总体积之比,ZXT,指注入流体在波及范围内 ，采出的油量与波及区内石油储量的体积之比,三、驱油效率 ED驱油（洗油）效率，又称为微观驱油效率。,ZXT,四、影响采收率的因素,1、地层的非均质性 宏观非均质性渗透率变异系数； 微观非均质性孔喉大小分布曲线、孔喉比、孔喉配位
4、 数、孔喉表面粗造度。地层是非均质的非均质性越大采收率越低,第一章 提高采收率概述,ZXT,计算方法与步骤：岩心渗透率分析 由大到小依次排列（得顺序号） 把超过某渗透率值的岩样数目进行累加统计（将渗透率对（顺序号 /岩心总数）X 100的值） 在对数正态概率坐标上做图 画出一条直线， 由上式求出渗透率变异系数Vk.,（1）渗透率变异系数表征各小层渗透率的差异，从而描述层间的非均质程度。Dykstra&Parsons定义的变异系数为： Vk=(K84.1-K50)/K50描述油层的纵向非均质性。,第一章 提高采收率概述,ZXT,设注水井A到油井J的线上打了10口取芯井得到的岩心分析数据。,第一章
5、 提高采收率概述,表1-1 岩心分析结果,渗透率变异系数变化范围01。 Vk越大，非均质性越严重，均质地层Vk为零。,K50累计岩样数占50所对应的渗透率值。,K84.1累计岩样数占84.1所对应的渗透率值。,图1-1 渗透率变异系数计算公式有关项的取值,求取方法:通常由压汞法的毛细管压力曲线得到。曲线峰值对应的r为出现频率最高的孔喉半径，越高表示越均匀，越靠右说明大孔喉出现的频率越高。,（2）孔喉大小分布曲线,图1-2 孔喉大小分布曲线,ZXT,（3）孔喉比,（4）孔喉配位数,（5）孔喉表面粗造度,第一章 提高采收率概述,孔喉比是指孔隙半径与喉道半径之比。,孔喉配位数是指与一个孔隙相连的喉道
6、数。,孔喉表面粗糙度是指孔喉真实面积与表观面积之比。地层微观不均质性表示方法之多，说明油层孔喉结构的复杂性。,ZXT,2.地层表面的润湿性,（）润湿角法,第一章 提高采收率概述,地层表面的润湿性可分为水湿、油湿和中性润湿三类。 地层表面的润湿性可按下列方法判断：,当用平衡润湿角判断时，水对地层表面润湿角小于90。为水湿，大于90。为油湿， 90。为中性润湿。当用前进润湿角判断时，水对地层表面润湿角小于90。为水湿，大于140。为油湿， 90。140。为中性润湿。当用后退润湿角判断时，水对地层表面润湿角小于60。为水湿，大于100。为油湿， 60。100。为中性润湿。,岩心试验步骤：盐水饱和油驱
7、替（造束缚水）吸水排油离心机中水驱油吸油排水离心机中油驱水。,SWX不同步骤的含水饱和度变化。,（）Amott指数法,图1-3 Amott指数法的试验步骤 1饱和盐水；2造束缚水；3吸水排油；4水驱油；5吸油排水；6油驱水,IA(W) = SW(3）/ SW(3)+ SW(4) IA(W) = SW(5) /SW(5) + SW(6) 式中， IA(W)对水的Amott指数；IA(O) 对油的Amott指数；,ZXT,Amott指数判断润湿性,第一章 提高采收率概述,当用IA(W)判断时， IA(W)为正值的表面为水湿； IA(W)为零的表面为油湿； IA(W)接近零的表面为中性润湿。当用IA
8、(O)判断时， IA(O)为零的表面为水湿； IA(O)为正值的表面为油湿； IA(O)接近零的表面为中性润湿。在此基础上，Amott和Harvey提出了一个综合指数，称为Amott- Harvey指数IAH，其定义式为IAH=IA(W)-IA(O) （1-9）当用IAH判断时，IAH在0.31.0范围的表面为水湿； IAH在-1.0-0.3范围的表面为油湿，IAH在-0.30.3范围的表面为中性润湿。,ZXT,（美国矿业局使用的方法）,(3)USBM指数法,第一章 提高采收率概述,2,W=lg(A1/A2) (1-10) 式中，WUSBM指数；A1图1-3中步骤6的曲线与毛细管压力为零的横轴
9、所围成的面积；A2图1-3中步骤4的曲线与毛细管压力为零的横轴所围成的面积。当用USBM指数法判断时，W为正值的表面为水湿；W为负值的表面为油湿；W为零或接近零的表面为中性润湿。,水湿岩心的水驱采收率大于油湿岩心的。,不同润湿性岩心由不同质量分数的烃基氯代甲硅烷处理岩心表面制得。,图1-4 润湿性对水驱采收率的影响USBM指数： 10.649；20.175；30.222；4 -1.250；5 -1.333,水湿岩心的水驱采收率大于油湿岩心的。,大多以珠状形式被捕集在流通孔道中。,存在于注入水未进入的较小的流通孔道中，而在充满水的大孔隙中，残余油呈膜状粘附在孔壁上。,亲水岩藏：,亲油岩藏：,图1
10、-5 润湿性对相对渗透率曲线的影响实线水湿岩心；虚线油湿岩心,ZXT,由于水湿岩心的大于油湿岩心的，故水湿岩心中油的粘附功小于油湿岩心中油的粘附功，即水易从水湿岩心的表面将油洗下来，因此，具有较高的洗油效率（较高的水驱采收率）。,第一章 提高采收率概述,润湿性对水驱采收率的影响可从润湿性对粘附功的影响解释。W粘附=油水（1+cos ）式中， W粘附粘附功；油水油水界面张力；油对岩石表面的润湿角。,中性润湿性岩心比水湿和油湿岩心的水驱采收率都高。主要是由于水驱采收率除与洗油效率有关外，还与波及系数有关。中性润湿岩心，为90度，毛管力为零，为水在大小孔道中较均匀的推进创造了条件，提高了波及系数。,
11、强水湿岩心，毛管力是水驱油动力，直径越小的孔道越易被水波及，使油被圈闭在大孔道里，影响波及系数。,强油湿岩心，毛管力是水驱油阻力，使水波及不到小孔道，影响了波及系数。,图1-6 水驱残余油饱和度与润湿性的关系,ZXT,3、流度比,流度比：指注入流体的流度与被驱原油在未波及区的流度之比。M1有利。,流度：流体的相渗透率与其粘度之比。Ki/i,水油流度比：,第一章 提高采收率概述,若驱动液是水，被驱动液是油，则水油流度比：,式中， Mwo水油流度比；w、o水和油的流度；kw、ko水和油的有效渗透率；Krw、Kro水和油的相对渗透率；w、o水和油的粘度。,水油流度比越小(MWO),渗透率变异系数(V
12、k)越小,波及系数（EV）越大，采收率(ER)越高。,图1-7 水油流度比、波及系数和渗透率变异系数的关系,ZXT,聚合物驱,热力采油,减小MWO的途径或方法：,影响因素：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,第一章 提高采收率概述,（1）减小Krw； （2）增加Kro； （3）减小 o； （4）增加 w。 这些途径发展为热力采油法和聚合物驱采油法。,毛管数增大，洗油效率提高，使采收率提高（即剩余油饱和度减少）影响残余油饱和度的主要因素。,4.毛管数(无因次的准数)粘滞力与毛管力的比值,图1-8 剩余油饱和度与毛管数的关系 （虚线宽度为统计数据的散在范围）,式中，Nc毛管
13、数；d驱动流体的粘度；Vd驱动流体的驱动速度；油与驱动流体之间的界面张力,ZXT,增大毛管数的途径或方法:,第一章 提高采收率概述,（1）减小水驱油时，毛管数的数量级为10-6。从图1-8可以看到，若将毛管数的数量级增至10-2，则剩余油饱和度趋于零。若油水界面张力由101mN.m-1降至10-3mN.m-1数量级，即满足此要求。因此提出表面活性剂驱和混相驱的采油法。 （2）增加d这也是提出聚合物驱的依据。 （3）提高Vd但有一定限度。,5.井网,常用的有四点、五点、七点和九点井网,表1-2 布井方式与波及系数,ZXT,不同的井距有不同的波及系数，在布井方式相同时，井距越小，波及系数越大，采收
14、率越高。,打加密井、调整井、合理布局井网、调整注采层系等,第一章 提高采收率概述,表1-3 孤东油田六区按反四点法布井时的井距与波及系数关系,ZXT,第三节：EOR的回顾与展望 一、EOR的回顾,第一章 提高采收率概述,表1-4 EOR方法发展的回顾,ZXT,（1）概括回顾：,第一章 提高采收率概述,（1）水驱是在19世纪80年代提出的EOR方法，加上后来发展的调剖堵水技术，它已成为成熟的EOR方法。 （2）化学驱是20世纪10年代提出的EOR方法。至今，主要发展了聚合物驱和复合驱。 （3）混相驱是20世纪30年代提出的EOR方法。目前，CO2驱和烃类混相驱已成为得力的EOR方法。 （4）热力
15、采油也是最早提出的EOR方法之一。至今，主要发展了注蒸汽采油法，它在稠油开采中起重要的作用。,ZXT,（2）美国的EOR方法的发展,第一章 提高采收率概述,20世纪10年代（1913年）进行了水驱的矿场试验， 20世纪50年代推广了水驱并对调剖堵水进行了大量的研究工作， 20世纪60年代以后发展了化学驱、混相驱和热力采油等EOR方法。,ZXT,美国的化学驱、气驱、热力采油在20世纪80年代有较大的发展。,第一章 提高采收率概述,表1-5 美国1971年1986年化学驱、气驱和热力采油 的实施方案数的统计,ZXT,美国的化学驱发展最快，其中聚合物驱发展最快。,第一章 提高采收率概述,表1-6 美
16、国1971年1986年化学驱的实施方案数的统计,86年后，美国的化学驱、气驱、热力采油的实施方案逐年减少，但采油量逐年增加，说明方法和技术越来越完善和提高。,图1-9 美国1982年-1998年热力采油、气驱和化学驱的发展情况,美国的化学驱、气驱、热力采油中，热力采油的贡献最大，其次是气驱，化学驱最小。,图1-10 1980年1998年热力采油、气驱和化学驱对美国日产油量的贡献,美国的化学驱在1986-1998年期间起过重要作用，但经不起油价下跌的影响，80年代后期和90年代初一蹶不振。,图1-11 1971年1996年美国化学驱矿场实施总数,图1-12 1980年-1996年美国化学驱的日产
17、油量,ZXT,水驱,（3）我国EOR的矿场试验,第一章 提高采收率概述,20世纪50年代玉门油田注水采油。20世纪60年代，大庆油田和胜利油田先后进行了注水，并研究了油井的堵水。20世纪70年代，我国其它油田都采用了注水采油的方法，并研究了水井的调剖。20世纪80年代前期研究了油水井对应调剖堵水，后期研究了区块整体调剖堵水。20世纪90年代发展了以调剖堵水为中心区块整体综合治理的方法。,ZXT,热力采油,第一章 提高采收率概述,20世纪70年代，在新疆克拉玛依油田进行了火烧油层的先导性试验并取得了进展。20世纪80年代，在新疆克拉玛依油田、辽河油田先后进行了注蒸汽的矿场试验并取得成功。20世纪
18、90年代，注蒸汽已成为我国开采稠油的工业化方法。,ZXT,化学驱,第一章 提高采收率概述,20世纪70年代，大庆油田研究了表面活性剂驱和CO2驱并进行了小井距试验。20世纪80年代，大庆油田和大港油田的聚合物驱的矿场试验取得成功。20世纪90年代，胜利油田和河南油田成功的进行了聚合物驱的先导性试验和工业化矿场试验，同时在大庆油田、胜利油田、新疆克拉玛依油田和辽河油田成功地进行了碱-表面活性剂-聚合物等复合驱的先导性试验，其中大庆油田和胜利油田还进行了工业化试验，并取得了进展。此外，大庆油田还对泡沫强化三元复合驱的矿场试验进行了有益的探索。,项目24个，聚合物驱22个，复合驱2个 正注单元12个
19、，后续水驱单元12个 注聚井549口，日注聚合物溶液60853m3 生产井1945口，日油9482t，含水92,胜利油田化学驱项目（05年）,第一章 提高采收率概述,胜利油田化学驱项目分布简图,第一章 提高采收率概述,二、EOR的展望,图1-13 美国对1983年2150年热力采油、气驱、化 学驱和新采油法日产油量的预测1热力采油；2气驱（含混相驱和非混相驱）； 3表面活性剂驱与碱驱；4聚合物驱；5新采油法；6焦油与超稠油,ZXT,21世纪美国EOR发展趋势预测,第一章 提高采收率概述,（1）热力采油+焦油与超稠油的日产油量始终超过其它方法的日产油量。（2）气驱（包括混相驱和非混相驱）在201
20、5年-2025年期间的日产油量为最大值。（3）聚合物驱在2000年-2090年期间仍然起重要作用。（4）表面活性剂驱和碱驱在2020年-2150年期间的日产油量逐渐超过聚合物驱的日产油量（前期）和气驱的日产油量（后期）。（5）新采油法的研究对日产油量的提高有一定的影响。,ZXT,21世纪我国EOR发展趋势预测,第一章 提高采收率概述,我国的EOR发展除了遵循一般的规律外，还有自己独特的规律。我国在EOR发展中对调剖堵水技术的发展特别重视，从20世纪60年代至今已从积累的经验中形成一套行之有效的方法。这些方法将对21世纪EOR的发展做出贡献。,（）通过降低流度比以提高波及系数，同时尽可能适应油层
21、的非均质性，以减少非均质性对驱油过程的不利影响；,（）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。,提高采收率的基本方向,本章小结： 1、基本概念：EOR、三次采油、采收率、波及系数、洗油效率、渗透率变异系数、孔喉比、孔喉配位数、孔喉表面粗糟度、流度、流度比、润湿性、毛管数。 2、基本方法：EOR的方法（水驱法、化学驱、气驱、热力采油）、宏观非均质性、微观非均质性、渗透率变异系数的求取方法、减小流度比的方法、润湿性的判断方法（润湿角法、USBM指数法、Amott指数法）、增大毛管数的方法或途径、布井的几种方式。 3、综合分析：影响采收率的因素分析；润湿性对水驱采收率的影响；孔喉大小分布曲线的解释；减小流度比与EOR方法；国内外EOR的发展概况与发展趋势。 思考题： 1、简述提高原油采收率的基本方法及其基本原理。 2、简要分析影响原油采收率的主要因素。,第一章 提高采收率概述,
