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提高采收率课程学习总结原油采收率是采出地下原油占原始地质储量的百分比。在很多国家，油藏的储集条件比较差，依靠油藏的天然能量进行的一次采油及注水、注气进行的二次采油，得到的采收率一般不超过50%。为了进一步将原油采出，提高油藏的石油采出量，得到更高的采收率，这时便油层中注入化学剂、气体溶剂、微生物等，这便是提高采收率的过程。从广义上讲，提高采收率过程（EOR）就是一次与二次采油过程结束后所进行的所有提高石油采收率的措施。当向油层注入工作剂时，石油的采收率等于宏观的波及效率与微观的洗油效率的乘积。因此，凡是影响这两个参数的各种因数都会影响采收率。地层的非均质性、驱替剂与原油流度比及原油的粘度、润湿性是影响采收率的内在因数；井网的合理布置、注水方式、采油工艺技术水平、油井的工作制度是影响采收率的外因。因此石油采收率的高低不仅取决由油藏本身的地质条件，还受到人为因数的制约。提高采收率也主要从波及效率与洗油效率这两个方面入手。一方面就是提高水的波及效率，采出油藏中的剩余油，包括聚合物驱、调整注入水地层吸水剖面；另一方面就是提高驱油效率，采出油藏中的残余油，包括表面活性驱、碱驱、混相驱。有的驱替剂从这两个方面同时提高采收率，如复合驱、泡沫驱；有的驱替剂也不从这两个方面来提高采收率，它们主要改变原油自身的特性，改变原油的流动性来提高采收率，如降低原油粘度的热力采油、改变原油成分的生物采油。下面主要依据提高采收率的原理的差异，介绍提高采收率的主要类型及作用原理。一、提高波及效率类提高波及效率类驱油方法主要是通过控制流度比来提高采收率，主要包括聚合物驱、调剖堵水。1.聚合物驱聚合物驱是我国提高采收率的主导技术，在大庆、大港、胜利、南阳等油田进入了矿产运用，总体上而言聚合物驱比水驱可以提高采收率5%~12%。1.1驱油聚合物聚合物是指由相同或不同的单体以各种结构组成的高相对分子质量的物质。通常根据聚合物的来源将聚合物分为两大类：一类是合成聚合物，如部分水解的聚丙烯酰（HPAM）；另一类是天然聚合物，如黄孢胶（XC）。HPAM是目前最常用的一种，它是由聚丙烯酰胺在氢氧化钠的作用下水解而成，从而得到酰胺基与羧基。两个基团有很强的亲水性，能很好的溶解在水中，增加其粘度。HPAM与XC同为阴离子聚合物，HPAM抗生物降级能力比较强，使耐温度强度比XC高（XC使用温度不超过60oC，HPAM在900C以上才开始降解）但是HPAM对盐有高强度敏感、在岩石上吸附量大、抗剪切能力弱。总体而言两种聚合物更有其优势与缺点。驱油用的聚合物一般为几百万到几千万。为了增加粘度，聚合的分子量也不是越高越好，分子量越大机械降解也更加严重；水解度也不是越大越好，水解度过大，在岩石表面的吸附也就越强，特别是粘度矿物上，因此一般将水解度控制在20%~25%。具体聚合物的特性需要通过实验室评定来确定相关参数。1.2驱油机理聚合物驱提高采收率的根本原理在于聚合物溶液的高粘度的特性。聚合物驱主要是向水中加入高分子的聚合物，提高注入水的粘度，降低水相的流度，使水驱油流度比下降，减弱粘性指进，调整吸水剖面，从而提高波及系数来提高采收率。具体可以从以下四个方面来描述：（1）降低水油流度比；（2）降低注入水地层渗透率；（3）产生流体转向效应；（4）提高油相分流系数。1.3聚合物的适用条件根据聚合物溶液的特性可以推知聚合物驱的主要影响，影响聚合物驱的主要因素有油层的非均质性、油层温度、地层水和注入水的矿化度、原油粘度、注入参数和方式等都直接影响聚合物驱效果。聚合物的影响因数限制了聚合物适用条件，总体来讲聚合物适用于非均质性，原油粘度5~125mpa.s，油藏温度低于930C度，地层水矿化度、岩石粘度矿物含量不高的油田。由于聚合物提高粘度的幅度是有限的，因此这种方法仅对于原油粘度5~125mpa.s的油藏适合；聚合物的热温度性比较差，一般由于油藏温度低于930C度的油藏；当岩石粘度矿物很高时，聚合物吸附很大，导致聚合物的消耗量很大，因此对于粘土矿物含量高的油藏不适合用聚合物。此外还需要考虑地层水的矿化度，聚合物溶液的注入性能等。2.调整吸水剖面调整吸水剖面就是改善油层的非均质性，堵高渗透层，从而迫使水流向低渗透层，提高注入水的波及体积，将油层中的剩余油驱出。对于调剖剂我们认为能够在地层条件下形成一定封堵物质的化学剂都认为是调剖剂，因而聚丙烯酰胺就是一种调剖剂。二、提高洗油效率类提高洗油效率类的驱替方法主要是通过降低表面张力来提高采油效率的，主要包括表面活性剂驱、碱驱、混相驱等。1.表面活性剂驱表面活性剂是提高采收率最复杂的方法之一，它主要通过降低油水界面张力，来提高洗油效率。表面活性剂驱按照表面活性剂添加的浓度不同，分为活性水驱和微乳液驱，两者的驱油机理也存在较大差异。表面活性剂的浓度未超过临界胶束浓度，我们称为活性水驱。它的驱油机理主要是降低界面张力、增加原油在水中的分散、改变岩石的润湿性，从而提高采收率。当表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度时，我们称之为微乳液驱驱。它也具有活性水驱的作用，但它能形成更低的界面张力，并且它具有增溶作用，能增加油的溶解度，形成乳状液。此外，微溶液属于非牛顿流体，粘度随流速的增大而增大，在高渗透层流速大则阻力大，因而溶液便进入低渗头层，增大了波及体积。目前表面活性剂存在最大的问题就是成本高，并且在岩石上的吸附严重。2.碱驱碱驱就是将碱性物质注入油层中，利用碱与原油中的酸性物质发生反应，产生表面活性剂来提高采收率。碱驱相对表面活性剂驱而言成本低，但作为“碱”这敏感物质，受油藏温度、地层水的矿化度、岩石中得Ca+和Mg2+离子含量、原油中的酸液、溶液的PH影响很大，同时带来了碱耗、结垢等问题。另外，碱驱产出液为乳状液，分离处理困难。总体而言碱驱提高采收率不超过8%。3.混相驱混相驱就是像油层注入某种气体，气体能与原油形成混相，从而消除原油与驱替剂之间的界面，从而提高洗油效率，采出原油。在目前的提高采收率方法中，混相驱的驱油效率是最高的。按照注入的气体的差异可以分为烃类混相驱和非烃类混相驱。烃类混相驱主要包括液化石油气驱、富气混相驱、干气驱，随着注入剂中C2~C6的减少混相压力要求越大。非烃类混相驱主要包括CO2驱和N2驱。CO2不仅能减低界面张力，而且还能溶于地层水形成酸溶蚀石灰岩与白云岩提高地层渗透率，还能抽提C5~C30的组分。另外CO2形成的混相压力比较低，为10.34MPa。三、同时提高波及效率和洗油效率类1.复合驱单独使用聚合物、表面活性剂或碱，它们仅仅提高注水的波及效率，或者是注水的洗油效率，提高采收率的效果很单一。因此提出了复合驱的方法。将聚合物与表面活性剂或碱混合，称为二元复合驱；将三者混合驱油叫做三元复合驱（ASP）。复合驱油的提高采收率效率是单一驱油方式的提高几倍，这由于各单一成分之间其协同作用，不仅增大了波及体积，还提高了洗油效率。目前对于ASP驱油也存在一些问题，其主要问题为如何确定各成分比列与色谱效应，同时存在结垢等问题。2.泡沫驱在ASP体系中由于加入了大量的碱和表面活性剂，导致体系粘度损失较大。如果将气体注入体系中，使其形成泡沫就能保证其粘度，因此提出了泡沫驱油法。泡沫不仅能与原油之间形成超低的界面张力，提高洗油效率；而且由于泡沫的高粘度能控制流度比与其贾敏效应带来的调剖作用，能大大的提高波及体积。四、改变原油性质类1.热力采油热力采油是针对稠油开采的提高才采收率的方法。它依据原油的粘度对温度有很强的敏感性，温度越高原油粘度就越低。目前主要的稠油热采方法有蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层。蒸汽吞吐注采都在一口井中进行，主要阶段为注入蒸汽、关井、开井生产三个阶段，以此循环给油层加热，提高采收率。但是蒸汽吞吐只能加热近井周围的原油，控制面积小。于是提出了蒸汽驱，蒸汽驱是在专门的注入井中注入，它能加加热整个油藏，并且注入的蒸汽能作为将原油不断驱入生产井的驱替剂。这两种方式的热源在地面，热损失很大，于是提出了火烧油层。火烧油层就是原理为：在注入井注入空气，利用点火器在注入井或采油井点燃油层，同时继续注入空气，形成移动的燃烧带，给原油加热，使原油粘度降低，进而将原油采出。此方法存在的缺点是操作难度大。2．微生物采油运用于强化采油的微生物，以原油中的物质为生长繁殖的食物，而后能源源不断的代谢产生有利于提高采收率的物质。这些代谢物质包括能溶解碳酸盐的有机酸、提高地层压力的气体、降低表面张力的表面活性剂、聚合物等。有的微生物还能选择性的实用稠油中的重质成分，降低其粘度。微生物采油主要缺陷是，微生物难以控制，很危险。