三次采油完整

1、三次采油方法、應(yīng)用條件及文件綜述石油資源是一種重要的戰(zhàn)略資源，對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高具有重要作用。然而它并不是取之不盡，用之不竭的，隨著勘探開(kāi)發(fā)程度的加深，開(kāi)采難度會(huì)逐步加大，因此提高石油采收率不僅是石油工業(yè)界，而且是整個(gè)工業(yè)界普遍關(guān)心的問(wèn)題。三次采油技術(shù)是中國(guó)近十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)，它的推廣應(yīng)用對(duì)提高原油采收率、穩(wěn)定老油田原油產(chǎn)量起到了重要的作用1.三次采油的簡(jiǎn)介在20世紀(jì)40年代以前，油田開(kāi)發(fā)主要是依靠油層原始能量進(jìn)行自噴開(kāi)采，一般采收率僅為5%10%,我們稱(chēng)之為一次采油（POR）。這是油田開(kāi)發(fā)早期較低的技術(shù)水平，一次采油使90左右的探明石油儲(chǔ)量被留在地下。隨著滲流理

2、論的發(fā)展，達(dá)西定律被應(yīng)用于流體在多孔介質(zhì)中的滲流，表明油井產(chǎn)量與壓力梯度成正比關(guān)系。這使人們認(rèn)識(shí)到一次采油造成原油采收率低的主要原因是油層能量衰竭，從而提出了以人工注水（氣）的方法，來(lái)增補(bǔ)油層能量，保持油層壓力開(kāi)發(fā)油田的二次采油方法（SOR）。這是當(dāng)今世界油田的主要開(kāi)發(fā)方式，使油田采收率提高到30%40%，是一次油田開(kāi)發(fā)技術(shù)上的飛躍，但二次采油后仍有60%一70%剩余殘留在地下采不出來(lái)國(guó)內(nèi)外石油工作者進(jìn)行了大量研究工作，逐步認(rèn)識(shí)到制約二次原油采收率提高的因素，進(jìn)而提出了新的三次采油方法（EOR）。三次采油指油藏經(jīng)過(guò)一次采油（依靠油層原始能量）、二次采油（通過(guò)注水補(bǔ)充能量）后，采取物理一化學(xué)方法

3、，改變流體的性質(zhì)、相態(tài)和改變氣一液、液一液、液一固相問(wèn)界面作用，擴(kuò)大注入水的波及范圍以提高驅(qū)油效率，從而再一次大幅度提高采收率。2.三次采油的分類(lèi)三次采油提高原油采收率的方法主要分為化學(xué)法、混相法、熱力法和微生物法等。根據(jù)作用原理的不同，化學(xué)法又可以進(jìn)一步分為堿（Alkaline）驅(qū)、聚合物（Polymer）驅(qū)、表面活性劑（Sufactant）驅(qū)以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的堿一聚合物復(fù)合驅(qū)（AP驅(qū)）、堿一表面活性劑一聚合物復(fù)合驅(qū)（ASP驅(qū)）或表面活性劑一堿一聚合物復(fù)合驅(qū)（SAP驅(qū)）。根據(jù)混相劑的不同，混相法分為溶劑混相驅(qū)、烴混相驅(qū)、CO：混相驅(qū)、N：混相驅(qū)以及其他惰性氣體混相驅(qū)。在這些混相劑未達(dá)到

4、混相壓力之前為非混相氣驅(qū)，近年來(lái)又開(kāi)發(fā)出了氣一水交替驅(qū)（WAG驅(qū)）。熱力法包括蒸汽驅(qū)、火燒油層等。21化學(xué)法2.1.1堿(Alkaline)驅(qū)堿驅(qū)油機(jī)理是堿水注入后，堿與原油中的極性物質(zhì)(有機(jī)酸類(lèi)物質(zhì))反應(yīng)生成表面活性劑，而原油中存在的重質(zhì)油如瀝青質(zhì)、膠質(zhì)等所含的羧酸、羧基酚、卟啉等與之協(xié)同作用，使得油水界面張力和界面粘度降低，并產(chǎn)生潤(rùn)濕性反轉(zhuǎn)形成水包油、油包水和多重乳狀液從而改變了毛細(xì)管力、附著力和驅(qū)動(dòng)力，使原來(lái)不流動(dòng)的殘余油通過(guò)夾帶、聚并重新處于可流動(dòng)狀態(tài)，從而提高采收率。堿不僅改變了油水界面張力，而且也改變了巖石與油、巖石與水之間的界面張力。堿驅(qū)后期，含油量很低，油相不連續(xù)，油珠被滯留成

5、為堿驅(qū)殘余油。堿驅(qū)油技術(shù)是三次采油技術(shù)中研究應(yīng)用最早的，但是由于堿耗和其可操作堿濃度范圍過(guò)窄，一直沒(méi)有形成規(guī)模應(yīng)用J。目前在三次采油中應(yīng)用的堿主要是：NaOH、Na2CO3和NaHCO3、Na3PO4和Na2HPO4等。在實(shí)際的驅(qū)油體系中多使用兩種或兩種以上的堿復(fù)配使用，而且考慮到地層和復(fù)合體系影響，現(xiàn)在有向弱堿配方方向發(fā)展的趨勢(shì)。2.1.2聚合物(Polymer)驅(qū)聚合物驅(qū)油技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)有效的提高原油采收率的方法，其主要驅(qū)油劑是聚合物，它通過(guò)提高水的波及系數(shù)來(lái)提高采油采收率。最近報(bào)道，聚合物還能通過(guò)聚合物溶液的粘彈性提高巖心的微觀(guān)驅(qū)油效率Jo在油藏地質(zhì)條件一定時(shí)，聚合物驅(qū)油的效果主要取決于

6、驅(qū)油用水溶性聚合物的性能。目前聚合物驅(qū)用的聚合物主要是部分水解的聚丙烯酰胺(HPAM)及其改性聚合物，還有生物聚合物黃胞膠(XC)以及羥乙基纖維素(HEC)和一些正在開(kāi)發(fā)的交聯(lián)共聚物Jo聚合物驅(qū)油技術(shù)已經(jīng)成為解決油田后期開(kāi)發(fā)減緩、產(chǎn)量遞減的主導(dǎo)技術(shù)，對(duì)穩(wěn)定、優(yōu)化與提高HPAM產(chǎn)品的性能具有重大的理論意義和實(shí)際價(jià)值。在小于75C條件下，根據(jù)實(shí)際油藏地質(zhì)特性，優(yōu)化HPAM的結(jié)構(gòu)參數(shù)，選用高相對(duì)分子量的同時(shí)，應(yīng)重視水解度對(duì)HPAM性能的影響。研制、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用新型聚合物和低度交聯(lián)HPAM技術(shù)，能夠大幅度提高HPAM的耐溫抗鹽性能，擴(kuò)大HPAM的應(yīng)用范圍。2.1.3表面活性劑(Sufactant)驅(qū)表面

7、活性劑在三次采油中的作用機(jī)理主要是加入表面活性劑以降低油水界面張力，改變巖石濕潤(rùn)性，以利于吸附在巖石顆粒表面的殘余油膜的剝離，提高洗油效率，并使油珠或油滴能被注入水帶走o2.1.3.1陽(yáng)離子表面活性劑陽(yáng)離子表面活性劑易于在地層發(fā)生吸附和沉淀，且不易與原油形成超低界面張力，所以一般不米用。2，13，2陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑其分子結(jié)構(gòu)中離子性親水基為陰離子，這類(lèi)陰離子親水基組成的鹽有磺酸鹽、羧酸鹽、硫酸（酯）鹽、磷酸（酯）鹽。在表面活性劑的分子中陰離子基的數(shù)量可為一個(gè)，也可為兩個(gè)或兩個(gè)以上；也可含有非離子性親水基的嵌段結(jié)構(gòu)，且種類(lèi)也可不局限一種，其長(zhǎng)度或嵌段結(jié)構(gòu)的分子量也可互不相同，這些

8、都取決于表面活性劑的功能、使用環(huán)境、驅(qū)油工藝參數(shù)等因素。常用的有石油磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽、一烯烴磺酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鹽、聚氧乙烯聚氧丙烯烷醚硫酸鹽、烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯多硫酸鹽等J。2133非離子表面活性劑其親水基為非離子性基團(tuán)由于非離子性基團(tuán)的親水性要比離子性基團(tuán)差得多，因此非離子性表面活性劑要保持較強(qiáng)的乳化作用，其分子結(jié)構(gòu)中一般含有多個(gè)非離子親水基，形成含許多醚鍵、酯鍵、酰胺鍵或羥基或者它們相互兩兩組合或多種組合的結(jié)構(gòu)。常用品種有脂肪醇系列聚氧乙烯醚、烷基酚系聚氧乙烯醚、烷基酚系聚氧乙烯醚甲醛縮合物、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌

9、段共聚物、烷基酰胺型、聚氧乙烯聚氧丙烯醚亞砜、烷基（聚）配糖物、油酸聚氧乙烯酯等。此類(lèi)表面活性劑的優(yōu)點(diǎn)是抗鹽能力強(qiáng)、耐多價(jià)陽(yáng)離子的性能好、CMC低，在地層中穩(wěn)定性差，吸附量比陰離子表面活性劑高，不耐高溫，價(jià)格高。2134兩性表面活性劑這類(lèi)表面活性劑分子中既有陰離子親水基又有陽(yáng)離子親水基而呈現(xiàn)兩性，常用的有甜菜堿型兩性表面活性劑等。由于該種表面活性劑對(duì)金屬離子有螯合作用，因而大多數(shù)都可用于高礦化度、較高溫度的油層驅(qū)油，且能大大降低非離子型與陰離子型活性劑復(fù)配時(shí)的色譜分離效應(yīng)，但同樣有價(jià)格高的缺點(diǎn)j?；腔鸩藟A類(lèi)的兩性表面活性劑在三次采油中的應(yīng)用也逐漸受到關(guān)注。2135助表面活性劑和犧牲劑表面活性

10、劑為主要添加劑，同時(shí)還需要少量其他助劑，如助表面活性劑、犧牲劑等。助表面活性劑的作用是彌補(bǔ)表面活性劑在使用性能上的不足，如增加溶解性、抑制表面活性劑氧化和水解等。使用離子型表面活性劑制備微乳液時(shí)，通常要加入一定的助表面活性劑。作助表面活性劑的常為同主表面活性劑不同類(lèi)型（結(jié)構(gòu)或離子型不同）的表面活性劑（用量同主表面活性劑相比少得多）以及具有極性的中等鏈長(zhǎng)的雙親有機(jī)物，如醇、酸、酚、酮、胺、砜等，有的甚至還加增塑劑、超塑劑、脂肪酸皂類(lèi)等j,其中以醇最為常用，研究得最多。犧牲劑為了避免表面活性劑在強(qiáng)化采油過(guò)程中被巖層吸附，在加入主表面活性劑驅(qū)油液之前先加入廉價(jià)的犧牲劑表面活性劑，使之先被巖層吸附，以

11、減少表面活性劑的損耗。如可加入木質(zhì)素及其改性產(chǎn)品、石油羧酸鹽等。2.1.3.6三次采油用表面潘I生劑的研究趨向三次采油技術(shù)的發(fā)展對(duì)表面活性劑的要求越來(lái)越高，不僅要求它具有低的油水界面張力和低吸附值，而且要求它與油藏流體配伍和廉價(jià)。由于合適的表面活性劑復(fù)配體系，不僅能產(chǎn)生很好的協(xié)同效應(yīng)而降低體系的界面張力，而且還能夠降低主表面活性劑的用量，甚至驅(qū)油液表面活性劑的總濃度也有可能降低，同時(shí)表面活性劑的其他性能如耐鹽能力、耐溫性能或吸附損耗減少等得到強(qiáng)化，因此通過(guò)多種表面活性劑的合適復(fù)配混合，可使各自?xún)?yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短。復(fù)配混合表面活性劑的種類(lèi)多種多樣，可有陰離子型之間、陰離子型與非離子型、兩

12、性離子型、生物表面活性劑和氟表面活性劑之間等的復(fù)配混合。只要選配適當(dāng)，都可有效降低油水界面張力，提高采收率。2.1.4復(fù)合驅(qū)油法多種驅(qū)油方法的組合是由于各種驅(qū)油法，都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，很難完全滿(mǎn)足不同環(huán)境下油層的驅(qū)油。因此近年來(lái)，提出了各種驅(qū)油法組合的新型采油技術(shù)，有二元復(fù)合驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)。二元復(fù)合驅(qū)目前研究較多的是堿聚合物復(fù)合驅(qū)、表面活性劑聚合物復(fù)合驅(qū)。對(duì)于堿聚合物復(fù)合驅(qū)，其中的堿與原油中的環(huán)烷酸類(lèi)可形成皂類(lèi)而自生出主要是羧酸鹽類(lèi)表面活性劑，不但可以除去原油中的酸類(lèi)，而且能形成表面活性劑聚合物驅(qū)。三元復(fù)合驅(qū)是堿聚合物表面活性劑體系，該技術(shù)引入廉價(jià)的堿部分或全部替代昂貴的表面活性劑，既減少表面活

13、性劑的用量，又降低了表面活性劑和聚合物的吸附滯留損耗，還可大幅度降低油水界面張力，提高波及系數(shù)和驅(qū)油效率。由于上述優(yōu)點(diǎn)，三元復(fù)合驅(qū)在國(guó)外發(fā)展很快J,國(guó)內(nèi)研究起步較晚但發(fā)展更為迅速。2.2混相法混相法是將一種流體注入油層，在一定的溫度壓力下，通過(guò)復(fù)雜的相變關(guān)系與油藏中的石油形成一個(gè)混相區(qū)段，混相驅(qū)在提高采收率的方法中，具有很大的吸引力，因?yàn)樗梢允古膨?qū)劑所到之處的油百分之百的采出。當(dāng)這種技術(shù)與提高波及系數(shù)的技術(shù)結(jié)合起來(lái)時(shí)，實(shí)際油層的采收率就有可能達(dá)到95以上?？捎糜诨煜囹?qū)油的氣體中有烴類(lèi)氣體與非烴類(lèi)氣體。烴類(lèi)氣體有干氣、富氣和液化石油氣(LPG)；非烴類(lèi)氣體有二氧化碳、氮?dú)?、煙道氣等。氣?qū)能否實(shí)

14、現(xiàn)，不僅取決于油藏與設(shè)備條件，同樣也取決于有無(wú)氣源。雖然可用于混相的氣體有數(shù)種，但烴類(lèi)氣體是重要的、昂貴的化工原料。而非烴類(lèi)氣體中的氮?dú)獾腗MP又極高,一般不易達(dá)到混相驅(qū)，因此混相驅(qū)的氣體主要采用CO：根據(jù)混相劑的不同，混相法分為溶劑混相驅(qū)、烴混相驅(qū)、CO：混相驅(qū)、N2混相驅(qū)以及其他惰性氣體混相驅(qū)。在這些混相劑未達(dá)到混相壓力之前為非混相氣驅(qū)，近年來(lái)又開(kāi)發(fā)出了氣一水交替驅(qū)(WAG驅(qū))。23熱力采油法一般是通過(guò)提供熱量、升高油藏溫度、降低原油粘度來(lái)減小油藏流動(dòng)阻力。當(dāng)今使用的熱采工藝可根據(jù)熱量產(chǎn)生的地點(diǎn)分為兩類(lèi)：一類(lèi)是把熱流體從地面通過(guò)井筒注入油層；另一類(lèi)是熱量在油層內(nèi)產(chǎn)生，如火燒油層法將熱流體連

15、續(xù)的從一些井注入油層，而從另外一些井產(chǎn)油。熱驅(qū)法不僅降低流動(dòng)阻力，而且也提供驅(qū)油動(dòng)力。熱力法包括蒸汽驅(qū)、火燒油層等。24微生物法微生物的應(yīng)用十分廣泛，與石油有關(guān)的，如早期前蘇聯(lián)科學(xué)家就通過(guò)分析地面土壤中細(xì)菌的種類(lèi)尋找油礦；1926年,Bastin首次發(fā)現(xiàn)地層水中含有硫酸鹽還原菌(SRB),這是一種厭氧菌，能引起設(shè)備腐蝕和地層堵塞。同年Backmann第一次提出利用微生物在地層中的活動(dòng)來(lái)提高采收率的設(shè)想。微生物提高原油采收率技術(shù)可用于提高大油田的原油產(chǎn)量，減緩腐蝕，控制原油含硫，改善地層滲透率，減緩氣錐、水錐等。在國(guó)內(nèi)外的一些油田中應(yīng)用微生物采油技術(shù)，起到了一定收效。3.總結(jié)：三次采油是充分利用

16、石油資源的重要途徑，雖然三次采油方法很多和這方面的研究取得巨大的突破，但是除聚合物驅(qū)外其它驅(qū)油法目前仍處于基礎(chǔ)理論研究和先導(dǎo)性試驗(yàn)階段，特別是現(xiàn)在油價(jià)不高的情況下還不宜實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化。隨著三次采油技術(shù)的不斷進(jìn)步，一些特種表面活性劑成為重要的研究方向，比如氟表面活性劑、生物表面活性劑和孿生表面活性劑等。同時(shí)各種三次采油的驅(qū)油方法，都有不同的適用條件，需要根據(jù)不同油田的油藏情況、原油組成、地層狀況、鹽的種類(lèi)和含量、經(jīng)濟(jì)效益等因素合理選擇和充分試驗(yàn)。目前，在三次采油方法中化學(xué)復(fù)合驅(qū)無(wú)論是提高采油率幅度，還是降低成本都有很大發(fā)展?jié)摿?，因此完善化學(xué)復(fù)合驅(qū)采油技術(shù)仍是今后三次采油試驗(yàn)研究的主攻方向參考

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