油层物理4.3油层物理.ppt

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1、4.1 4.1 采收率及其影响因素采收率及其影响因素 第四章第四章 油层物理研究与应用油层物理研究与应用 4.2 4.2 剩余油饱和度与采收率剩余油饱和度与采收率4.3 4.3 提高原油采收率方法简介提高原油采收率方法简介4.4 4.4 物理模拟原理物理模拟原理4.5 4.5 提高采收率实验方法提高采收率实验方法1 热力采油 4.2 4.2 提高原油采收率方法简介提高原油采收率方法简介1.1 热力采油机理 热力采油的机理在于使原油粘度大大降低，改善热力采油的机理在于使原油粘度大大降低，改善原油的流动性能，提高波及系数；热能会使原油膨胀，原油的流动性能，提高波及系数；热能会使原油膨胀，增加了原油

2、从油藏排出的动力；热能对原油有蒸发、增加了原油从油藏排出的动力；热能对原油有蒸发、蒸馏作用，蒸馏出的轻质组分在与地层接触时会凝析，蒸馏作用，蒸馏出的轻质组分在与地层接触时会凝析，在前缘形成混相带，起混相作用。在前缘形成混相带，起混相作用。1.2 1.2 提供热量方式提供热量方式 (1).(1).热源在地面，向油层注入热载体：热源在地面，向油层注入热载体：如注蒸汽、注热水、注烟道气等如注蒸汽、注热水、注烟道气等(2).(2).热源在地下：热源在地下：如井下蒸汽发生器、井下电加热器、火烧油层等如井下蒸汽发生器、井下电加热器、火烧油层等 1.3 1.3 蒸汽吞吐蒸汽吞吐(Steam Huff and

3、 Puff)(Steam Huff and Puff)蒸汽吞吐过程分为：注蒸汽蒸汽吞吐过程分为：注蒸汽关井浸泡关井浸泡开井开井生产生产 由于注入井和生产井为同一口井，故常称为单井吞由于注入井和生产井为同一口井，故常称为单井吞吐。吐。严格地讲，蒸汽吞吐只是一种增产措施，因为它只严格地讲，蒸汽吞吐只是一种增产措施，因为它只改善了井底附近原油的粘度，改善了井周围的流动条件，改善了井底附近原油的粘度，改善了井周围的流动条件，而未改变驱动方式，进入油层的能量也较少。而未改变驱动方式，进入油层的能量也较少。4.24.24.24.21.4 1.4 蒸汽驱蒸汽驱(Steam Flooding)(Steam F

4、looding)蒸汽驱指在适当的井网条件下，在注入井注蒸汽，蒸汽驱指在适当的井网条件下，在注入井注蒸汽，在生产井采油的开采方法。在生产井采油的开采方法。在蒸汽驱过程中，在油藏中通常形成四个带，即在蒸汽驱过程中，在油藏中通常形成四个带，即高温蒸汽带、热水带、冷水带和高饱和油带。高温蒸汽带、热水带、冷水带和高饱和油带。1.5 1.5 火烧油层火烧油层(Combustion in Situ)(Combustion in Situ)火烧油层又称就地燃烧，指利用油层可燃物质的燃火烧油层又称就地燃烧，指利用油层可燃物质的燃烧来提供热量的方法。它主要有正向燃烧、反向燃烧和烧来提供热量的方法。它主要有正向燃烧

5、、反向燃烧和湿式燃烧三种方法。湿式燃烧三种方法。包括：包括：包括：包括：聚合物驱聚合物驱聚合物驱聚合物驱、活性剂驱活性剂驱活性剂驱活性剂驱、碱驱碱驱碱驱碱驱和和和和复合驱复合驱复合驱复合驱。2 2 化学驱油法化学驱油法通过向油藏注入化学剂，以改善流体和岩通过向油藏注入化学剂，以改善流体和岩通过向油藏注入化学剂，以改善流体和岩通过向油藏注入化学剂，以改善流体和岩石间的物化特征，如降低界面张力、改善石间的物化特征，如降低界面张力、改善石间的物化特征，如降低界面张力、改善石间的物化特征，如降低界面张力、改善流度比等，从而提高采收率。流度比等，从而提高采收率。流度比等，从而提高采收率。流度比等，从而提

6、高采收率。原原原原理理理理2.1 2.1 2.1 2.1 聚合物驱聚合物驱聚合物驱聚合物驱在注入水中加入水溶性高分子聚合物，增加水的在注入水中加入水溶性高分子聚合物，增加水的在注入水中加入水溶性高分子聚合物，增加水的在注入水中加入水溶性高分子聚合物，增加水的粘度，降低水相渗透率，粘度，降低水相渗透率，粘度，降低水相渗透率，粘度，降低水相渗透率，减小流度比减小流度比减小流度比减小流度比M M M M，提高波及，提高波及，提高波及，提高波及系数。系数。系数。系数。此外可以减小粘度指进，提高驱油效率。此外可以减小粘度指进，提高驱油效率。此外可以减小粘度指进，提高驱油效率。此外可以减小粘度指进，提高驱

7、油效率。驱油机理驱油机理驱油机理驱油机理药剂药剂药剂药剂聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺部分水解聚丙烯酰胺部分水解聚丙烯酰胺部分水解聚丙烯酰胺部分水解聚丙烯酰胺黄原胶黄原胶黄原胶黄原胶存在问题存在问题存在问题存在问题聚合物：聚合物：聚合物：聚合物：热降解热降解热降解热降解、盐降解盐降解盐降解盐降解、剪切降解剪切降解剪切降解剪切降解、地层吸附地层吸附地层吸附地层吸附聚合物的注入性能参数：聚合物的注入性能参数：(1).(1).阻力系数阻力系数 阻力系数定义为水的流度和聚合物的流度之比，或阻力系数定义为水的流度和聚合物的流度之比，或在相同注入速度下聚合物的注入压差和水的注入压差的在相同注入速

8、度下聚合物的注入压差和水的注入压差的比值。比值。阻力系数与聚合物的相对分子量成正比；阻力系数与聚合物的相对分子量成正比；阻力系数与岩石的渗透率有密切的关系；阻力系数与岩石的渗透率有密切的关系；阻力系数也与注入速度有关。阻力系数也与注入速度有关。(2).(2).残余阻力系数残余阻力系数 残余阻力系数定义为注聚合物前水的流度与注聚合残余阻力系数定义为注聚合物前水的流度与注聚合物后水的流度之比，或注聚合物后的注水压差和注聚合物后水的流度之比，或注聚合物后的注水压差和注聚合物前的注水压差的比值。物前的注水压差的比值。(3).(3).聚合物滞留聚合物滞留 聚合物通过岩心后，在吸附作用下将有一部分聚合聚合

9、物通过岩心后，在吸附作用下将有一部分聚合物被捕获或滞留在岩心中。物被捕获或滞留在岩心中。聚合物滞留量的大小反映了聚合物的损耗程度。聚合物滞留量的大小反映了聚合物的损耗程度。通过测定采出液中聚合物的含量，可以计算聚合物通过测定采出液中聚合物的含量，可以计算聚合物的滞留量。的滞留量。2.2 2.2 2.2 2.2 活性剂驱活性剂驱活性剂驱活性剂驱药剂药剂药剂药剂磺酸盐型磺酸盐型磺酸盐型磺酸盐型羧酸盐型羧酸盐型羧酸盐型羧酸盐型非离子阴离子型非离子阴离子型非离子阴离子型非离子阴离子型降低油水界面张力；降低油水界面张力；降低油水界面张力；降低油水界面张力；改变亲油岩石表面的润湿性；改变亲油岩石表面的润湿

10、性；改变亲油岩石表面的润湿性；改变亲油岩石表面的润湿性；使原油乳化，产生迭加的液阻系数（贾敏效应），使原油乳化，产生迭加的液阻系数（贾敏效应），使原油乳化，产生迭加的液阻系数（贾敏效应），使原油乳化，产生迭加的液阻系数（贾敏效应），增加高渗层的流动阻力，减小粘度指进现象。增加高渗层的流动阻力，减小粘度指进现象。增加高渗层的流动阻力，减小粘度指进现象。增加高渗层的流动阻力，减小粘度指进现象。微乳状液驱微乳状液驱微乳状液驱微乳状液驱、活性水驱活性水驱活性水驱活性水驱、胶束溶液驱胶束溶液驱胶束溶液驱胶束溶液驱和和和和泡沫驱泡沫驱泡沫驱泡沫驱等。等。等。等。活性剂驱主要以提高驱油效率为主。活性剂驱主要

11、以提高驱油效率为主。活性剂驱主要以提高驱油效率为主。活性剂驱主要以提高驱油效率为主。聚醚型聚醚型聚醚型聚醚型类型类型类型类型驱驱驱驱油油油油机机机机理理理理存在问题存在问题存在问题存在问题活性剂在岩石表面大量吸附；活性水与普通水的粘度差很小。活性剂在岩石表面大量吸附；活性水与普通水的粘度差很小。活性剂在岩石表面大量吸附；活性水与普通水的粘度差很小。活性剂在岩石表面大量吸附；活性水与普通水的粘度差很小。2.3 2.3 2.3 2.3 碱驱碱驱碱驱碱驱药剂药剂药剂药剂氢氧化钠氢氧化钠氢氧化钠氢氧化钠(NaOH)(NaOH)(NaOH)(NaOH)硅酸钠（硅酸钠（硅酸钠（硅酸钠（NaNaNaNa2

12、2 2 2SiOSiOSiOSiO3 3 3 3）原硅酸钠（由原硅酸钠（由原硅酸钠（由原硅酸钠（由NaOHNaOHNaOHNaOH和水玻璃配置而成）和水玻璃配置而成）和水玻璃配置而成）和水玻璃配置而成）在注入水中加入在注入水中加入在注入水中加入在注入水中加入碱，与原油中的有机酸反应，碱，与原油中的有机酸反应，碱，与原油中的有机酸反应，碱，与原油中的有机酸反应，生成表面活性剂生成表面活性剂生成表面活性剂生成表面活性剂，降低油水界面张力，降低油水界面张力，降低油水界面张力，降低油水界面张力，形成形成形成形成乳状液乳状液乳状液乳状液和改变岩石润湿性，提高波及系数和和改变岩石润湿性，提高波及系数和和改

13、变岩石润湿性，提高波及系数和和改变岩石润湿性，提高波及系数和驱油效率。驱油效率。驱油效率。驱油效率。碳酸钠（碳酸钠（碳酸钠（碳酸钠（NaCONaCONaCONaCO3 3 3 3）驱驱驱驱油油油油机机机机理理理理存在问题存在问题存在问题存在问题碱耗；流度控制。碱耗；流度控制。碱耗；流度控制。碱耗；流度控制。2.4 2.4 复合驱复合驱复合驱复合驱复合驱是由聚合物、活性剂、碱以各种形式组合驱动。复合驱是由聚合物、活性剂、碱以各种形式组合驱动。复合驱是由聚合物、活性剂、碱以各种形式组合驱动。复合驱是由聚合物、活性剂、碱以各种形式组合驱动。驱驱驱驱 油油油油 机机机机 理理理理降低界面张力：降低界面

14、张力：降低界面张力：降低界面张力：碱与原油中的酸性成份反应就地产生表面碱与原油中的酸性成份反应就地产生表面碱与原油中的酸性成份反应就地产生表面碱与原油中的酸性成份反应就地产生表面活性剂，降低相间界面张力和残余油饱和度，添加的表面活活性剂，降低相间界面张力和残余油饱和度，添加的表面活活性剂，降低相间界面张力和残余油饱和度，添加的表面活活性剂，降低相间界面张力和残余油饱和度，添加的表面活性剂与聚合物间的协同效应产生超低界面张力，并扩大低界性剂与聚合物间的协同效应产生超低界面张力，并扩大低界性剂与聚合物间的协同效应产生超低界面张力，并扩大低界性剂与聚合物间的协同效应产生超低界面张力，并扩大低界面张力

15、的碱浓度范围；面张力的碱浓度范围；面张力的碱浓度范围；面张力的碱浓度范围；聚合物的流度控制作用：聚合物的流度控制作用：聚合物的流度控制作用：聚合物的流度控制作用：聚合物可以使水相粘度增加，聚合物可以使水相粘度增加，聚合物可以使水相粘度增加，聚合物可以使水相粘度增加，渗透率降低，扩大驱替相的波及体积；渗透率降低，扩大驱替相的波及体积；渗透率降低，扩大驱替相的波及体积；渗透率降低，扩大驱替相的波及体积；降低化学剂的吸附损失：降低化学剂的吸附损失：降低化学剂的吸附损失：降低化学剂的吸附损失：碱的存在可降低注入的表面活碱的存在可降低注入的表面活碱的存在可降低注入的表面活碱的存在可降低注入的表面活性剂、

16、聚合物等的吸附，提高洗油效率；性剂、聚合物等的吸附，提高洗油效率；性剂、聚合物等的吸附，提高洗油效率；性剂、聚合物等的吸附，提高洗油效率；另外：另外：另外：另外：复合驱还具有碱驱所具有的乳化携带、捕集、聚并、复合驱还具有碱驱所具有的乳化携带、捕集、聚并、复合驱还具有碱驱所具有的乳化携带、捕集、聚并、复合驱还具有碱驱所具有的乳化携带、捕集、聚并、润湿反转等机理。润湿反转等机理。润湿反转等机理。润湿反转等机理。包括：包括：包括：包括：二元驱和三元驱。二元驱和三元驱。二元驱和三元驱。二元驱和三元驱。混相：混相：物质之间不存在界面的一种混合状态。物质之间不存在界面的一种混合状态。3 混相驱油(misc

17、ible displacement)混相驱：混相驱：向油藏中注入某种能够溶解残余油的溶剂向油藏中注入某种能够溶解残余油的溶剂并形成混相段塞，驱替油藏中的残余油，从而达到提高并形成混相段塞，驱替油藏中的残余油，从而达到提高采收率的目的。采收率的目的。3.1 3.1 二氧化碳二氧化碳(Carbon(Carbon dioxide flooding)dioxide flooding)驱驱 二氧化碳驱通常二氧化碳驱通常分为两种：水驱二氧分为两种：水驱二氧化碳段塞和二氧化碳化碳段塞和二氧化碳水驱。水驱。(1).(1).干气混相过程干气混相过程3.2 烃类气体混相驱 干气实现混相的条件干气实现混相的条件是油

18、中必须含有足够的轻是油中必须含有足够的轻烃组分和足够高的注入压烃组分和足够高的注入压力。力。(2).(2).富气混相过程富气混相过程(3).液化石油气混相过程 4 4 微生物采油微生物采油微生物采油：微生物采油：微生物采油：微生物采油：通过有选择地向油层注入微生物基液通过有选择地向油层注入微生物基液通过有选择地向油层注入微生物基液通过有选择地向油层注入微生物基液和营养液，使得微生物就地繁殖生长，其代谢产物和营养液，使得微生物就地繁殖生长，其代谢产物和营养液，使得微生物就地繁殖生长，其代谢产物和营养液，使得微生物就地繁殖生长，其代谢产物与原油产生物化作用。与原油产生物化作用。与原油产生物化作用。

19、与原油产生物化作用。产生有机酸（表面活性剂），降低界面张力。产生有机酸（表面活性剂），降低界面张力。产生有机酸（表面活性剂），降低界面张力。产生有机酸（表面活性剂），降低界面张力。驱油机理：驱油机理：驱油机理：驱油机理：降低原油粘度，代谢产物中的降低原油粘度，代谢产物中的降低原油粘度，代谢产物中的降低原油粘度，代谢产物中的CHCHCHCH4 4 4 4、H H H H2 2 2 2、COCOCOCO2 2 2 2、H H H H2 2 2 2S S S S等气体使原油体积膨胀，代谢产物与原油互溶（乳等气体使原油体积膨胀，代谢产物与原油互溶（乳等气体使原油体积膨胀，代谢产物与原油互溶（乳等气体使

20、原油体积膨胀，代谢产物与原油互溶（乳化），降低原油粘度。化），降低原油粘度。化），降低原油粘度。化），降低原油粘度。5 5 物理法采油技术物理法采油技术 利用物理场（声场、电场、磁场、电磁场等）的作用来激励和处理油水井或油层，从而达到增产、增注目的的技术。声波解堵技术声波解堵技术 5.2 5.2 技术系列技术系列电磁加热技术电磁加热技术电法采油技术电法采油技术磁技术磁技术(1).(1).水力振荡解堵技术水力振荡解堵技术(2).(2).超声波解堵技术超声波解堵技术(3).(3).电脉冲波解堵技术电脉冲波解堵技术(4).(4).人工振动增产技术人工振动增产技术(5).(5).高能气体压裂技术高能气

21、体压裂技术5.3 应用领域应用领域采油工程采油工程油气田地面工程油气田地面工程化学工程化学工程应应用用领领域域储运工程储运工程采采油油工工程程(1).(1).水力振荡解堵技术水力振荡解堵技术(2).(2).超声波解堵技术超声波解堵技术(3).(3).电脉冲波解堵技术电脉冲波解堵技术(4).(4).人工振动增产技术人工振动增产技术(5).(5).高能气体压裂技术高能气体压裂技术(6).(6).井筒声波井筒声波(7).(7).井筒磁井筒磁增注增注降粘降粘防垢防垢防蜡防蜡降粘降粘防垢防垢防蜡防蜡油油气气田田地地面面工工程程(1).(1).管道声波管道声波(2).(2).管道磁管道磁(3).(3).管

22、道电加热管道电加热破乳破乳降粘降粘防垢防垢防蜡防蜡降粘降粘防垢防垢防蜡防蜡破乳破乳5.4 5.4 发展历史发展历史(1).(1).1950 前苏联、美国、中国前苏联、美国、中国 机理研究机理研究(2).(2).1960 前苏联、美国前苏联、美国 初步现场试验初步现场试验 水力振荡等水力振荡等(3).(3).1970 前苏联、美国前苏联、美国 较大规模试验较大规模试验 水力振荡、超声波等水力振荡、超声波等(4).(4).1980 华北油田超声波现场华北油田超声波现场 石油大学超声波、水力振荡、电脉冲室内研究石油大学超声波、水力振荡、电脉冲室内研究 西安石油学院高能气体压裂研究西安石油学院高能气体

23、压裂研究(5).(5).1990 超声波、水力振荡、电脉冲、高能气超声波、水力振荡、电脉冲、高能气体压体压 裂、人工地震现场试验裂、人工地震现场试验 5.5 技术优势技术优势(1)、无污染；、无污染；(2)、设备简单；、设备简单；(3)、成本低；、成本低；(4)、见效快；、见效快；(5)、可重复使用；、可重复使用；(6)、可复合。、可复合。1、有有关关的的机机理理研研究究不不够够深深入，说不清楚的问题仍然很多；入，说不清楚的问题仍然很多；2、现场试验存在盲目性；、现场试验存在盲目性；3、试验效果时好时坏；、试验效果时好时坏；4、重视程度不够。、重视程度不够。5.6 发展前景发展前景 存存在在的的问问题题