石油开采-提高采收率.ppt
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1、Welcome to IOR!石油开采-提高采收率(Improved Oil Recovery)提高采收率方法的课程内容提高采收率方法的课程内容绪论(Introduction)水驱油机理(Mechanism Water Flooding)化学驱(Chemical Flooding)聚合物驱、二元和三元复合驱气体混相驱(Gas Miscible Displacement)天然气、二氧化碳、氮气驱热力采油(Thermal Recovery)蒸汽吞吐和蒸汽驱本课程的基本要求本课程的基本要求认真听课,作好记录按 时、按质、按量完成作业认真作好实验和实验报告及时反馈意见(内容、方式等)保持教学环境优美本
2、课程涉及的领域、学科本课程涉及的领域、学科物理化学(相态特征,表面与胶体化学)油层物理(油藏流体、岩石及其作用)石油开采(开采方法、注水工艺)传质与传热(质量弥散、井筒地层传热)石油地质学(油藏特征、非均质性)油藏工程(动态分析方法、油藏描述)参考书目参考书目唐纳逊,提高采收率I:基本原理,石油工业出版社唐纳逊,提高采收率II:操作方法,石油工业出版社扬训庭,油藏采收率原理与应用,重庆大学出版社陈铁龙,聚合物应用评价方法,石油工业出版社SPE Journals,JPT,JCPT,World Oil,O&GJ提高采收率技术杂志等绪论(INTRODUCTION)中国石油工业的现状及对策采收率的定义
3、及影响因素分析石油开采的方法及采油机理提高采收率方法的分类提高采收率方法实施的步骤中国提高采收率的现状与发展方向中国石油产量的规律世界石油的储量分布石油工业的对策发展西部稳定东部寻找新区块,找到接替储量油田挖潜改造(调剖、堵水)综合措施提高采收率采收率的定义及影响因素采收率的定义及影响因素油藏地质条件油藏温度压力开采开发方式技术工艺水平石油价格经济发展水平国民经济需求石油开采的方法石油开采的方法一次采油(Primary Recovery)二次采油(Secondary Recovery)三次采油(Tertiary Recovery)四次采油(Quaternary Recovery)一次采油一次采
4、油Primary Recovery机理天然气膨胀(储量、温度、压力、压缩系数)岩石的弹性能(油藏大小、岩石压缩系数)地下水的弹性能(储量)天然水驱动力(位能、)原油的弹性能(储量、原油压缩系数)重力排驱作用(地层倾角、密度差)一次采油一次采油示意图示意图二次采油机理(保持地层压力方法注水、注气)注水采油的缺陷注水采油的缺陷不利的流度比,低的平面波及效率油藏的非均质性,低的垂向波及效率较高的界面张力,低的扫油效率较高的原油粘度,低的流动能力注入水波及状态示意图注水采油的缺陷及对策不利的流度比加入聚合物,提高粘度油藏的非均质性 调剖堵水,调整渗透率较高的界面张力 加入表面活性剂,降低界面张力 较高
5、的原油粘度 引入热量,降低原油粘度提高采收率方法的分类提高采收率方法的分类 化学驱(Chemical Flooding)气体混相驱(Gas Miscible Displacement)热力采油(Thermal Recovery)微生物采油(Microbial EOR)物理法采油(Physical Recovery)混相驱混相驱(Miscible Displacement)天然气驱(Natural Gas Drive)二氧化碳驱(Carbon Dioxide Drive)氮气驱(Nitrogen Drive)液化气驱(Liquefied Petroleum Gas Drive)溶剂驱(Solve
6、nt Flooding)热力采油热力采油(Thermal Recovery)热水驱(Hot Water Flooding)蒸汽吞吐(Steam Stimulation)蒸汽驱(Steam Flooding)火烧油层(In-Situ Combustion)蒸汽泡末驱(Steam-Foam Drive)微生物采油微生物采油(Microbial EOR)微生物调剖(Micro-Organisms Modification)微生物堵水(Micro-Organisms Water-blocking)微生物驱油(Micro-Organisms Displacement)微生物降解原油(Micro-Orga
7、nisms Degrading)物理法采油物理法采油(Physical Recovery)射频法采油(Radio Frequency Recovery)超声波法采油(Ultra-Sonic Recovery)振动采油(Vibrating Recovery)磁法采油(Magnetic Recovery)中国提高采收率现状化学驱聚合物驱油(大庆,大港,胜利,河南等)三元复合驱(大庆,新疆,胜利)二元复合驱(玉门,大港,新疆)热力采油辽河,新疆,大港,河南等混相驱华北,吐哈,塔里木,江苏,大庆等提高采收率方法实施的步骤提高采收率方法实施的步骤提高采收率方法的筛选室内评价(室内实验与数值模拟)方案设计
8、(注入方式、用量)现场准备(注入设备、现场操作)动态监测(注入、产出监测)综合评价(技术经济)提高采收率的风险性提高采收率的风险性大量的前期投资(Large Initial Investment)较长的生产周期(Long Production Period)复杂的地质特征(Complicated Geological Characteristics)较低的最终采收率(Low Ultimate Recovery Factor)提高采收率中的研究提高采收率中的研究 问题问题全方位的经济评价和预测精细的油藏描述技术训练有素的工程技术人员严格的现场监测技术广泛的室内技术研究和现场先导试验现场试验 的综
9、合评价第一章第一章 水驱油采收率水驱油采收率(Oil recovery by Water-Flooding)导言(Introduction)波及效率(Sweep Efficiency)驱油效率(Displacement Efficiency)毛管数码(Capillary Number)流度比(Mobility Ratio)Welge 方程(Welge Equation)水驱油Hele-Shaw 模型Injection WellProducing WellOil BearingInjectionWater水驱油垂向模型Injection WellProducing WellOil Bearing
10、Injection Water采收率(采收率(Recovery Efficiency)(1)定义1:累计产出原油量与油藏原始地质储量的比值。计算方法1:如果油藏的束缚水饱和度(Swc),油藏的平均含水饱和度或残余油饱和度(Sor)采收率(采收率(Recovery Efficiency)(2)Es:波及效率(Sweep Efficiency)ED:驱替效率(Displacement Efficiency)定义2:注入流体的波及系数(Es)与驱油效率(ED)的乘积。毛管数码(毛管数码(Capillary Number)(1):注入流体粘度,Pas(or N s/m2):流体的界面张力,N/m(10
11、-3 Dyne/cm):注入流体流速,m/s定义:粘滞力(Viscous Force)与毛管力(Capillary Force)的比值。毛管数码与残余油饱和度关系毛管数码与残余油饱和度关系Nc Sor204010101010-8-6-4-2100%流度比(Mobility Ratio)定义(Definition):注入流体的流度与被驱替流体流度的比值。在油田开发过程中,由于油的粘度大于水的粘度,且在水相渗透率大于油相渗透率,因此流度比通常是大于1。即不利流度比(unfavourable Mobility Ratio)流度比与波及面积的关系 在油田开发过程中,由于油的粘度大于水的粘度,且在水相渗
12、透率大于油相渗透率,因此流度比通常是大于1。即不利流度比(unfavourable Mobility Ratio)M1M=1Mk1k4k3波及效率(Sweep Efficiency)1 定义(Definition):注入水波及的油藏体积与油藏总体积的比值水油波及效率(Sweep Efficiency)2 定义(Definition):注入水波及的油藏体积与油藏总体积的比值EAS:面积波及系数(Areal Sweep Efficiency)EVS:垂向波及系数(Vertical Sweep Efficiency)影响波及效率的因素流度比非均质性井网部署井网部署(Well Pattern)四点井网
13、五点井网九点井网七点井网Producing WellInjection Well直线井排交错线性井排非均质变异系数Permeability Variation Factor 定义式:频率分布渗透率0.11101005084.1kk5084.1K50,k84.1:分别为概率坐标上渗透率出现频率为50和84.1所对应的渗透率的大小。Vk越小,渗透率越均匀;Vk越大,渗透率越不均匀;驱油效率(ED)(Displacement Efficiency)定义:油藏被水波及的体积内,水驱替的油量与波及体积内原油的储量的比值,又称为洗油效率。驱油效率总是小于1。GrainsWaterOilSweptArea驱
14、油效率影响因素分析(1)1、岩石的孔隙结构(Pore Space Structure)GrainsWaterOilSweptArea驱油效率影响因素分析(2-1)2、岩石的润湿性(Wettability)GrainsWaterOil DropsWaterWet Rock驱油效率影响因素分析(2-2)2、岩石的润湿性(Wettability)GrainsWaterOil FilmOil-Wet Rock驱油效率影响因素分析(3-1)3、油水界面张力(Interfacial Tension)毛管数码 Nc残余油饱和度 SorNc Sor204010101010-8-6-4-2100%驱油效率影响因
15、素分析(3-2)WaterfloodingSurfactant Flooding3、油水界面张力(Interfacial Tension)驱油效率影响因素分析(4)4、地层倾角与流速 Oil BearingInjection WellProducing Well驱油效率的计算方法(1)1、Welge 方程SwcSwSwfbtfwfo含水率曲线驱油效率的计算方法(2)2、突破时驱油效率SwcSwSwfbtfwfo含水率曲线驱油效率的计算方法(3)2、极限时驱油效率SwcSwSwfbtfwfo含水率曲线Swlim极限含水率CAI辅助教学系统 课程名称:提高原油采收率原理(Enhanced Oil
16、Recovery)主讲:叶仲斌(油藏工程教研室)本课程采用CAI的目的及优势l加大信息量,以适应近十年三次采油技术高速发展的需要。CAI的应用实现了将大量未进入教材而存在于资料、文献中的数据、图表带入课堂展示给学生的目的。l提高图表质量,本课程包含大量原理图,并且几乎所有对原理、机理的理解直接体现在图形的一笔一画上,要实现图形的清晰、规范、美观对传统的教学方法很困难,CAI的应用使这一难题得到完美解决。提高原油采收率原理(EOR)主讲:叶仲斌前 言(Introduction)l一、二、三次采油及EOR概念l剩余油、残余油及采收率概念lEOR的发展历史lEOR在中国Chap.1 水驱油机理l水驱
17、剩余油、残余油的形成l残余油滴的启动l水驱油的非活塞性l粘性指进和舌进Chap.2 聚合物驱油(POLYMER FLOODING)lEOR用聚合物及性质l聚合物溶液的宏观、微观流变性l聚合物溶液在孔隙介质中的流动特征l聚合物溶液驱油l注水剖面调整(调剖)Chap.3 化学驱油技术(CHEMICAL FLOODING)l微乳液驱油(Micriemulsion Flooding)l聚合物/表活剂复合驱油(Polymer and Surfactant Flooding)l碱性水驱(Alkaline Flooding)l碱/表活剂/聚合物三元复合驱(Alkaline/Polymer/Surfactan
18、t-ASP Flooding)Chap.4 气体混相驱(MISCIBLE GAS FLOODING)l烃类气体混相(Hydrocarbon Miscible)uLean-Gas Flooding(Vaporizing-Gas Drive)uRich-Gas Flooding(Condensing-Gas Drive)l氮气驱(Nitrogen Miscible Flooding)lCO2驱(Carbon Dioxide)uMiscibleuImmisciblel烟道气驱(Flue Gas)Chap.1 水驱油机理本章目的:l通过分析水驱油的物理过程,得出EOR的目标l通过分析水驱剩余油、残余油
19、的形成机理,理 解为什么注水开发油田的采收率不高l通过分析残余油滴的启动机理和水驱油的非 活塞性,得出主要的提高采收率方法1、水驱剩余油、残余油的形成u单根毛管水驱油模型u并联毛管水驱油模型u单根毛管水驱油模型2rLP1P2假设毛管亲水WaterOilLw2rLP1P2WaterOilLwPwPoP1-Pw=8Lwr2VPo-P2=8(L-Lw)r2VP1-Pw+Po-P2=8Lwr2V8(L-Lw)r2V+Po-Pw=PcV=r2(P1-P2+Pc)8(L-Lw(-)V=r28(L-Lw(-)(P1-P2+rCos2)=0V=Constant 0tVu并联毛管水驱油模型L2r12r2P1P2
20、WaterOilLw1Lw2L2r12r2P1P2WaterOilLw1Lw2V1=8(L-Lw1(-)r12(P1-P2+r1Cos2)V2=8(L-Lw2(-)r22(P1-P2+r2Cos2)0V1=8(L-Lw1(-)r12(P1-P2+r1Cos2)V2=8(L-Lw2(-)r22(P1-P2+r2Cos2)t=0,Lw1=Lw2=0,因r1r2,使V1V2 0t0,将使V1V2加剧L2r12r2P1P2WaterOill当Lw1=L时在小毛管中形成残余油滴 地层孔隙大小的非均匀性和油水的粘度差是形成水驱剩余油、残余油的原因2、残余油滴的启动u油滴受力分析u毛管数与残余油饱和度的关系
21、u油滴受力分析问题:为何对亲水毛管而言,毛管力成为驱动残余油 滴的阻力?2rP1P2P1=P2OilWaterWaterPcPc2rP1P2P1P2OilWaterWateraPc1rPc2arPc1Pc2 毛管数对残余油饱和度的影响Dependence of Residual Oil Saturation on Capillary Number(From Fred I.Stallup Jr.,Miscible Displacement,P3)插图提高原油采收率原理(EOR)第三章,Part OneChap.3 化学驱油技术CHEMICAL FLOODING化学驱种类:l微乳液驱油(Micri
22、emulsion Flooding)l聚合物/表活剂复合驱油(Polymer and Surfactant Flooding)l碱性水驱(Alkaline Flooding)l碱/表活剂/聚合物三元复合驱(Alkaline/Polymer/Surfactant-ASP Flooding)本章讲述内容:lDescription Of ProcesseslProperties of MicroemulstionuTriangular&Pseudoternary Diagram(三元及拟三元相图)uComposition and Their Effects on Microemulstion Pha
23、se Behavior(微乳液组成及其对相态的影响)uEquivalent Alkane Carbon Number(等效烷烃碳数)lMicro-mechanism of Microemulsion FloodinguPartial Miscible FloodinguIn Situ Immiscible FloodinguIn Situ Miscible FloodinglLaboratory StudieslDesign For High Salinity ReservoirslSelection Of Source WaterA.Description of Process 毛管数对残余
24、油饱和度的影响Dependence of Residual Oil Saturation on Capillary Number(From Fred I.Stallup Jr.,Miscible Displacement,P3)插图Surfactant Flooding Source:Adapted from original drawings by Joe R.Lindley,U.S.Departement of Engergy,Bartlesville Engergy Technology Center插图Alkaline FloodingSource:Adapted from origi
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