采油化学论文
2020-03-03 01:33:03 来源：范文大全收藏下载本文
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
论文题目：提高原油采收率的方法研究
所在院系： 理学院 课程名称： 采油化学进展 考生姓名： 刘月宁 学 号： 2011216086 专业年级： 应用化学 任课教师： 林梅钦
完成日期： 2012 年 5月 20 日
提高原油采收率的方法研究
1 概述 国际上原油的供需关系受国际关系、地域政治、经济发展等诸多因素的制约 ，矛盾日益尖锐化，造成国际油价高位震荡，再加上世界上一些主要产油国的油田已进入开发中、后期，使得人们对世界能源的走势倍加关注。各国政府为保障自身的能源安全，出于战略考虑，主要采取抢占国际油气资源，加大国内勘探力度，控制现有油田潜力的策略，其中提高原油采收率就是重要的一环。目前世界上运用提高原油采收率的方法生产出的原油约占产油总量的 3%，呈现逐年上升趋势 ，且发展潜力巨大，日益成为国际上石油企业经营规划的一个重要组成部分。中国近年来经济发展迅速，对油气能源的需求也与日俱增。自从 1996年我们成为石油净进口国以来，原油年进口量以高于经济增长速度上升，外勘探力度，挤入世界油气勘探开发领域，另一方面挖掘现有油田潜力，保持稳产，其中把提高原油采收率作为一种重要的技术手段。目前在我国大庆、胜利、中原、江汉、南阳等油田都在进行提高原油采收率的室内研究和现场试验推广工作。提高原油采收率提高采收率是保障社会经济和谐发展和国家能源安全的需要。“十五”期间，我国石油生产总量年均增长2.12%，而石油消费总量年均增长7.73%，石油进口量逐年增加。随着我国国民经济的快速发展，石油消费量还将大幅增长，我国对进口石油的依存度会继续增加。确保石油安全已经成为我国经济发展中的一个重要的战略问题，而提高现有开发油田的原油采收率则具有重要的意义。目前全国已开发油田的采收率仅为30%多一点，存在较大的提高空间。全国的采收率每提高1个百分点，就等于增加可采储量1.8亿吨，相当于我国目前一年的原油产量。
提高采收率也是中国石化谋求持续有效和谐发展的内在要求。中国石化要发展，要提高经济效益，在油价持续高位运行的情况下，就必须在上游做好文章。打造上游“长板”，一方面要靠勘探增储，但勘探上要实现大的突破需要较长的周期，不是单靠增加投入就可以迅速突破的；另一方面就是要靠开发增产。中国石化目前标定的平均采收率为28% ，低于全国平均水平2个百分点，在提高采收率上大有文章可做。对中国石化来说，目前很现实、很重要的任务就是搞好老油田的二次开发，减缓油田递减，保持油田稳产。因为这部分储量就在我们的脚下，就在我们的手中。更何况在今天，世界各大石油公司都在积极研究提高采收率的技术。作为一个致力于建设具有较强国际竞争力的跨国能源化工公司，我们更要 1 加快提高采收率技术的研究，早日形成提高采收率的自主创新技术。只有这样，我们才能进一步增强自身的核心竞争力。
油气田开发的任务就是尽可能经济、合理地提高地下油气的采出程度，即提高石油采收率。“提高采收率，是促进油田企业发展的永恒主题，采收率提高一个百分点，就相当于增加了上亿吨的可采储量。”这句被专家们反复叙述的话彰显了提高采收率对油田发展的重要性——采收率就是油田的生命，就是企业发展的不竭动力。纵观原油生产的全过程，其实就是一个不断提高采收率的过程。在原油生产的第一阶段( 一次采油) ，原油是利用天然能量来开采的, 其最终采收率一般只能达到 15% 左右。当天然能量衰竭时，通过注水向油层提供补充能量，即开始了开采的第二阶段 ( 二次采油) 。它的采收率远比能量衰竭法高，最终采收率通常为 30% ～40% 。当该油田的水油比接近作业的经济极限时，即产出油的价值与水处理及其注入费用相差太小，而使纯收益减少时，则进入了三次采油的阶段，这个阶段被称为“提高原油采收率”( 或“强化开采”“Enhanced Oil Recovery”，即 EOR) 。由于一次采油和二次采油方法采出的原油总量一般小于原始地质储量的 40% ，地下还有至少 60% 的储量等待开采，因而提高采收率方法的研制，目前备受国内外重视。
2 提高采收率的主要方法
2．1 化学驱油
化学驱可分为 3 种主要的工艺技术：表面活性剂驱、聚合物驱和碱水驱。表面活性剂和碱水驱油的机理是以形成超低界面张力为基础的，而单注聚合物或注入表面活性剂后又注入聚合物，则可以控制流动度，从而也就提高了原油采收率。注入到油藏中的碱水与存在于石油中烃的衍生物中的脂肪酸发生化学反应，就地形成脂肪酸的钠盐，形成这些表面活性剂促使造成超低界面张力。
表面活性剂驱的研究始于 50 年代，60 年代中期，美国已开始用磺酸盐投井使用。目前该法已经成为三次采油提高采收率的重要方法之一。至于聚合物驱中最重要的一种聚合物是聚丙烯酰胺 ( P AM )，常用于流度控制和渗透率调整。最近有人研究用交联聚合物的方法驱油,经微观和宏观渗流实验方法研究认为，交联聚合物不但有调剖作用，还具有驱油作用。交联聚合物可明显改善油藏在高含水期的水驱油效果，控制含水率上升速度，以适当的主段塞和副段塞组合可获
2 较好的增油降水效果。
应用更广泛，研究得更多的是复合驱。例如粘土含量高，原油酸值较低，单独用碱水驱无法获得较高产油量的油田，应用复合驱可取得较为理想的开采效果。实验表明，采用常规方法，利用离子交换原理，即使使用最优的胶束系统，三次采收率也没超过原始地质储量的50% 。但如果用碱液首先驱走原生水中和固定在粘土上的钙离子，然后注入表面活性剂、聚合物和相同的碱，可使原油产量提高到原始地质储量的 70% ，效益成本比值也可提高两倍。产能改善是低界面张力、低磺酸盐滞留和流度控制的结果。碱、表面活性剂和聚合物都是高效的驱油剂，复配的优势在于既发挥单一驱油剂的长处，又可使其产生协同效应，获得更好的驱油效果。现场试验证明，碱- 表面活性剂- 聚合物 ( ASP) 驱油技术能经济地采出增产油，并能获得新储量。
2.2 气体混相驱
气体混相驱的原理是注入一种溶剂如酒精、烃、凝缩的石油气、液化石油气或二氧化碳，这些溶剂能溶解在油藏原油中。注入的溶剂减少了引起原油滞留在油藏岩石孔隙空间的毛管力。在混相驱油过程中，先注入一种溶剂段塞，然后再注入液体或气体把溶剂- 油的混合物驱替出来。混相驱方法可分为：注混相段塞法、注富气法、注高压贫气法、注互溶剂和二氧化碳法。
CO2 采油技术是气体混相驱的重要部分，低渗透油藏由于渗透率过低，或者储层中水敏性黏土矿物较多，见水后发生膨胀阻塞孔隙，以致注水时吸水能力差，甚至不能注进水，或者难以见到注水效果。在这种情况下，采取注 CO2 气的方式，常可取得好的效果。20世纪80年代，国外注气混相和非混相驱油技术在低渗透油藏中已得到广泛的应用，并获得较好的经济效益。国内随着江苏、胜利和吉林等油田中小规模的 CO2 气藏以及松辽盆地大型高含 CO2 加强提高采收率技术的基础研究，探索低成本的提高采收率方法，气藏的发现，注 CO2 驱油技术也逐步开始在油田进行现场应用。应用 CO2 驱提高采收率主要有混相驱和非混相驱两种驱油方式，注入方式有水与气交替注入和重力稳定注入。其作用机制为促使原油膨胀、降低原油黏度、降低油水界面张力、改善流度比和储层渗透率、萃取和汽化原油中轻质烃和形成内部溶解气驱等，混相驱替效果要远大于非混相。CO2 混相驱可小规模实施，具有广阔的应用前景。CO2 非混相驱运用于整
3 个油田，可以埋存大量的 CO2。目前，中国 CO2 排放量居世界第二位，并且还在增长。预测表明，到 2025 年，中国 CO2 排放总量很可能超过美国，居世界第一位。随着对环保的日益关注，CO2捕集应用一体化提高采收率技术将使今后发展的新走向。
2.3 热采油
热采的产量从 1982 年到现在一直位居 EOR 产量榜首，其中蒸汽驱仍然是开发稠油最广泛使用的技术。近年来，水平井注蒸汽以及添加各种助剂使蒸汽驱技术有了较大的发展。2006 年，美国在 San Ardo 等油田进行了蒸汽添加丙烷的试验，产量增加了 30%。此外，蒸汽驱的应用范围也不断扩大，已成为稀油油藏水驱后的一项具有发展潜力的EOR 技术。
针对超稠油 ( 沥青、油砂) ，加拿大发展了水平井蒸汽辅助重力泄油 ( SAGD) 技术，并在此基础上开发了多种强化 SAGD 技术，如多泄油通道SAGD、膨胀溶剂- SAGD 等，由此引发了世界范围内超稠油开发技术的飞跃。
火烧油层技术由于工艺问题一直发展缓慢，但几年来由此发展起来的注空气EOR技术有了较大突破。根据驱油效率和油藏氧化强度，注空气技术分为高温氧化非混相驱、低温氧化非混相驱、高温氧化混相驱和低温氧化混相驱4种类型。后2种被称为高压注空气技术，已用于稀有油藏的开发。
2.4 微生物采油
近些年，微生物采油技术因其存在诸多优点，已经成为一项迅速发展的提高原油采收率的技术微生物采油技术，就是通过运用微生物来提高采油采收率，它是通过把微生物直接注入到地下油层，这样储油层就成为一个大发酵罐，微生物就能够在里面繁殖，使微生物在其中发生有益的活动，因其活动产生的产物与周围的物质发生作用，改变了原油固有的化学特征，使原油的流动性质也发生了改变，从而达到提高原油采收率效果的技术。
同传统提高采收率的方法比较，微生物采油具有这样的优点，一是生产成本比较低，二是施工过程和施工的工艺相对简单，操作起来也容易，方式也多样，易于控制。三是对底层不产生破坏，可以循环使用，生物还容易降解，不会产生大的污染。最后还有能够持续提高采收率，易于应用的优点。通过微生物采油来提高采收率是一种多功能的技术，可以解决扫油效率低、流度比不利、原油渗透
4 率低等问题。利用微生物提高采油采收率取决于很多因素，所以这项技术还有很多奥秘需要去探索。因为微生物采油技术相对来说比较方便，生产施工的成本也比较低，因此，这项技术受到了广泛的欢迎。同时，因为其自身功能较多，所以它具有其它采油技术所没有的特点。在今后我国油田开发过程中，这项技术必将能够起到越来越重要的作用。所以，应该进一步加大研究力度，开发其更加多的功能，实现持续提高原油采收率的效果，为我国社会持续稳定的发展提供能源保证。
2.5 微波采油技术
近几十年来，我国对微波采油技术的研究有了很大进展，特别是 1996 年该技术正式列为“国家 863 计划”，这使微波采油技术的研究变成了国家计划，加速了研究进程。微波采油技术是指将大功率的微波天线下到要作用的油层位置，或用传输的方法将微波传到地下，对油层直接加热，降低原油粘度，提高采收率。目前设计的微波采油方法有三种：a.地面加热法。通过地面微波加热处理装置，对注入地层的水或水蒸气加热，此方法优点是不用改变现有井口设备，不需动管柱，施工方便。b.井下加热法。将微波源直接放入井下，使地层温度升高。c.多底井地层微波加热。该方法具有最佳的作用效果和作用效率。微波沿竖井段向下传到多连通器中的功分器，并与开窗侧钻的水平井内的天线相连通，微波能力通过水平天线向地层辐射。在这种结构中，由于在同一油层中可以钻探多条水平井，因此可以有效地提高微波辐射的作用效果。这种结构的有效作用半径和效果决定于开窗侧钻的水平井的个数和沿水方向延伸的距离。
尽管微波采油技术具有很大的开发优势，但目前还基本上处于实验室研究阶段，没有进行广泛推广，其主要原因是有一些难点至率控制以及加热的合理时间，作用机理和技术经济性以及地层能量亏空问题等仍是一些亟待解决的问题。
2.6 EO R 技术发展趋势
2.6.1 EOR 技术向着多元集成化方向发展为了弥补单项 EOR 技术的局限性，采用多种EOR 技术机理发挥集成效应是 EOR 技术的发展方向之一。 2.6.2 化学辅助 EOR 技术将成为主流技术。 2.6.3 EOR 技术与高新技术的结合越来越紧密。
3 结论及展望
5 值得注意的是，没有一种可适用于任何油层的提高采收率方法。同样，没有一个油层对任何一种方法都适用。因此，今后会继续对各种方法进行优化和结合，使它们更具经济效益，进一步提高采收率。
上述所说的各种提高采收率的方法，都是在对油藏的研究已经比较清楚的基础上发展起来的。由于现在对油气成藏机理的研究还不太全面，许多方面的认识很不够，今后，如果能从研究成藏机理的角度开展工作，当对油气成藏的问题把握得更加清楚时，也许能获得突破，发明新的提高采收率的方法。
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