火燒油層物理模擬實驗裝置件

① 國內外提高採收率技術現狀與展望

一、國外提高採收率技術應用現狀

提高石油採收率的方法包括向油層注入水、氣，給油層補充能量的二次採油和用化學的物質來改善油、氣、水及岩石相互之間的性能，開采出更多石油的三次採油，主要有注表面活性劑、注聚合物稠化水、注鹼水驅、注CO₂驅、注鹼加聚合物驅、注惰性氣體驅、注烴類混相驅、火燒油層、注蒸汽驅和微生物驅等。

據美國《油氣雜志》（Oil＆Gas）（2004年4月）資料，目前世界范圍內已進行工業化推廣或已進行礦場試驗的提高採收率（EOR）技術包括蒸汽驅、火燒油層、二氧化碳驅、烴類氣驅及聚合物等化學驅。世界范圍通過EOR工程采出的油量在20世紀90年代處於高峰期，在1998年初，來自提高採收率和重油項目的石油產量大約為2.3×10⁶bbl/d，比1996年初的2.2×10⁶bbl/d稍有增長，這個數量相當於世界石油產量的3.5%。進入21世紀，EOR工程的數量減少，即使目前高油價也並未刺激EOR工程數量的增加，主要原因：一是試驗項目周期長，二是燃料、注入氣等成本增加。盡管如此，EOR技術在油氣田開發中也將起著舉足輕重的作用，特別是在目前勘探費用上漲和勘探難度加大的情況下。

圖1-1為2003～2004年世界各國EOR產量，美國的EOR產量最高，達到6.6×10⁵bbl/d，委內瑞拉、加拿大、印度尼西亞與中國為第二梯隊，其他國家通過EOR項目獲得的產量較少。與別的國家相比，中國是利用化學驅（主要是聚合物驅）獲得產量最高的國家，但注氣缺乏相應的項目。各產油國的共同特徵是熱采技術應用廣泛，且產量較高。

圖1-1 各國EOR產量圖（《油氣雜志》2004.4）

諸多EOR技術中，蒸汽驅仍是最主要的方法，其次為二氧化碳混相驅，烴類氣體混相或非混相驅與氮氣驅也起著相當重要的作用，氮氣驅、聚合物驅與燃燒對產量的貢獻相對較少（圖1-2）。在統計的世界范圍內EOR產量中，熱采（包括蒸汽驅和燃燒）產量為1.1×10⁶bbl/d，占總數的64.6%，注氣（輕烴、二氧化碳和氮氣等）產量為6.0×10⁵bbl/d，佔到了34.5%，聚合物驅產量為1.6×10⁴bbl/d，只佔總產量的0.9%。

圖1-2 世界不同EOR方法產量圖（《油氣雜志》2004.4）

（一）美國提高採收率技術應用與潛力

美國在1976年、1984年曾兩次由美國國家石油委員（NPC）組織幾百名專家對美國各油田進行了潛力分析和預測，為美國能源部發展化石能源提供了科學依據。1993年又第三次進行了潛力評價，這次潛力分析共包括了2307個油藏，將有3510×10⁸bbl地質儲量原油依靠新的、有效的採油方法才能開采。在這3510×10⁸bbl中可分成兩類：一類是由水驅可以驅替，但在常規生產中由於旁通或不與水接觸而不能采出的可流動油，約1130×10⁸bbl；另一類是由於粘滯力和毛細管力而捕集在油藏孔隙中不能被水驅替的不可流動油，這部分約有2380×10⁸bbl。可流動油可用改進的二次採油（ASR）方法開采，如鑽加密井、調剖、聚合物驅、鑽水平井等，主要是盡量擴大掃及效率。這些過程成本比較低，並可快速提高生產水平，仍是提高採收率的主流方法。開采不可流動油則要採用二氧化碳驅、化學驅、熱力採油等三次採油方法（EOR），在擴大掃及效率的同時還要提高驅油效率。二氧化碳混相驅在一定的油價下會有一定的發展，而化學驅其中包括復合驅應用的可能性很小，一方面其經濟成本太高，必須在高油價下才能使用，另一方面其技術尚未成熟，風險比較大，還需在技術上進一步提高，盡量減少其風險。

（二）前蘇聯提高採收率技術應用情況

SPE1992年會議上發表的資料顯示前蘇聯在熱采、氣驅和化學驅三大提高採收率方法中，化學驅所佔比例最大，佔EOR總量的77%，其次是熱采，佔17%，氣驅只佔6%。前蘇聯提高採收率以化學驅為主。前蘇聯提高採收率的一個重要特點是盡量採用化工廠的廢液，並開發了許多簡單易行的增產增注辦法，如注粘土膠、紙漿廢液和物理場方法採油等。

盡管化學驅的項目遠遠高於熱采，但其累積產量卻與熱采差不多，說明化學驅的規模還比較小。前蘇聯和俄羅斯氣驅所佔比重很小，主要是前蘇聯缺乏天然二氧化碳氣源。

（三）加拿大提高採收率技術應用情況

加拿大以重油開采為主，主要是熱采和露天開采瀝青砂。對於輕油主要採用注烴混相驅或非混相驅。根據2004年EOR工程統計資料，注烴混相驅或非混相驅項目數量最多，為29項，其次是蒸汽驅12項、火燒油層3項、二氧化碳混相驅2項，氮氣驅1項。化學驅主要進行室內研究，沒有什麼礦場試驗。這主要是因為加拿大有豐富的天然氣資源，其原油性質又適合混相驅之故。

（四）國外提高採收率發展分析

1.地質特點是選擇提高採收率方法的基礎

三次採油與二次採油或一次採油的明顯不同之處就是前者的適應范圍有限。熱采中的注蒸汽，它要求油藏比較淺、油層比較厚、原油密度和粘度較高；而注氣混相驅則與之恰恰相反，它要求油層比較深，以滿足混相壓力，油層比較薄，以減少粘性指進和重力超覆，原油密度和粘度小，以易於混相。前二者都要求油藏相對均質，而聚合物驅則對中度和較嚴重非均質更為有效，粘度要求介於二者之間。美國，特別是二疊盆地，屬於海相沉積，原油密度很小，非常適合二氧化碳混相驅，從而注二氧化碳得到很快的發展。

2.材料來源決定提高採收率發展的方向

美國二疊盆地由於有豐富的二氧化碳供應，這些油藏主要發展二氧化碳混相驅或非混相驅。而阿拉斯加由於有豐富的天然氣資源，並且在近處又無銷路，因此與加拿大相同，主要採用注烴混相驅。俄羅斯有些油田從地質條件看也適合二氧化碳混相驅，但由於無天然二氧化碳來源，因此二氧化碳混相驅並未得到發展。

3.油價決定提高採收率的規模和時機

三次採油是一個投資大、成本高、風險大、見效慢的採油方法，其方法不同，風險程度也不同。因此油價是對三次採油技術發展最為敏感的問題。1976年阿拉伯石油禁運使油價大漲，美國政府極力鼓勵三次採油，使三次採油迅速發展，三次採油項目數在1986年達到高峰。從1986年以後油價開始下跌，除因在高油價下已鋪好二氧化碳輸送管道，前期投資已經花費，使二氧化碳驅還在繼續增長外，其他方法都在萎縮。在低油價下，只能進行技術相對成熟、投資較少、風險較小的方法，如聚合物驅、調剖等所謂先進的二次採油方法。復合驅，特別是三元復合驅目前技術還不成熟，風險也比較大，只有在油價高的時候才能採用。

4.地質、油藏工程研究是提高採收率技術成敗的關鍵

盡管在目前低油價下三次採油礦場試驗和應用大幅度減少，但美國在地質、油藏工程方面的研究一直持續不斷，並且國家給予大量資助。這是人們認識到，一個項目的成功與否，主要取決於油藏描述是否符合實際情況。因此美國一直把油藏描述作為科學研究的重點，並且主要為三次採油服務。三次採油是個極端復雜的採油方法，它需要化學家、地質家、油藏工程師、測井、數值模擬等各方面專家的共同努力才能完成。現在許多礦場試驗之所以失敗，有許多主要是對地下地質情況認識不清。因此地質、油藏工程、數值模擬以及測井、試井等監測手段的研究非常重要。

（五）國家鼓勵政策

國外三次採油發展都離不開國家的鼓勵政策，比如美國，為推動二次採油的發展，曾先後執行成本分擔、不控制油價、暴利稅優惠等鼓勵政策，使1986年三次採油礦場試驗項目最高達到512項。1986年後，一方面由於油價下跌，另一方面美國政府取消了優惠政策，使得礦場試驗項目急劇下降。特別是成本較高的化學驅，由1986年的206項降至1998年的11項。目前美國政府已不再資助礦場試驗項目，僅資助室內機理性研究。加拿大也有類似情況，曾在稅率上對三次採油給予特殊政策，在一定程度上刺激了三次採油的迅速發展。

二、我國提高採收率技術方法現狀與展望

由於三次採油（EOR）主要包括化學採油技術、微生物採油技術以及物理採油技術三大方面，而根據我國石油工業發展的趨勢與需要，目前逐步形成了以化學採油為主體，以微生物採油和物理採油研究為兩翼的綜合性提高採收率的方法。而化學採油包括聚合物驅油技術、三元復合驅油技術等方法，而微生物採油則以微生物驅油技術為主。

（一）我國提高採收率技術方法現狀

目前，我國各主力油田已先後進人開發後期，含水率迅速上升，含水率高達80%以上，現有的注水技術已難以滿足油田的需要；同時，在未動用和新發現的儲量中，低滲透、稠油、深層凝析氣藏和揮發性油藏等復雜類型所佔的比例較大，如利用現有的注水技術進行開發，提高採收率的難度相當大。根據提高採收率法篩選、潛力分析及發展戰略研究結果，我國注水開發油田（其儲量和產量均佔全國的80%以上）的提高採收率方法主要為化學驅（鹼驅、聚合物驅、表面活性劑驅等）方法。該方法覆蓋地質儲量達60×10⁸t以上，可增加可采儲量10×10⁸t，是我國提高採收率研究的主攻方向。

1.注水開發技術

我國油田以陸相沉積儲層為主，儲層天然能量較小，需要早期注水補充地層能量。我國油田砂岩單層厚度一般在5m以下，砂體展布面積有限。這類油藏天然能量較小，很難出現強天然水驅或氣驅。為了獲得較高的產量和採收率，普遍採用早期注水開發方式，我國注水開採油田的產量和儲量都占總量的85%以上，在主要開發階段的油田地質儲量採油速度，中高滲透油田一般保持在2%以上，甚至高達3%～5%，低滲透油藏可達0.8%～1.2%。

我國原油粘度普遍較高，儲層非均質比較嚴重，需要採取逐步強化注水開採的措施。強化措施一是加密注采井網，提高注采井數比例。二是採用細分層系和分層注水工藝，控制油井層間非均質性帶來的不利影響，提高差油層的開采速度。三是提高排液量，不斷提高剩餘可采儲量的採油速度。採取這些措施，我國油田在穩產期，大部分油田的可采儲量采出程度可以達到50%～60%。

2.聚合物驅油技術

我國東部地區除了二氧化碳和天然氣比較貧乏之外，其油藏主要是河流相沉積，非均質比較嚴重，並且原油密度和粘度較大，與天然氣很難達到混相。聚合物驅油是東部地區提高原油採收率的主導技術，經過較長時間的室內和現場試驗，目前已經進入了工業化礦場應用階段，在大慶、勝利、大港、南陽等大中型油田，均獲得了明顯增油效果。該技術對處於中、高含水期的油田開發持續穩產，具有決定性意義和指導性作用，在三次採油技術中佔有重要地位。

聚合物驅是近年來採用的主要三次採油方法，2002年聚合物驅產量佔中油股份公司三次採油產量的93.5%。大慶油田從2001年開始，聚合物驅產量每年均超過了1000×10⁴t；勝利油田已在27個油藏實施了化學驅油，動用儲量2.94×10⁸t，年增產原油160×10⁴t。

3.復合驅技術

近十幾年來，復合驅（鹼/表面活性劑/聚合物的復合）從化學驅中脫穎而出，成為最具應用前景的方法之一。這一方面是由我國的特殊油藏條件及各種技術的適應性所決定的；另一方面則是因為復合驅綜合發揮了不同化學劑的協同效應，從而成為大幅度提高石油採收率的重要方法之一。據專家預測，如果化學復合驅得到較大規模的應用，可望在實施地區提高石油採收率5%～10%。

三元復合驅的表面活性劑主要有石油磺酸鹽（烷基芳基磺酸鹽）、植物羧酸鹽和烷基苯磺酸鹽等三大類產品。根據石油磺酸鹽示範提高採收率技術的研究表明，每噸石油磺酸鹽可以提高原油產量超過130t；可以將高滲油藏原油採收率提高20%至30%。根據在勝利油田孤東油區的工業試驗，使用石油磺酸鹽示範提高採收率技術四個月後，注水上升勢頭得到控制；6個月後，參與試驗的16口油井的每日注水量減少了156t，產油量每天上升了20t。運用這一技術，我國大慶、勝利、遼河、華北等多數油田的採收率可以大幅上升，將對我國原油供給和能源安全產生積極而深遠的影響。

4.稠油熱采技術

遼河、勝利、新疆、河南等油田有豐富的稠油資源，20世紀80年代中期以來發展了稠油蒸汽吞吐和注蒸汽驅技術，提高了石油資源的采出程度。目前全國稠油熱采產量達到1200×10⁴t以上。

5.二氧化碳吞吐技術

二氧化碳吞吐工藝，是指通過向地層原油中注入二氧化碳氣，使原油性質發生根本性變化，改進油藏性質，從而提高原油採收率的一種新型技術。2002年3月，勝利油田東辛採油廠引進二氧化碳吞吐工藝進行了現場試驗和推廣，累計施工16口井，18井次，措施成功率為83.3%，累計增油14695.3t。當年10月，井下作業公司在東辛、樁西、孤島等採油廠連續施工11口井，累計增油6000t，取得明顯經濟效益和技術效果。樁西採油廠在樁19－Ⅹ4實施二氧化碳吞吐配套帶泵酸洗井解堵工藝，獲日增油16t的高水平。

6.微生物強化採油技術

微生物強化採油技術就是將特殊的微生物體系、生物催化劑與營養物系統接種到生產井或注水井中，從而將其大量植入含油區的孔隙介質中，並通過控制酶在含油層油水界面上的反應，改變原油的流動性，產生短鏈的分子與生物表面活性劑。從而使原油的性質，如低的原油體積系數、高的API等級、油水界面張力，岩石與原油的相互影響（潤濕性）等得到改善。

與目前通常採用的外源微生物採油技術相比，本源微生物採油不存在菌種適應性、變異退化等問題，減少了菌種的開發、生產等步驟。工藝簡單、投資少、成本低。大慶油田、吉林油田、河南油田、青海油田、新疆油田和勝利油田本源微生物資源豐富，完全具備開展本源微生物驅油的條件，正在進一步開展深入研究並准備礦場應用試驗。

（二）我國提高採收率技術前景展望

我國已投入開發的石油儲量中，以大慶油田為代表的東部陸地油田多處於高含水期，注水採油效果明顯變差，三次採油技術已成為保證持續穩產的主導手段。近期產業化的重點是：在推廣聚合物驅油、復合驅油、微生物驅油、物理法採油等已基本掌握的工藝技術的同時，加速這些工藝所需注入設備、物理法採油設備等成套設備的規模化生產，形成從設計、設備製造、建設到運行管理的整體能力。

（1）聚合物驅將會穩定發展，並將是今後較長一段時間內我國在礦場中工業化應用的主要提高採收率技術，將在保持東部老油區產量的穩定中發揮重要作用，聚合物驅產油規模將超過1.0×10⁷t。今後的研究重點將是如何進一步降低成本，提高經濟效益以及開發一些能夠改善聚合物驅效果的相關技術。

（2）復合驅盡管在中國有巨大的應用潛力，並且在室內實驗和礦場試驗中都取得了明顯的效果，但與聚合物驅相比技術更加復雜，還有一些機理有待於進一步加深認識，更重要的是受到經濟因素的限制。因此，需要進一步加大研究和礦場試驗力度，盡快使復合驅成為接替水驅的另一種提高採收率技術。

（3）隨著氣源的不斷發現，特別是中國西部油氣田的發現，氣體混相或非混相驅技術將會越來越受到重視有可能以較快的速度發展成為一種經濟有效的提高採收率技術。

（4）熱采方面需進一步改善蒸汽吞吐效果，同時大力加強蒸汽驅等技術研究，盡快形成熱力採油接替技術。

（5）二次採油與三次採油的結合技術是二次採油向三次採油的過渡技術。該項技術在勝利油田、華北油田、新疆油田等試驗區進行礦場試驗，平均投入產出比為1:4.93，增產原油8×10⁴t，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

（6）潤濕性反轉方法促進低滲透氣田增產技術。潤濕性反轉方法是通過改變井底附近岩石的潤濕性及壓裂支撐劑的潤濕性（從液相潤濕變成中等潤濕或者氣潤濕）來提高產量及改善壓裂效果的新方法。採用這一新方法，一方面由於改變了岩石的潤濕性，反轉凝析的液體以及壓入的前置液便可以很容易地產出，而不至於擋住氣體的流動；另一方面，由於大幅度提高了壓裂後液體的返排率，氣體的相對滲透率增加，從而顯著提高氣井的產能。

三、提高採收率技術對可采系數研究的影響

提高採收率技術的研究與逐步應用，使已發現油氣資源的采出程度不斷提高，並將使未發現資源可采系數不斷增加。同時，為體現國家層面對我國可採油氣資源潛力需求更偏重於技術性和前瞻性的特點。本次研究要求在確定我國油氣資源技術可采系數時，陸上要考慮到強化（三次）採油技術；海上條件比較惡劣，我國的勘探開發水平偏低，要求考慮二次採油技術條件。

② 提高採收率技術是什麼

我國多數油田處於注水採油的晚期，采出液體含水量高達95%，注水採收率不到40%，有一半以上的石油仍然留在地下無法采出。為減緩這些油田的衰老速度，維持我國原油穩產，減少對國外原油的依賴程度，進一步提高油藏採收率，必須進行三次採油。三次採油也稱「強化採油」，是通過向油層注入化學物質、蒸汽、混相氣，或對油層採用生物技術、物理技術來改變油層性質或油層中的原油性質，提高油層壓力和石油採收率的方法。

我國克拉瑪依油田早在1958年就開展三次採油研究工作，並進行了火燒油層採油。20世紀60年代初，大慶油田一投入開發，就開始了三次採油研究工作，先後研究過CO2水驅、聚合物溶液驅、CO2混相驅、注膠束溶液驅和微生物驅。70年代後期，我國對三次採油的研究逐漸重視起來，玉門油田開展了活性水驅油和泡沫驅油。80年代，大港油田開展了鹼水驅油研究工作。90年代，大慶、勝利、大港等油田對聚合物驅油都開展了研究，相繼提出了三元復合驅及泡沫復合驅等提高石油採收率新技術。其中聚合物驅油技術已工業化推廣，三元復合驅油技術也在擴大化工業試驗階段。這些新技術的研究和應用，極大地提高了我國油田的原油採收率。

本節主要介紹化學驅油技術、氣體混相驅油技術、熱力採油技術、微生物採油技術、物理採油技術等提高油氣採收率技術。

一、化學驅油技術

化學驅油技術又叫「改良水驅」，是指在注入水中加入一種或多種化學葯劑，改變注入水的性質，提高波及系數和洗油效率，提高採收率的技術。根據所加入的化學葯劑的不同，化學驅油技術可分為以下幾種方法。

（一）聚合物驅油

聚合物是高分子化合物，它由成千上萬個叫作單體的重復單元所組成，其相對分子質量可達200萬及以上。聚合物具有增大水的黏度的性能。

聚合物驅油是把聚合物添加到注入水中，提高注入水的黏度，降低驅替介質流度，降低水油流度比，提高水驅油波及系數的一種改善水驅方法。該技術已成為保持油田持續高產及高含水後期提高油田開發水平的重要技術手段。如大慶油田主力油層水驅採收率在40%左右，採用聚合物驅油技術可比水驅提高採收率10%以上。

驅油用聚合物主要有兩種：一種是人工合成的聚合物，主要是由丙烯醯胺單體聚合而成的聚丙烯醯胺（PAM），所以聚合物驅有時也簡寫成PAM驅；另一種是天然聚合物，使用最多的是黃原膠，也稱聚糖或生物黃原膠。國內外礦場試驗絕大多數用的是部分水解聚丙烯醯胺，它的水溶性、熱穩定性和化學穩定性都比較好。

聚合物驅油機理是：聚合物溶解在水中，增加了水的黏度；在井底附近的地層中，水流速度高，聚合物分子呈線形流動；在遠離井底的地層中流速慢，聚合物分子捲曲呈線團狀或球狀而滯留在油層孔隙喉道中，降低了水相滲透率，從而降低了油水流度比，提高了波及效率；聚合物分子的官能團（如醯胺基）可部分吸附在岩石孔隙表面，使聚合物分子部分伸展在水中，阻滯了水的流動（見圖6-14）。因此，聚合物的加入，降低了水油流度比，不僅提高了平面波及效率，克服了注入水的「指進」（驅替前緣成指狀穿入被驅替相的現象），而且也提高了垂向波及效率，增加了吸水厚度。

（二）表面活性劑驅油

表面活性劑是指能夠在溶液中自發地吸附於兩相界面上，少量加入就能顯著降低該界面自由表面能（表面張力）的物質，例如烷基苯磺酸鈉、烷基硫酸鈉等。表面活性劑驅油的主要機理是降低油水界面張力，改變岩石孔隙表面的潤濕性，提高洗油效率。

圖6-14聚合物驅油提高採收率示意圖

由於地層水含有的鹽種類較多，且各油田地層水所含的鹽類也各不相同，因此，要選擇與地層水相適應的活性劑，否則收不到預期的效果。即使是有效的表面活性劑，在表面活性劑驅油過程中也存在著兩個較突出的問題：一是表面活性劑分子會被岩石表面或油膜表面吸附，導致表面活性劑在驅油過程中的沿途損失，經過一段距離後，注入水中的表面活性劑含量將大量減少，作用就非常微弱以致消失；另一個問題是表面活性劑水溶液的流度與水差不多，不能提高波及系數。

表面活性劑驅油，從工藝上講與注水並沒有什麼差異，只是把注入水改為表面活性劑體系，即注入一定濃度的表面活性劑溶液，目的是提高洗油效率。目前表面活性劑驅油大體有兩種方法：一種是以濃度小於2%的表面活性劑水溶液作為驅動介質的驅油方法，稱為表面活性劑稀溶液驅，包括活性水驅、膠束溶液驅；另一種是用表面活性劑濃度大於2%的微乳液進行驅油，稱為微乳液驅。

（三）鹼水驅油及三元復合體系驅油

鹼水驅油是將比較廉價的鹼性化合物（如氫氧化鈉）摻加到注入水中，使鹼與原油的某些成分（如有機酸）發生化學反應，形成表面活性劑，降低水與原油之間的界面張力，使油水乳化，改變岩石的潤濕性，並可溶解界面油膜、提高原油採收率的方法。可見，鹼水驅油實質上是地下合成表面活性劑驅油。

在鹼水驅油中，可以作為鹼劑的化學劑主要有氫氧化鈉、原硅酸鈉（Na4SiO4）、氫氧化銨、氫氧化鉀、磷酸三鈉、碳酸鈉、硅酸鈉（Na2SiO3），以及聚乙烯亞胺。在上述化學試劑中，氫氧化鈉和原硅酸鈉的驅油效果最好，而且經濟效果也比較好，此即人們通常所說的「苛性鹼水驅」。

鹼水驅油機理有以下幾個方面：降低界面張力；油層岩石的潤濕性發生反轉；乳化和捕集攜帶作用；增溶油水界面處形成的剛性薄膜。

鹼水驅油方法的工藝比較簡單，不需增加新的注入設備，相對於其他化學驅油來說，成本比較低。對於注水油田，只要根據確定的鹼濃度，向注入水中加入一定量的鹼，就很容易轉變為鹼水驅方法採油。但這種方法對於大部分油田效果並不明顯，其主要原因是鹼雖然可以降低界面張力，但界面張力的降低程度明顯受原油性質、地層條件的影響。

三元復合體系驅油是指在注入水中加入低濃度的表面活性劑（S）、鹼（A）和聚合物（P）的復合體系驅油的一種提高原油採收率方法。它是20世紀80年代初國外出現的化學採油新工藝，是在二元復合驅（活性劑—聚合物；鹼—聚合物）的基礎上發展起來的。由於膠束—聚合物驅在表面活性劑掃過的地區幾乎100%有效地驅替出來，所以近些年來，該方法無論是在實驗室還是礦場實驗都受到了普遍重視。但由於表面活性劑和助劑成本太高，該方法一直沒有發展成為商業規模。ASP三元復合體系所需要表面活性劑和助劑總量僅為膠束—聚合物驅的三分之一，其化學劑效率（總化學成本／採油量）比膠束—聚合物驅高。大慶油田室內研究及先導性礦場試驗表明，三元復合體系驅油可比水驅提高20%以上的原油採收率。

二、氣體混相驅油技術

混相，簡單的含義是可混合的。而混相性是指兩種或兩種以上的物質相能夠混合而形成一種均質的能力。如果兩種流體能夠混相，那麼將它們摻和而無任何界面，如水和酒精、石油和甲苯相混合均無界面。

混相驅油法就是通過注入一種能與原油呈混相的流體，來排驅殘余油的辦法。氣體混相驅油是以氣體為注入劑的混相驅油法。其機理是注入的混相氣體在油藏條件下與地層油多次接觸，油中的輕組分不斷進入到氣相中，形成混相，消除界面，使多孔介質中的毛管力降至零，從而降低因毛細管效應而殘留在油藏中的石油。從理論上講，它的微觀驅油效率達100%；從礦場應用上講，它對於低滲透黏土礦物含量高的水敏性油層更適用。

氣體混相驅油的方法很多，按照注入的驅替劑的氣體類型，可把氣體混相驅油分為兩大類，即烴類氣體混相驅油和非烴類氣體混相驅油。

早在20世紀40年代，美國就曾提出向地層注高壓氣（以注甲烷氣為主）的氣體混相驅油法。但由於它對原油的組成、油藏條件、地面設備要求較高而未得到推廣。鑒於天然氣中輕烴組分是原油的良好溶劑，50年代又提出了以液化石油氣等其他烴類氣體為混相劑的氣體混相驅油，並在室內研究的基礎上進行了大量的礦場實驗。大約到1970年，人們對烴類氣體混相驅油的興趣達到了高潮。但是，隨著烴類氣體價格的急劇上漲，油藏工程師及研究者們不得不尋求更經濟的辦法。因此，70年代以後，CO2混相驅迅速發展起來，並成為目前重要的氣體混相驅油方法之一。

三、熱力採油技術

稠油亦稱重質原油，是指在油層條件下原油黏度大於50mPa·s，或者在油層溫度條件下脫氣原油黏度大於100mPa·s，且在溫度為20℃時相對密度大於0.934的原油。根據黏度和相對密度的不同，稠油又可分為普通稠油、特稠油和超稠油。我國稠油劃分標准見表6-2。

表6-2我國稠油的劃分標准

①指油層條件下黏度，其餘指油層條件下脫氣原油黏度。

指標分類第一指標第二指標黏度，mPa·s相對密度（20℃）普通稠油50①（或100）～10000＞0.92特稠油10000～50000＞0.95超稠油＞50000＞0.98

我國稠油資源豐富，分布很廣，目前已在很多大中型油氣盆地和地區發現眾多的稠油油藏。大部分稠油油藏分布在中—新生代地層中，埋藏深度變化很大，一般在10～2000m之間。新疆克拉瑪依油田九區淺層稠油油藏埋藏深度在150～400m之間，紅山嘴淺層稠油油藏深度在300～700m之間。在全國范圍來看，絕大部分稠油油藏埋藏深度為1000～1500m。稠油油藏具有原油黏度高、密度大、流動性差、在開采過程中流動阻力大的特點，難於用常規方法進行開采，通常採用降低稠油黏度、減小油流阻力的方法進行開采。由於稠油的黏滯性對溫度非常敏感，隨著溫度的升高，稠油黏度顯著下降，所以熱力採油已成為強化開采稠油的重要手段。我國遼河油田、勝利油田、新疆克拉瑪依油田已廣泛應用。

熱力採油是通過加熱油層，使地層原油溫度升高、黏度降低，變成易流動的原油，來提高原油採收率。根據熱量產生的地點和方式不同，可將熱力採油分為兩類：一類是把熱量從地面通過井筒注入油層，如蒸汽吞吐採油、蒸汽驅採油；另一類是熱量在油層內產生，如火燒油層。

（一）蒸汽吞吐採油

蒸汽吞吐採油是指在一定時間內向油層注入一定數量的高溫高壓濕飽和蒸汽（鍋爐出口蒸汽壓力在10～20MPa之間，蒸汽溫度為250～300℃），關井一段時間使熱量傳遞到儲層和原油中去，然後再開井生產。由此可見，蒸汽吞吐採油可分為注汽、燜井及採油三個階段。從向油層注汽、燜井、開井生產到下一次注汽開始時的一個完整過程叫一個吞吐周期。蒸汽吞吐採油投資較少，工藝技術較簡單，增產快，經濟效益好。

1．注汽階段

注蒸汽作業前，要准備好機械採油設備，油井中下入注汽管柱、隔熱油管及耐熱封隔器，見圖6-15。將隔熱油管及封隔器下到注汽目的層以上幾米處，盡量縮短未隔熱井段，通過注汽管柱向油層注汽。此階段將高溫蒸汽快速注入到油層中，注入量一般在千噸當量水以上（每米油層一般注入70～120t蒸汽），注入時間一般幾天到十幾天。

圖6-18反向燃燒法示意圖

四、微生物採油技術

微生物採油技術，全稱微生物提高石油採收率（Microbial Enhanced Oil Recovery，MEOR）技術，是21世紀出現的一項高新生物技術。它是指將地面分離培養的微生物菌液和營養液注入油層，或單純注入營養液劑或油層內微生物，使其在油層內生長繁殖，產生有利於提高採收率的代謝產物，以提高油田採收率的採油方法。

（一）微生物驅油機理

（1）微生物在油藏高滲透區的生長繁殖及產生聚合物，使其能夠選擇性地堵塞大孔道，提高波及系數，增大掃油效率。

（2）產生氣體，如CO2、H2和CH4等，這些氣體能夠使油層部分增壓並降低原油黏度。

（3）產生酸。微生物產生的酸主要是低相對分子質量有機酸，能溶解碳酸鹽，提高滲透率。

（4）產生生物表面活性劑。生物表面活性劑能夠降低油水界面張力。

（5）產生有機溶劑。微生物產生的有機溶劑能夠降低界面張力。

（二）微生物採油特點

（1）微生物以水為生長介質，以質量較次的糖蜜作為營養，實施方便，可從注水管線或油套環形空間將菌液直接注入地層，不需對管線進行改造和添加專用注入設備；（2）微生物在油藏中可隨地下流體自主移動，作用范圍比聚合物驅大，注入井後不必加壓，不損傷油層，無污染，提高採收率顯著；（3）以吞吐方式可對單井進行微生物處理，解決邊遠井、枯竭井的生產問題，提高孤立井產量和邊遠油田採收率；（4）選用不同的菌種，可解決油井生產中的多種問題，如降黏、防蠟、解堵、調剖；（5）提高採收率的代謝產物在油層內產生，利用率高，且易於生物降解，具有良好的生態特性。

總之，微生物採油具有成本低、工序簡單、應用范圍廣、效果好、無污染的特點，越來越受到重視。

五、物理採油技術

物理採油技術是利用物理場來激勵和處理油層或近井地帶，解除油層污染，達到增產、增注和提高油氣採收率的新技術。目前，聲波採油技術、微波採油技術、電磁加熱技術的理論研究已達到成熟階段。

物理採油技術具有以下特點：適應性強、工藝簡單、成本低、效果明顯；可形成復合技術，對油層無污染；可用於高含水、中後期油田提高採收率；可用於含黏土油藏、低滲透油藏、緻密油藏、稠油油藏。

物理採油技術包括人工地震採油技術、水力振盪採油技術、井下超聲波採油技術、井下低頻電脈沖採油技術、低頻電脈沖技術。下面主要介紹人工地震採油技術和水力振盪採油技術。

（一）人工地震採油技術

人工地震採油技術是利用地面人工震源產生強大震場，以很低頻率的機械波形式傳到油層，對油層進行震動處理，提高水驅的波及系數，擴大掃油麵積，增大驅油效率，降低殘余油飽和度。

1．採油機理

（1）加快油層中流體的流速；

（2）降低原油黏度，改善流動性能；

（3）改善岩石潤濕性；

（4）清除油層堵塞及提高地層滲透率；

（5）降低驅動壓力。

2．特點

（1）不影響油井正常生產，不需任何井上或井下作業，避免了因油井作業造成的產量損失；

（2）一點震動就可大面積地處理油層，波及半徑達400m，在波及面積上油井有效率達82%；

（3）適應性強，對各種井都有效；

（4）對油層無任何污染，具有振動解堵、疏通孔道的作用；

（5）節省人力物力，投資少，見效快，效益高，簡單易行。

（二）水力振盪採油技術

水力振盪採油技術是利用在油管下部連接的井下振盪器產生水力脈沖波，通過脈沖波在油層中的傳遞，來解除注水井、生產井近井地帶的機械雜質、鑽井液和瀝青質膠質堵塞，破壞鹽類沉積，並使地層形成裂縫網，增大注水井吸水能力，改善油流的流動特性。振動波對地層中原油產生影響，降低原油黏度。

③ 怎樣在Eclipse裡面實現對水平井的模擬

試試以下方法
ECLIPSE熱采模型，是用有限差分方法建立的。它提供的工具，有助於從非常規油藏中優化採收率。模擬包含油/氣/水/三相的稠油熱采過程，考慮上下蓋層及圍岩的熱損失，以及溫度對岩石和流體屬性的影響。
熱采模型涉及到熱化學處理、泡沫、表面活性劑、摩擦力、熱損失和瀝青質等各種不同的技術問題。ECLIPSE的熱采模型考慮了熱傳導物理學的所有方法：包括溫度與相對滲透率關系、溫度與粘度關系、溫度與岩石和流體屬性的相互關系等。
ECLIPSE 熱采模型可以模擬四種相態：僅含有烴組分的油相、含有烴組分和水組分的氣相、僅含有水組分的水相、用於化學反應的固相。ECLIPSE 熱采模型可按以下三種模式之一運行：活油，用K-值定義平衡；死油，烴組分是非揮發性的；黑油，利用溫度選項關鍵字。
• 同黑油模型一樣，具有處理復雜地質情況的能力
• 組分模型的選項 • 數據一致性檢查
• 多種初始化選擇：重啟動、平衡計算、直接賦值、賦值和平衡計算混合 • 黑油、組分或熱采模型重啟動 • 瀝青析出、沉澱和儲層傷害模擬
• 先進的三相相對滲透率和毛管壓力模型 • 熱流體(水,蒸氣,氣體及它們的混合物)驅 • 火燒油層—濕式或乾式，正向或反向 • 熱水驅
• CO2、N2及輕烴混相驅 • 蒸汽吞吐，蒸汽驅
• 輔助重力蒸汽驅(SAGD) • 井筒或地層加熱 • 泡沫油
• 裂縫油藏（雙孔/雙滲） • 多段井SAGD精確模擬 • 儲層壓實
• 蒸氣產出速度控制 • 溫度控制產量遞減
• 全新的快速線性解法器JALS，計算速度大幅提高
• 高效並行計算
• 增加了Vinsome熱損失模型

④ 火燒油層的發展

美國早在1917年J.O.李威斯就提出了採用熱力或注溶劑的方法，驅替地層中的原油以提高採收率的概念。1923年瓦爾科特(Wolcott)和霍華德 (Howard)也認識到，把空氣注入到油層，使油層在地下燃燒過程的關鍵是燃燒掉一部分原油，產生熱量以降低粘度，同時產生驅替原油的驅動力。1947年開始了實驗室試驗研究。50年代後，美國的石油資源日見枯竭，新油田勘探成功率降低，這項新技術得到廣泛的關注.從1951年開始，各個石油公司在油田展開了一系列的試驗研究，使得火燒油層技術得到了快速的發展。世界上最早的一次火燒油層現場試驗是1942年在美國俄克拉荷馬州的伯特勒斯維爾油田進行的.50年代以後，據統計，美國已經開展了70多個火燒油層項目。另外還有前蘇聯，荷蘭，羅馬尼亞，匈牙利，德國，印度等40多個國家先後開展了火燒油層採油的相關工作。
我國從1958年起，先後在新疆、玉門、勝利、吉林和遼河等油田開展了火燒油層試驗研究，因受當時條件的限制，火燒油層技術讓位於注蒸汽採油，在我國的現場應用直到目前還為數不多。但是，室內研究一直沒有停止，特別是在中國石油天然氣總公司石油勘探開發科學研究院熱力採油研究所，中科院化學所等單位，80年代以來不斷開展火燒油層的物理模擬，化學模擬和數學模擬研究，配置了一批研究設備和儀器，開展了大量的室內試驗，也進行了現場火燒可行性研究和施工設計與預測。中國石油天然氣總公司石油勘探開發科學研究院熱力採油研究所也與羅馬尼亞開展了有關現場火燒工藝的交流合作研究項目。
火燒油層採油法從本世紀20年代起，至今已經經歷了70多年。在世界上150~160多個稠油和輕質油油藏上進行了現場試驗，並取得了一定的成果。據資料統計，1998年全世界共有29個火驅項目，火驅開發日產原油4800t，單井日產油4.8t。其中，美國的8個火驅項目日產油960t；加拿大的3個項目日產油1040t，火驅產能規模占非蒸汽開採的50%以上；印度與羅馬尼亞各有5個火驅項目，羅馬尼亞原油總產量中10%以上的產量是用該方法開采出的。現今全球范圍內還有14個大規模的工業性火燒油層項目正在進行之中。
由於存在很多尚未解決的問題，人們對該方法的應用前景還一直存有爭議。該方法之所以不能得到廣泛的認同，主要有以下幾個原因：
①火燒油層本身的復雜性。因為其燃燒過程發生在油層內部，人們在進行過程量化時有很大的局限性，缺乏全面的認識。
②火燒油層對現場操作和管理要求比較苛刻。
③先導試驗的嚴格評估存在很大困難。
④工藝方法的推陳出新。例如循環注蒸汽工藝的出現。
由此可見，在提出火燒油層技術的初期因為對驅油機理認識不夠，驅油方案設計不合理(如井組面積大小與注氣速度不匹配，燃燒溫度與原油性質不匹配，濕式燃燒參數不合理等)，造成試驗失敗，所以在實際生產上該方法一直未能被廣泛應用。盡管如此，火燒油藏仍然以其獨有的優勢吸引著油田開發人員對其進行更深層次的研究。正因為火燒油藏具有這些優勢，伴隨著近年來對其燃燒驅油機理認識的不斷提高，火驅技術重新被重視。火驅技術採收率高、熱效高、適用范圍廣，只要合理地應用，就一定會取得好的效果。