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探討國內(nèi)驅(qū)油技術研究的理論論文
目前,國內(nèi)老油田,如大慶油田、勝利油田等,每年新增可采儲量不足,主體油田已經(jīng)進入年產(chǎn)量下降的階段,且處于高含水期,如何提高老油田的采收率是目前國內(nèi)采油研究熱點問題。國內(nèi)陸地上約80%的油田采用注水的方式進行開發(fā),但由于陸相沉積油藏的非均質(zhì)性導致采收率較低,僅能達到20%~40%。若想進一步提高采收率,采用其他驅(qū)油技術,如聚合物驅(qū)油、微生物驅(qū)油、注氣驅(qū)油等是非常有前景的。本文綜合介紹近年來國內(nèi)驅(qū)油技術的熱點研究及應用進展。
一、聚合物驅(qū)油
1.聚合物驅(qū)油基本原理
聚合物驅(qū)油是指將易溶于水的高分子聚合物加入注入水中,改善油水粘度比, 從而擴大波及體積,,最終達到提高原油采收率的方法。它主要表現(xiàn)為兩個作用。其一,繞流作用。由于聚合物進入高滲透層后,導致高滲透層與低滲透層之間的存在一定壓力梯度,注入液進入到較低滲透層,這擴大了注入水驅(qū)波及體積。其二,調(diào)剖作用。聚合物改善了水油流度比,控制了高滲透層中的滲流,這樣注入液在高、低滲透層中以較均勻的速度向前推進,改善非均質(zhì)層中的吸水剖面,達到提高原油采收率的作用。
2.聚合物驅(qū)油技術研究及應用
大慶油田王德民等[1]在室內(nèi)研究的基礎上,進行了現(xiàn)場試驗。通過在大慶油田多年的聚合物驅(qū)油生產(chǎn)實踐過程,發(fā)現(xiàn)采用聚合物驅(qū)油采收率提高了12 %~15 %,驅(qū)油效率和體積波及系數(shù)是影響總體采收率提高的重要因素,貢獻各占50%。另外,配置聚合物用水的礦化度、聚合物分子量及聚合物注入對采收率影響很大。通過調(diào)整注入和產(chǎn)出剖面及調(diào)整注入和產(chǎn)出速度,有利于獲得一個較為均勻的聚合物前緣。
聚合物技術發(fā)展成熟后,其經(jīng)濟效益明顯。勝利油區(qū)自1992 年開展聚合物驅(qū)先導試驗以來,聚合物驅(qū)在規(guī)模不斷擴大, 聚合物驅(qū)油技術在勝利油區(qū)的工業(yè)化推廣應用取得了較好的增油降水效果,經(jīng)濟效益顯著[2]。
二、微生物驅(qū)油
1.微生物驅(qū)油基本原理[3]
微生物驅(qū)油原理一般認為主要包括兩方面,一方面是微生物自身細胞的作用,細菌在地層內(nèi)生長繁殖,隨著注入水向前流動,類似于在注入水中加入了顆粒,隨著細胞長大,顆粒粒徑隨之增大,進一步堵塞了高滲透地帶,起到了堵水的作用。與一般化學堵水劑不同,細菌可以實現(xiàn)地層深處封堵;另一方面則是微生物的代謝產(chǎn)物的作用。這些代謝產(chǎn)物,如表面活性劑、小分子油劑溶劑等,作用在原油和巖石上,改善了油藏中原油的流動性。
2.微生物驅(qū)油技術研究
自20 世紀90 年代以來,我國在微生物驅(qū)油技術的研究投入較多。中科院、中國石油大學和克拉瑪依石油化工研究院等多家科研機構與油田合作進行聯(lián)合攻關,從室內(nèi)實驗向礦場試驗發(fā)展。
勝利油田自20 世紀90 年代初開始微生物驅(qū)油技術的研究,目前在國內(nèi)處于領先地位,截至2011年7月在三個重要區(qū)塊取得較大進展。河口羅801 區(qū)塊是國內(nèi)外影響較大的微生物驅(qū)油應用礦場,自1999 年7 月開始試驗, 目前該區(qū)塊油藏微生物生長代謝良好,生物場穩(wěn)定,開發(fā)動態(tài)表明微生物驅(qū)油的控水增油效果明顯。相比于同類型斷塊油藏13%的自然遞減率,該區(qū)塊自然遞減率明顯較低,小于2%,并實現(xiàn)累計增油10.4 萬t,預計微生物驅(qū)油技術將提高采收率10%以上;為了向油田持續(xù)開發(fā)提供技術儲備,在孤島中一區(qū)針對聚合物驅(qū)后油藏開展。該區(qū)塊試驗前采出程度高達53%,2008 年11 月開始微生物驅(qū)油試驗后產(chǎn)量明顯上升,含水穩(wěn)中有降;在河口沾3 塊實驗,研發(fā)出了具有較強針對性的微生物激活體系,通過地下微生物活動,油井開井生產(chǎn)后產(chǎn)量取得了明顯提高,日產(chǎn)油從之前的3.4t 提高到10t。
目前,國內(nèi)微生物驅(qū)油技術主要涉及清防蠟技術和單井吞吐技術。這兩技術基本已經(jīng)成熟,但清防蠟技術處理范圍僅局限于油井的井筒。微生物單井吞吐技術,與常規(guī)酸化技術實施的工藝類似,處理范圍主要是油田的近井地帶,一般是同時注入微生物和營養(yǎng)物質(zhì),這項技術更加適合與中低滲透率油藏使用。吉林油田和中國科學院微生物研究所合作研究了一項微生物吞吐技術,有較好的增油效果,但在注入微生物的同時需要注入大量的營養(yǎng)液,這相對提高了原油開采的成本。
3.微生物驅(qū)油的優(yōu)勢與局限
相比于化學驅(qū)油方法,微生物驅(qū)油對開采重質(zhì)原油效果更好,且更經(jīng)濟;微生物驅(qū)油產(chǎn)物均可生物降解,對環(huán)境無污染;微生物細胞小,能進入其它的驅(qū)油工藝不能完全進入的油層中的死角和裂縫。但是微生物驅(qū)油,對于高溫(高于 89℃)或高含鹽量(高于10%)的地層,通常不能選用;而且需要進行室內(nèi)配伍性測試,以及合理的工程設計,其采油機理尚未完全探明證實。
三、注氣驅(qū)油
我國注氣驅(qū)油提高采收率技術發(fā)展較晚,在常規(guī)注氣中,CO2 最易混相,隨著國際社會對室溫氣體減排呼聲增大,這給大力發(fā)展注CO2 驅(qū)油技術帶來了機遇,發(fā)展注CO2提高采收率技術具有廣闊的應用前景。
1.CO2驅(qū)油原理
CO2在壓力高于臨界壓力7.2MPa和溫度高于臨界溫度31.26℃狀態(tài)下,處于超臨界狀態(tài)時,性質(zhì)會發(fā)生變化,具有較大的溶解能力。原油溶有CO2時,油的黏度減小,因而流動能力提高,油的密度會隨著CO2飽和壓力的增加而增加,有利于改善油藏的性質(zhì)。CO2驅(qū)油技術通過促使原油膨脹、降低黏度、降低油水界面張力、改善儲層滲透率和形成內(nèi)部溶解氣驅(qū)等來提高采收率。CO2驅(qū)油按原理主要分為CO2混相驅(qū)和CO2非混相驅(qū)。兩者之間的差別在于地層壓力是否達到最小混相壓力,當注入到地層壓力高于最小混相壓力時,實現(xiàn)混相驅(qū)油。當壓力達不到最小混相壓力時,實現(xiàn)非混相驅(qū)油。
2.CO2驅(qū)油技術研究及應用
1963 年,大慶油田首先利用CO2驅(qū)作為主要提高采收率的方法進行研究,之后陸續(xù)開展了注CO2先導試驗。吉林油田自1995 年開始進行CO2單井吞吐試驗,利用金塔CO2氣田的液態(tài)CO2吞吐和CO2泡沫壓裂100 井次以上實現(xiàn)累計增油1420t。1996 年,江蘇富民油田48 井開展了CO2驅(qū)試驗,至2002 年底累計實施了36井次,增油效果明顯, 有效率提高了50%個百分點。江蘇油田富14 斷塊在保持最低混相壓力的狀態(tài)下,于1998 年末開始了CO2-水交替(WAG)注入試驗,注入約6 周期后,水氣比由0.86∶1 升至2:1,見到了明顯的增油降水效果。
由于二氧化碳是一種在油和水中溶解度都很高的氣體, 當它大量溶解于原油中時,可使原油體積膨脹、黏度下降,還可降低油水間的界面張力。與其他驅(qū)油技術相比,二氧化碳驅(qū)油具有適用范圍大、驅(qū)油成本低、采油率提高顯著等優(yōu)點。
我國現(xiàn)已探明的低滲透油藏原油儲量有63.2×108t,其中50%左右的儲量處于尚未動用階段,運用二氧化碳驅(qū)比水驅(qū)具有更明顯的技術優(yōu)勢和環(huán)保優(yōu)勢。因此,可以預測,CO2驅(qū)油技術以其成本低、采油率高等優(yōu)勢成為我國改善油田開發(fā)效果、解決老油田采收率低問題的重要技術手段。
四、結(jié)論
聚合物驅(qū)油、微生物驅(qū)油和注CO2驅(qū)油是目前采油驅(qū)油的重要技術手段,這些技術都能較大的提高采收率,但各有優(yōu)缺點。CO2驅(qū)油在提高采收率基礎上,又能解決氣候變暖問題,是目前驅(qū)油技術研究的重點。
參考文獻
[1] 王德民,程杰成,吳軍政,等.聚合物驅(qū)油技術在大慶油田的應用[J].石油學報,2005,26(1):74-78.
[2] 張莉. 勝利油田聚合物驅(qū)油技術經(jīng)濟潛力分析[J]. 石油勘探與開發(fā),2001,34(1):79-82.
[3] Иамуллн P P.利用微生物工藝提高地層原油采收率的研究和應用[J].王三樂,金博,譯.國外油田工程,2004,20(12):10-12.
[4] 孫建國. 低滲透窄薄砂體油藏微生物吞吐采油研究與應用. 石油天然氣學報,2008,30(1):322~326
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