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油气之光——三次采油的化学驱技术

2015-9-30 10:01:47 来源:中国矿业报 作者:张艳芳

三次采油技术是一项利用物理、化学和生物等新技术提高原油采收率的油田开发技术。我们通常把利用油层能量开采石油称为一次采油;一次采油后,向油层注入水、气,给油层补充能量开采石油称为二次采油;二次采油后,通过注入化学剂、热量、混相溶剂等物质,来改善油、气、水及岩石相互之间的性能,以便开采出更多的石油,称为三次采油,又称提高采收率(EOR)方法。

目前,世界上已形成三次采油的四大技术系列,即化学驱、气驱、热力驱和微生物采油。其中化学驱包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱水驱及复合驱技术。

国内外为开发提高石油采收率技术进行了大量的探索研究,特别是美国等发达国家,始终将化学驱提高采收率方法基础研究作为战略储备研究,而给予大力支持。

我国非常重视三次采油技术的发展,特别是“十五”以来,国内石油公司把三次采油提高采收率技术列为攻关重点,进行了大量研究和探索,为进一步提高油气资源采收率、充分利用石油资源提供了技术支撑。

根据我国目前提高采收率潜力分析,注水开发油田适合于化学驱方法的覆盖地质储量60亿吨以上,增加可采储量9亿吨,占各种提高采收率方法潜力的76%,是我国提高石油采收率研究的主攻方向。近年来,由于油藏条件和原油价格等原因,针对现场应用的化学驱技术及其机理研究主要集中在我国。

聚合物驱是在注入水中添加少量聚合物,提高注入水粘度,扩大波及体积,达到提高采收率的目的。我国自上世纪60年代就开展了相关的室内研究,随着聚合物材料的不断发展,“八五”期间进入矿场试验,并进行了工业化推广,取得了显著的降水增油效果和良好的经济效益。大庆油田聚合物驱年产油量在1000万吨以上,胜利油田聚合物驱年产油量也在350万吨以上,有效地遏制了原油产量递减的趋势。聚合物驱的基础研究也得到了发展,形成了聚合物驱的配套技术。

复合驱是在聚合物溶液中加入表面活性剂和碱,一方面发挥聚合物的增粘作用,扩大波及体积,另一方面发挥表面活性剂和碱的协同作用,降低水驱剩余油饱和度,比单一聚合物驱更大幅度地提高采收率。胜利油田开展了我国第一例复合驱矿场试验,中心井提高采收率13.4%,大庆油田也开展了先导试验,并进行了扩大和推广,都取得了较好效果。

交联聚合物是使用低于或接近注聚合物驱溶液的浓度,加上少量的缓交联型,在地层中产生弱交联体系。该体系在地层中一方面具有类似于聚合物流动的特征,剪切变稀,便于扩散驱油;另一方面增加了滞留作用,进一步提高了地层的阻力系数和残余阻力系数,并在耐温抗盐和改善油藏非均质状况方面具有较强的优势。胜利油田自1992年至2005年,先后在多个区块开展交联聚合物驱油先导试验,收效明显。其中孤岛渤19块综合含水由91.3%下降到81.8%,主力层系提高采收率5.02%。大庆、中原、河南等油田也都先后开展了现场试验,并取得了良好效果。

由于化学驱油体系中组分多,并且涉及到驱油体系中各组分与油藏环境的复杂物理化学反应,以及驱油体系在多孔介质中的复杂渗流行为,加之在矿场取得的良好效果,近年来成为化学驱研究的热点。科技部相继组织了“攀登B”和“973”项目进行基础研究,在驱油剂的设计与合成、驱油剂各组分之间以及驱油剂与油藏环境的相互作用、驱油体系地下渗流模型、物理模拟与数值模拟等方面取得了大量的研究成果,使我国的化学驱油综合配套技术整体上处于国际领先水平。

随着研究的深入和规模的扩大,化学驱也面临着新的挑战:目前已有7亿吨以上的化学驱资源结束了聚合物驱,进入水驱阶段。但仍有40%~60%的原油滞留在地下,需要进一步提高采收率。而且,化学驱带来的油层伤害和采出液破乳困难等问题也急需解决。□

(作者单位:中国地质调查局油气资源调查中心)

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