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三次采油和四次采油新技术和新工艺
来源:本站原创    作者:admin    点击次数:3934次    发布时间:2014-3-21

  

 摘要:我们对提高采收率和驱油方面随着科技的发展和国民经济的增长的需求先后发展了三次采油和四次采油下面我简单的介绍一下工艺过程中国石油勘探开发研究院采油工程研究所依托国家七五八五九五重点攻关课题,开展了针对我国三次采油用新型聚合物研究的综合性攻关项目。在项目负责人罗健辉带领下,经过历时15年的攻关研究,首次创新性的提出了采用梳形聚合物分子结构来大幅度提高油田三次采油用聚合物抗盐性能的分子设计思路:在高分子的侧链同时带亲油基团和亲水基团,通过亲油基团和亲水基团的相互排斥,高分子链在水溶液中排列成梳子形状(对分子链起桥墩的支撑作用),盐含量对聚合物分子形态影响减少,在盐水中的增粘能力远远优于普通聚丙烯酰胺,从而大幅度提高三次采油用聚合物抗盐性能。成功研制并由北京恒聚化工集团有限责任公司工业化生产出一种三次采油用梳形抗盐聚合物(KYPAM),形成4万吨/年的生产能力(世界第二大聚丙烯酰胺厂)。

关键字:  三次采油  聚合物  油田生产  采收率

参考文献:【1】万仁薄,罗英俊。采油技术手册【M】。北京:石油工业出版社,2006

三次采油新技术工艺1

对石油勘探稍有了解的人都知道,油田的开发方式直接决定着油气采收率的高低。在石油行业,通常把利用油层能量开采石油称为一次采油;向油层注入水、气,给油层补充能量开采石油称为二次采油;而用化学物质来改善油、气、水及岩石相互之间的性能,开采出更多的石油,称为三次采油。

 据专家介绍,在这三种采油方式中,三次采油是应用最为广泛,也是采收率最高的一种,特别在我国,它已成为老油田降低含水、提高原油采收率的主要措施。进一步推广三次采油技术,对我国石油行业的重要性愈加凸显。但长期以来,我国在这方面始终存在技术障碍。

  首先,早期三次采油所用的聚合物主要是聚丙烯酰胺,但由于我国聚合物生产工艺设备还相对落后,使得国产聚丙烯酰胺质量达不到三次采油的技术要求,相关粉剂只能依赖进口,这大大提升了采油成本。其次,聚丙烯酰胺抗盐性能差,必须使用淡水配制,而油田的产出水一般矿化度高,配制的聚合物溶液粘度低且不稳定,往往造成大量油田产出水得不到利用还污染环境的尴尬局面。

  据了解,技术人员在这方面一直没有停止过努力,但遗憾的是,多年来,国内外耐温耐盐聚合物的研制没有取得进展。这一技术难题已成为我国推广三次采油难以绕开的瓶颈。

  创新思路终克难关1.1

  如何攻克这一难关,真正推广好三次采油技术,成为摆在中国石油人面前的一道题目。而这道题目的题眼就是,创造出可以直接利用油田产出水配制的三次采油用新型聚合物。

  一直以来,中国石油勘探开发研究院采油工程研究所就开展了针对我国三次采油用新型聚合物研究的综合性攻关项目,这一项目依托国家七五八五九五相关重点课题,历经15年艰难攻关,首次创新性的提出了采用梳形聚合物分子结构来大幅度提高油田三次采油用聚合物抗盐性能的分子设计思路,北京恒聚化工集团有限责任公司据此生产出一种梳形抗盐聚合物(KYPAM),产品的优越性先后在大庆、胜利、大港、克拉玛依、华北及渤海油田的三次采油和深部调驱应用中得到了证明。该公司现已形成了每年4万吨的生产能力,成为目前世界第二大聚丙烯酰胺生产企业。2005,这一处于国际领先水平的产品被国家科技部定为国家重点新产品,在出口海外过程中,产品还被法国科技质量监督评价委员会推荐为高质量产品。

  与普通超高分子量聚丙烯酰胺相比,运用梳形抗盐聚合物分子能够在降低10%成本并保护环境的同时,让油田采收率多增加两个百分点,大大提高了原油的可采储量。这使相关技术实现了跨越式发展,在我国三次采油的推广中发挥出关键作用。项目负责人、中国石油勘探开发研究院油田化学研究所党支部书记、副所长罗健辉深知其中的意义。

  实际上,这一突破的意义还不止于此,通过这种设计思路与工业化生产配套技术的结合,形成了三次采油用新型聚合物研发技术体系,为不断开发出适合不同油田油藏条件要求(温度、矿化度、渗透率)的三次采油用新型聚合物提供理论和技术支持。

2008年我国原油对外依存度达48.5%,国家石油安全战略要求中国石油稳产和增产。但主力油田综合含水高达88.8%以上,三次采油技术是我国老油田降低含水、提高原油采收率的主要措施之一。早期三次采油用聚合物主要是普通聚丙烯酰胺,但国内丙烯酰胺单体质量不稳定,特别是聚合物生产工艺设备落后,国产聚丙烯酰胺粉剂产品质量均达不到三次采油用要求,三次采油用聚丙烯酰胺粉剂产品只能依赖进口。而且,聚丙烯酰胺抗盐性能差,必须使用淡水配制。油田的产出水由于矿化度高,配制的聚合物溶液粘度低且不稳定,大量的油田产出水得不到利用且污染环境,成为推广三次采油技术必须解决的重大技术难题。目前国内外耐温耐盐聚合物的研制方面多年所进行的两性聚合物、耐温耐盐单体共聚物、疏水缔合聚合物、复合型聚合物和共混聚合物的研制均没有取得实用性进展。核心问题是耐温耐盐单体均太昂贵;疏水缔合聚合物水溶性差,过滤因子高,弹性驱油效果差,溶液稳定性能极差;普通两性聚合物溶解性能较差,在地层中的吸附量大,溶液稳定性差;复合型聚合物和共混聚合物只是对聚合物性质部分改良,并没有本质上的突破。因此,创新研发出适合不同油田油藏条件要求(温度、矿化度、渗透率)、可以直接利用油田产出水配制的三次采油用新型聚合物是中国石油推广三次采油技术的关键。

  中国石油勘探开发研究院采油工程研究所依托国家七五八五九五重点攻关课题,开展了针对我国三次采油用新型聚合物研究的综合性攻关项目。在项目负责人罗健辉带领下,经过历时15年的攻关研究,首次创新性的提出了采用梳形聚合物分子结构来大幅度提高油田三次采油用聚合物抗盐性能的分子设计思路:在高分子的侧链同时带亲油基团和亲水基团,通过亲油基团和亲水基团的相互排斥,高分子链在水溶液中排列成梳子形状(对分子链起桥墩的支撑作用),盐含量对聚合物分子形态影响减少,在盐水中的增粘能力远远优于普通聚丙烯酰胺,从而大幅度提高三次采油用聚合物抗盐性能。成功研制并由北京恒聚化工集团有限责任公司工业化生产出一种三次采油用梳形抗盐聚合物(KYPAM),形成4万吨/年的生产能力(世界第二大聚丙烯酰胺厂)。产品在大庆、胜利、大港、克拉玛依、华北及渤海油田的三次采油和深部调驱中应用证明,与普通超高分子量聚丙烯酰胺相比,在降低10%采油成本和保护环境的同时,油田提高采收率多增加了2个百分点,大幅度提高了原油的可采储量,成为油田新一代的高效驱油剂,达到了国际领先水平,使三次采油用聚合物和采油技术实现了跨越式发展,显著促进了驱油用聚合物行业和采油行业的科技进步,被国家科技部定为2005年国家重点新产品。产品出口并被法国科技质量监督评价委员会推荐为高质量产品。其溶液性能达到了国际领先水平。       

       该项目的研究过程中,构建起了(1)提高聚合物的分子量和溶解性的低温复合引发体系;(2)保持聚合物的分子量和溶解性的专用胶体造粒机专用后水解器专用防水解粘连技术低温快速防降解干燥技术;(3)解决聚合物粉剂产品的细粉扬尘和溶解易结团问题的聚丙烯酰胺细粉处理方法。将这些新型技术集成,形成一套独具特色三次采油用新型聚合物工业化生产配套技术,通过三次采油用新型聚合物分子设计思路与三次采油用新型聚合物工业化生产配套技术结合,最终形成三次采油用新型聚合物研发技术体系,为不断创新开发出适合不同油田油藏条件要求(温度、矿化度、渗透率)的三次采油用新型聚合物提供理论和技术支持。

   四次采油新技术1.1.1

国内主要油田三次采油技术有很大的发展,三次采油这个系统工程在组织管理和技术攻关上具有许多成功做法。三次采油作为注水开发后期的主要接替技术已经形成共识。大庆油田已在北二区、北一中块、喇北东块等6个区块开展面积达50km2的注聚采油,1997年三次采油年产油量已达500×104t,占总采油量的8。8%;胜利油田1997年已投注8个化学驱试验项目,化学驱面积达30。7km2,1997年三次采油量为100×104t以上;大港油田注聚面积近12km2。
The Development of Tertiary Oil Recovery Technology
Li Jianjiang etc
Tertiary oil recovery technique has greatly developed in the country.There are many successful achievements in tertiary oil recovery such as orgnization,management and tackling key problems etc.Tertiary oil recovery is the replacement of waterflood developing oilfield.In Daqing oilfield has developed nearly50km2 area injecting polymer oil recovery,in 1997 tertiary oil recover production has got 5,000,000t account for 8.8% of its total oil production.In Shengli oilfield in 1997 eight chemical driven test projects have put into operation,chemical driven area got30.7km2,Tertiary oil recovery production over 1,000,000t .In Dagang oilfield injecting polymer area over12km2.
Subject terms:tertiary oil recovery/polymer/oilfield production/recovery
1.
三次采油技术的发展及规模
1.1
 发展动向
  在三次采油技术中,国内聚合物驱己形成了配套工艺技术。从原料、设备、生产到技术攻关己形成规模化产业。其它提高采收率的矿场试验也在积极推向小井距试验,如大港油田在聚合物驱先导试验后又进行了微生物驱油试验,试验表明微生物驱油技术在聚合物驱采油之后,还能进一步提高采收率,目前他们正在积极准备开辟一个注CO2的混相驱先导试验区。胜利油田和辽河油田开展了火驱先导试验。大庆油田和胜利油田在高采出程度、高含水区块进行三元复合驱工业扩大试验,试验结果表明在水驱结束情况下,三元复合驱可以较大幅度提高采收率。新疆克拉玛依油田在砾岩油藏中进行三元复合驱试验获得成功,提高采收率16%以上。
  从国内主要油田发展动向来看,三次采油作为注水开发后期的主要接替技术已成共识。今后的发展方向一是在聚合物驱推广应用的同时加快三元复合驱工业试验步伐;二是微生物采油有可能成为一项廉价的提高采收率技术;三是发展CO2混相驱和泡沫驱技术。
1.2
 试验及推广规模
  当前三次采油技术发展迅猛,聚合物驱油已成为东部油田实现技术接替稳产的重要手段。
  大庆油田已在北二区、北一中块、喇北东块等6个大区,开展注聚面积达50km2,地质储量1。2×108t以上。1997年三次采油年产油量已接近500×104t,占大庆油田总产量的8。8%。平均吨聚合物增油120t。全油田适合聚合物驱的储量达27.8×108t,前景十分广阔。
  胜利油田1997年已投注8个化学驱试验项目。目前孤岛中一区聚合物驱、西区聚合物驱、孤东八区聚合物驱及西区复合驱已开始实施,其它项目正在编制实施方案。化学驱面积30.70km2,地质储量8149×104t,注入井数284口,生产井数486口,预测提高采收率8。7%,增加可采储量712。5×104t。1997年三次采油年产量达100×104t以上。
  大港油田九五期间拟在港西二区断块,三区一、三、四断块,五区一断块和羊三木三断块Ng上开展注聚工作,注聚面积达11.8km2,地质储量3362×104t,注入井81口,生产井155口,预计提高采收率8%左右,增加可采储量269×104t
  新疆克拉玛依油田1998年将在七东1区开辟一个1km2以上复合驱工业试验区,预计提高采收率8%,增加可采储量12×104t以上。
2.
技术上的主要做法
2.1
 技术储备超前研究
  大庆油田5000×104t已连续稳产20多年,今后还将继续稳产15年,靠的就是科技进步和科技超前意识。今后稳产是以三次采油作为主要技术支持,并已实施了较为科学的技术接替发展规划目标:水驱——聚合物驱或复合驱——泡沫复合驱,在这个技术接替中已完成聚合物驱的工业性试验,进入了推广应用阶段;完成了复合驱的先导试验,进入了工业性试验阶段;开展了泡沫复合驱的室内攻关研究。按照室内研究先导试验工业性试验推广应用这个模式,瞄准国际上提高采收率的前沿技术,进行技术储备、试验、应用。
  胜利油田进行技术的多元化储备,各种提高采收率技术都进行了室内研究,如化学驱中进行了碱水驱、碱聚合物驱、复合驱的研究;热力采油中进行蒸汽驱、火烧油层的研究;微生物采油中进行了吞吐和井组微生物驱的研究;同时还开展了黄源胶(生物聚合物)驱和CO2驱技术储备工作。
2.2
 室内实验研究呈多元化
  各油田较注重各种提高采收率技术的储备研究和技术的多元化超前研究,主要开展的三次采油室内研究项目有以下几个方面:
  (1)三元复合体系驱油研究。目前各油田在这方面的研究重点是选择驱油效果好,价格低廉的表面活性剂,或者在表面活性剂的复配上进行了一些研究工作。以降低三元复合驱体系中的活性剂成本。大庆油田对于三元复合体系中色谱分离效应的研究已引起了重视,并在这方面开展了工作,提出了减少色谱分离的有效方法。该项研究可为大井距配方的选择提供依据。
  (2)泡沫复合驱油体系研究。在三元复合驱研究的基础上,大庆油田又开展了泡沫复合体系驱油试验研究。通过研究表明,泡沫复合体系可以进入到三元复合体系不能进入的狭窄的小孔道中去驱油,扩大了这部分的波及体积,泡沫复合驱可以驱出三元复合体系在微观薄孔道中驱不出来的柱状残余油,提高了驱油效率;同时减薄岩石表面油膜的厚度。注入方式对驱油效果的影响表明,气、液同时注入时,采收率提高达34.5%。
  (3)微生物驱油试验研究。我国主要油田都开展了微生物采油和微生物驱技术的室内研究工作,主要研究内容有:采用以烃类为唯一碳源的选择性培养基可在自然环境中筛选、培养采油微生物菌种;在油、水环境,油藏温度下,提供适当的培养基来促使微生物生长繁殖;用微生物来进一步提高油藏采收率;用微生物疏通油、水渗流通道,降低油水井的注入压力;微生物驱油提高采收率的主要机理;研究筛选乳化原油,降低油水界面张力及原油粘度的菌种。
  目前大港油田、胜利油田、克拉玛依油田已开展了微生物驱先导试验工作。
  (4)凝胶体系地层深部流体转向技术研究(CDG)。凝胶体系地层深部流体转向技术属于调节层间或层内矛盾,增加波及系数的一种提高采收率的方法。大港、胜利及大庆油田都开展了该项研究,特别是胜利油田已在孤东七区、三区、西四区等区块开展了交联聚合物驱油试验,见到了明显的效果。
3.
注聚设备的国产化日趋成熟
  无论注聚还是三元复合驱,注入的关键设备为三部分:聚合物分散装置(包括自控)、注聚泵及流量计量。
  (1)聚合物分散装置。目前已能够全面实现国产化。大港油田新世纪公司、胜利油田总机厂、张家口化工机械厂、大庆油田美达三次采油设备有限公司等均能自行生产,所采用的都是近润湿分散后大罐熟化的办法。新疆克拉玛依从美国引进的聚合物分散装置为润湿分散后管线内熟化,大大减缓了聚合物降解损失,但该项技术国内尚未生产。
  (2)注聚泵。生产注聚泵的国内厂家众多,主要有大港总机厂、重庆水泵厂、本溪水泵厂等。据胜利油田的使用效果反映,重庆水泵厂的注聚泵性能较好,聚合物降解率低(1%3%)。
  (3)聚合物及水的高压计量。大港油田主要用LDG电磁流量计(大港仪表厂)L22金属高转子流量计(天津宇光仪表厂研究所);胜利油田主要使用ZDY型高压磁流量计;大庆油田则主要用XLD—01型电磁流量计,以上仪表各自反映良好。
4.
结语
  迅猛发展的三次采油技术,为老油田的稳产接替和提高采收率展开了广阔的前景。
  聚合物驱技术已在我国大庆、胜利等东部油田形成大规模工业化生产。复合驱技术先导试验已见到成效,正向工业性试验延伸,前景看好,泡沫驱、火驱、微生物驱及CO2混相驱也正在加紧室内研究及先导性试验,将不断有新的成果出现。砾岩油藏三元复合驱先导试验已见到成效,技术上已获得重大突破,并正向纵深发展。


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