劉明博，郭 郡，韋玉龍，張 岳，許 峰

(1.西北大學(xué)地質(zhì)系，陜西西安710069;2.青海油田采油二廠，青海海西714000;3.新疆油田公司百口泉采油廠，新疆克拉瑪依834000;4.新疆油田公司彩南油田作業(yè)區(qū)，新疆克拉瑪依834000;5.長慶油田分公司第一采油廠，陜西延安716000)

石油資源的發(fā)展與國家經(jīng)濟(jì)的增長和人民生活水平的提高密切相關(guān)，是重要的戰(zhàn)略資源［6］。但是石油作為一種非再生能源，隨著時(shí)間的推移總量是持續(xù)減少的。油田開發(fā)趨勢的規(guī)律可以簡述為油田開發(fā)階段，按技術(shù)進(jìn)步的規(guī)律劃分為一次采油、二次采油和三次采油［5］。當(dāng)前勘探程度的加深，開采難度的逐步增大，怎樣去提高采收率已上升到核心問題。因此，新技術(shù)在采油方面的研發(fā)迫在眉睫。三次采油技術(shù)在國外被稱為強(qiáng)化采油提高采收率技術(shù)(EOR)，是運(yùn)用物理、化學(xué)和生物等技術(shù)，開發(fā)利用剩余油中不可動(dòng)油。

1 世界三次采油發(fā)展歷程和現(xiàn)狀

1.1 三次采油的歷程［2，7］

第一階段:20世紀(jì)50年代到60年代中期，這段時(shí)間蒸汽吞吐項(xiàng)目飛速發(fā)展，期間先在在委內(nèi)瑞拉首次用于重質(zhì)油的開發(fā)，隨后在美國大量使用，1965年前后全美蒸汽項(xiàng)目高達(dá)132個(gè)，蒸汽驅(qū)項(xiàng)目38個(gè)，其余為蒸汽吞吐項(xiàng)目。

第二階段:自上世紀(jì)60年代中期到80年代，開始仍是以蒸汽項(xiàng)目為主，但是其數(shù)量在逐年減少，到80年代開始，化學(xué)驅(qū)項(xiàng)目數(shù)量穩(wěn)步增長，1986年美國化學(xué)驅(qū)項(xiàng)目已達(dá)到206個(gè)，隨后化學(xué)驅(qū)開始萎縮，到目前為止只有兩個(gè)。

第三階段:上世紀(jì)90年代至今，主要發(fā)生在加拿大。期間，混相注氣驅(qū)技術(shù)快速發(fā)展，烴類混相驅(qū)是最早獲得成功使用的。加拿大在許多油田使用烴類混相驅(qū)，使油田采收率獲得一定的提高。隨后由于烴類氣體成本過高以及廉價(jià)CO2的使用，CO2驅(qū)得到了肯定。在90年代，世界上注氣項(xiàng)目達(dá)到上千個(gè)，美國最多，其注氣采收率大約占到三次采油(EOR)的 53.5% 。

1.2 世界三次采油發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前，化學(xué)驅(qū)、熱力驅(qū)、微生物驅(qū)和氣驅(qū)是三次采油的四大技術(shù)系列。

1.2.1 化學(xué)驅(qū)技術(shù)

自20世紀(jì)80年代美國化學(xué)驅(qū)達(dá)到高峰以后的近20多年內(nèi)，化學(xué)驅(qū)在美國運(yùn)用越來越少，但在中國卻得到了成功應(yīng)用。中國化學(xué)驅(qū)技術(shù)已代表世界先進(jìn)水平，其中聚合物驅(qū)技術(shù)于1996年形成工業(yè)化應(yīng)用;“十五”期間大慶油田形成了以烷基苯磺酸鹽為主劑的“堿+聚合物+表面活性劑”三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)，勝利油田形成“聚合物+表面活性劑”的無堿二元復(fù)合驅(qū)技術(shù);目前，已開展“堿+聚合物+表面活性劑+天然氣”泡沫復(fù)合驅(qū)室內(nèi)研究和礦場試驗(yàn)［8］。

1.2.2 熱力驅(qū)技術(shù)

蒸汽驅(qū)技術(shù)是在蒸汽吞采油之后發(fā)展起來的，其原理就是向注入井中油層注入高干度的蒸汽用以加熱油層，時(shí)期黏度降低，具有一定的流動(dòng)性，最終被驅(qū)趕到生產(chǎn)井附近，并開采出來。自上世紀(jì)50年代委內(nèi)瑞拉首次使用熱力蒸汽吞吐技術(shù)開采重質(zhì)油到現(xiàn)在，蒸汽驅(qū)技術(shù)已經(jīng)越來越成熟，已經(jīng)成為世界大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)運(yùn)熱采技術(shù)。加拿大由于瀝青儲(chǔ)量豐富，目前其蒸汽驅(qū)技術(shù)在國際上處于領(lǐng)先地位。國外近年來使用水平井蒸汽輔助重力泄油技術(shù)(SAGD)和電磁波熱采技術(shù)，目的在于開發(fā)稠油時(shí)，提高熱采效應(yīng)。SAGD已成為國際開發(fā)超稠油的一項(xiàng)成熟技，而電磁波熱采技術(shù)被認(rèn)為是未進(jìn)行蒸汽驅(qū)油區(qū)前術(shù)的最好替代方法，但巴西的實(shí)驗(yàn)效果恰恰相反［2］。

1.2.3 注氣驅(qū)技術(shù)

注氣驅(qū)技術(shù)主要是用各類氣體，如二氧化碳、天然氣、氮?dú)?、煙道氣等替代水?qū)作為驅(qū)替劑進(jìn)行驅(qū)油的三采技術(shù)。氣驅(qū)包括混相、部分混相或非混相的富氣驅(qū)、干氣驅(qū)、CO2驅(qū)、氮?dú)怛?qū)和煙氣驅(qū)等［7］。20世紀(jì)70年代，注烴類氣驅(qū)主要在加拿大獲成功應(yīng)用。到上世紀(jì)80年代CO2混相驅(qū)成為美國最重要的三次采油方法，氮?dú)饣驘煹罋饧夹g(shù)應(yīng)用較少。

1.2.4 微生物驅(qū)技術(shù)

微生物提高原油采收率技術(shù)(microbial en－h(huán)ananced oil recovery，MEOR)是利用微生物在油藏中的有益活動(dòng)，微生物代謝作用及代謝產(chǎn)物作用于油藏殘余油，并對(duì)原油/巖石/水界面性質(zhì)的作用，改善原油的流動(dòng)性，增加低滲透帶的滲透率，提高采收率的一項(xiàng)高新生物技術(shù)［9］。國外微生物驅(qū)基本處于室內(nèi)研究和先導(dǎo)試驗(yàn)階段。經(jīng)過多年的發(fā)展，微生物清蠟和降低稠油黏度、微生物選擇性封堵地層、微生物吞吐及微生物強(qiáng)化驅(qū)等已成為成熟的EOR技術(shù)。美國和俄羅斯在微生物驅(qū)油研究和應(yīng)用方面，處于世界領(lǐng)先地位。美國有1000多口井正在利用微生物采油技術(shù)增加油田產(chǎn)量，78%的微生物采油項(xiàng)目在降低產(chǎn)水量和增加采油量方面取得了成功。1985年至1994年，俄羅斯在韃靼、西西伯利亞、阿塞拜疆油田激活本源微生物，共增產(chǎn)原油13.49×104t，產(chǎn)量增加了10% ～46%。1988年至1996年，俄羅斯在11個(gè)油田44個(gè)注水井組應(yīng)用本源微生物驅(qū)油技術(shù)，共增產(chǎn)21×104t。

2 世界三次采油發(fā)展趨勢

IEA對(duì)EOR產(chǎn)量2030年以前做出了預(yù)測圖(見圖1)。2005—2030年，世界三次采油在石油產(chǎn)量的總量中所占的比例不斷的增加。通過技術(shù)手段的不斷提高與改善，EOR產(chǎn)量將由目前在石油總產(chǎn)量中的不足3%增加到2030年的15%～20%。

圖1 世界三次采油發(fā)展趨勢［8］

3 國內(nèi)三次采油現(xiàn)狀和前景

3.1 三次采油現(xiàn)狀

3.1.1 化學(xué)驅(qū)技術(shù)不斷完善，應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大

提高驅(qū)油的波及體積和效率。經(jīng)過近20 a的研究和實(shí)踐，中國的化學(xué)驅(qū)在技術(shù)、規(guī)模、效果等方面均已走在世界前列。通過近30個(gè)礦場的試驗(yàn)和推廣表明，聚合物驅(qū)可提高采收率10% ，復(fù)合驅(qū)可提高采收率15%～20% 。1997年，中國聚合物驅(qū)增油量達(dá)303×104t，預(yù)計(jì)“九五”期間將增油1 500×104t。

3.1.2 熱力驅(qū)油技術(shù)不斷獲得突破

當(dāng)今的熱采工藝根據(jù)熱量產(chǎn)生的地點(diǎn)分為兩類:(1)從地面通過井筒注入到油層;(2)在油層內(nèi)部產(chǎn)生。熱驅(qū)法既可以降低流體阻力，又可以提供驅(qū)油動(dòng)力［1］。自1984年單家寺油田蒸汽吞吐先導(dǎo)試驗(yàn)開始，到“九五”末，熱力采油已覆蓋1.79×108t稠油儲(chǔ)量。到2007年底熱力驅(qū)油累計(jì)動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量 3.71 ×108t，比“九五”末增加了 1.92 ×108t。“十五”以來熱力驅(qū)油技術(shù)的不斷突破，扭轉(zhuǎn)了“九五”稠油熱采產(chǎn)量持續(xù)下降的趨勢，實(shí)現(xiàn)了稠油產(chǎn)量增加，由2000年的165×104t上升至2007年的364×104t。

3.1.3 氣驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)初步展示良好應(yīng)用前景

中原油田文88塊天然氣驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)，2006年7月開始正式注氣，截至2008年6月，累計(jì)注氣2 857×104m3，累計(jì)增油8 600 t，預(yù)計(jì)提高采收率22%。

3.1.4 微生物驅(qū)已開展系統(tǒng)研究

1996年以來，吉林油田與日本石油公司合作，探究了微生物采油技術(shù)在扶余油田東189站的29口井進(jìn)行的吞吐試驗(yàn)，21口井見效，見效率達(dá)70%［9］。勝利油田在上個(gè)世紀(jì)90年代開始研究微生物采油技術(shù)［4］，2000年底，勝利油田東辛采油廠引進(jìn)了美國NPC公司的耐高溫菌種，在Y—16井組進(jìn)行了耐高溫微生物驅(qū)油提高采收率研究和現(xiàn)場試驗(yàn)，結(jié)果表明，采收率43.41%，增加可采儲(chǔ)量1.81×104t，施工后當(dāng)年增油615.5 t。勝利油田羅801區(qū)塊外源微生物驅(qū)油技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)提高采收率2.66%。

3.2 三次采油的前景

我國油田主要分布在陸相沉積盆地，以河流，三角洲沉積體系為主。受氣候和河流頻繁擺動(dòng)的影響，儲(chǔ)油層砂體縱橫向分布和物性變化均比海相沉積復(fù)雜，泥質(zhì)含量高，泥砂交錯(cuò)分布，油藏非均質(zhì)性遠(yuǎn)高于主要為海相沉積的國外油田;陸相盆地生油母質(zhì)為陸生生物，原油含蠟高、粘度高。這種陸相沉積環(huán)境和生油條件，加大了油田開發(fā)難度［3］。目前，我國新區(qū)勘探難度越來越大，單純靠新區(qū)增加可采儲(chǔ)量已滿足不了生產(chǎn)需要，而老油田剩余近百億噸儲(chǔ)量靠二次采油又采不出來。在這種情況下，應(yīng)加強(qiáng)三次采油技術(shù)的研究，使之工業(yè)化生產(chǎn)。目前，我國進(jìn)口的石油逐年增加。海灣地區(qū)石油物美價(jià)廉，是我們主要的進(jìn)口地區(qū)［6］?，F(xiàn)在我們?nèi)尾捎图夹g(shù)不成熟，具有成本高、油質(zhì)差、處理程序復(fù)雜、費(fèi)用高等特點(diǎn)。

多次采油技術(shù)的接替已經(jīng)發(fā)展到聚合物驅(qū)的工業(yè)推廣與應(yīng)用時(shí)期，并且已經(jīng)進(jìn)入了復(fù)合驅(qū)的試驗(yàn)以及泡沫復(fù)合驅(qū)實(shí)驗(yàn)室的攻關(guān)研究階段。多次采油即時(shí)依照室內(nèi)研究，工業(yè)性試驗(yàn)、先導(dǎo)試驗(yàn)，推廣應(yīng)用的依次展開模式，研發(fā)國際前沿技術(shù)，努力促進(jìn)采收率獲得提高［10］。但是，絕不能盲目去追求進(jìn)度，要結(jié)合實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)，爭取以低成本換回高回報(bào)，穩(wěn)步成長，實(shí)現(xiàn)我國三次采油技術(shù)的不斷前進(jìn)。

4 結(jié)語

通過對(duì)世界三次采油技術(shù)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和趨勢的分析研究，并對(duì)國內(nèi)化學(xué)驅(qū)、熱力驅(qū)、微生物驅(qū)和氣驅(qū)的發(fā)展認(rèn)識(shí)及前景展望，三次采油技術(shù)是復(fù)雜的，目前仍是世界性高新技術(shù)。驅(qū)油機(jī)理有待認(rèn)識(shí)，適應(yīng)不同類型油藏地質(zhì)條件的新方法有待開發(fā)，圍繞降低成本的新技術(shù)有待發(fā)展，任重而道遠(yuǎn)。減少石油儲(chǔ)量損失，最大限度地提高采收率，將是油田開發(fā)工作者的終身職責(zé)。

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