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绪论1

第1章　三次采油方法概论6

1.1　采油方法回顾6

1.2　EOR的分类7

1.3　主要EOR方法驱油机理概述8

1.3.1　化学驱8

1.3.2　气体混相驱11

1.3.3　热力采油11

1.3.4　微生物采油11

1.4　提高油田最终采收率的必要性和紧迫性11

1.4.1　油田储采不平衡的矛盾日益突出，稳产条件变差13

1.4.2　油田进入高含水开采后期，老井产量递减率加大14

1.4.3　加密调整和外围“三低油田”开发效果变差，不能弥补老井产量递减14

1.4.4　外围勘探对象不断变差，剩余资源越来越少15

1.5　碱／表面活性剂／聚合物三元复合驱现状15

1.5.1　三元复合驱可大幅度降低含水17

1.5.2　复合驱扩大了波及体积，提高了驱油效率，采出了水驱无法开采的原油18

1.5.3　复合驱过程中均出现乳化现象18

1.5.4　三元复合驱注采能力下降，注入能力高于聚合物驱，采出能力低于聚合物驱19

1.5.5　三元复合驱过程中化学剂不是同时产出，但对驱油效果影响不大19

1.5.6　三元复合驱采油速度高于聚合物驱20

1.5.7　三元复合驱可比水驱提高采收率20％OOIP左右20

1.6　碱／表面活性剂／聚合物三元复合驱存在的问题20

第2章　复合驱油用主要化学剂22

2.1　表面活性剂及其结构22

2.1.1　表面活性剂的分类和结构22

2.1.2　表面活性剂的一般性质23

2.1.3　表面活性剂的应用性能25

2.1.4　双子表面活性剂27

2.2　聚合物及其结构28

2.2.1　部分水解聚丙烯酰胺的化学结构28

2.2.2　黄原胶的化学结构30

2.2.3　疏水缔合聚合物的化学结构及性质30

第3章　水驱油机理41

3.1　油层中油水渗流时的力41

3.1.1　毛管力41

3.1.2　毛管压力42

3.1.3　黏滞力42

3.2　水驱微观驱油机理43

3.2.1　微观驱油效率43

3.2.2　孔隙介质中原油的捕集44

3.2.3　润湿性对圈闭的影响47

3.2.4　毛管数对采出程度的影响47

3.2.5　水驱微观驱替机理实验研究48

3.3　水驱宏观驱油机理51

3.3.1　波及效率51

3.3.2　流度比52

3.3.3　影响水驱采收率的因素53

第4章　活化残余油57

4.1　活化残余油的途径57

4.1.1　开采水驱剩余油的难度57

4.1.2　开采水驱剩余油的途径58

4.1.3　油水界面张力对残余油饱和度的影响59

4.1.4　孔隙半径、油滴长度对于活化残余油滴所需界面张力的影响69

4.1.5　油层润湿性对于活化残余油滴所需界面张力的影响70

4.2　降低化学剂用量和浓度后的驱油效果75

4.2.1　大庆油田三元复合体系配方条件下岩心驱油试验75

4.2.2　降低碱剂浓度驱油试验76

4.2.3　无碱条件下，商业表面活性剂驱油试验77

4.2.4　无碱条件下，表面活性剂／疏水缔合聚合物二元复合体系化学剂成本分析78

第5章　碱／表面活性剂／聚合物三元复合体系驱油机理80

5.1　影响微观驱替机理的各种因素80

5.1.1　界面张力80

5.1.2　毛管压力81

5.1.3　润湿性81

5.1.4　油层流体黏度82

5.1.5　流度比82

5.1.6　毛细管数82

5.1.7　位数及孔隙孔喉比83

5.1.8　原生水83

5.1.9　孔隙壁面的粗糙度83

5.1.10　分离压力83

5.1.11　驱替液与被驱替液本身的内部结构83

5.2　碱／表面活性剂／聚合物三元复合驱的微观驱油机理84

5.2.1　实验方法84

5.2.2　复合体系的微观驱油过程及机理84

5.2.3　复合驱后续水驱驱油特征91

5.3　复合驱提高驱油效率和波及效率的岩心试验93

5.3.1　提高驱油效率和波及效率93

5.3.2　复合驱提高宏观波及效率的岩心试验94

5.3.3　黏弹效应提高微观驱油效率和微观波及效率的驱替试验94

第6章　碱／表面活性剂／聚合物三元复合体系流变学96

6.1　聚合物溶液的黏度96

6.2　聚合物溶液的流变性98

6.3　聚合物溶液在孔隙介质中的流变性100

6.3.1　多孔介质模型101

6.3.2　假塑性流体在多孔介质中的流动105

6.3.3　多孔介质中黏弹流体的流变性109

6.3.4　聚合物溶液在多孔介质中流变性的理论解释114

6.4　聚合物在多孔介质中的运移119

6.4.1　聚合物在一维岩心模型上的流动方程119

6.4.2　对流-扩散方程中的非平衡效应122

6.4.3　聚合物在多孔介质中的扩散作用123

6.4.4　聚合物在孔隙介质中运移时的不可进／不可及孔隙体积效应126

6.4.5　平衡吸附和非平衡吸附效应129

6.4.6　聚合物驱的黏性指进132

6.4.7　聚合物在多孔介质中运移时的多分散效应134

6.5　碱／表面活性剂／聚合物三元复合体系的流变学135

6.5.1　碱浓度对聚合物溶液黏度的影响135

6.5.2　碱浓度对表面活性剂／聚合物溶液黏度的影响137

6.5.3　表面活性剂浓度对聚合物溶液黏度的影响138

6.5.4　碱／表面活性剂／聚合物溶液的黏弹效应140

第7章　化学剂相互作用142

7.1　化学剂相互作用对油水界面张力的影响142

7.1.1　碱水体系与原油的界面张力性质142

7.1.2　表面活性剂溶液与原油的界面张力性质148

7.1.3　碱／表面活性剂二元体系与原油的界面张力151

7.1.4　聚合物对碱／表面活性剂溶液与原油界面张力的影响153

7.2　化学剂相互作用对溶液黏度的影响154

7.2.1　碱对聚合物溶液黏度的影响155

7.2.2　表面活性剂对聚合物溶液黏度的影响156

7.3　化学剂相互作用对吸附的影响159

7.3.1　固体表面吸附理论及概述159

7.3.2　静吸附理论163

7.3.3　碱／表面活性剂／聚合物复合体系化学剂相互作用对静吸附的影响165

第8章　化学剂在多孔介质中的滞留175

8.1　聚合物在多孔介质中的滞留机理176

8.1.1　聚合物的吸附176

8.1.2　聚合物的机械捕集177

8.1.3　聚合物的水动力滞留179

8.1.4　各种滞留机理的特征180

8.2　化学剂在多孔介质中滞留量的实验测定180

8.2.1　根据流出物的浓度分析确定聚合物的滞留量180

8.2.2　滞留量测定结果的处理181

8.3　聚合物吸附／滞留实验研究182

8.3.1　部分水解聚丙烯酰胺和其他柔卷聚合物的吸附183

8.3.2　黄原胶生物聚合物在多孔介质上的吸附191

8.3.3　聚合物在矿物表面的吸附192

8.3.4　聚合物的吸附对两相流动和相对渗透率的影响194

第9章　化学剂的筛选及驱油体系的室内评价195

9.1　液-液体系研究195

9.1.1　碱结垢潜力195

9.1.2　表面活性剂在地层水中的溶解能力196

9.1.3　碱及碱浓度对油水界面张力的影响197

9.1.4　表面活性剂及浓度对油水界面张力的影响198

9.1.5　碱／表面活性剂体系与原油界面张力性质199

9.1.6　碱／表面活性剂体系抗稀释性199

9.1.7　碱／表面活性剂体系与原油的相行为200

9.1.8　含盐量图的测定与评价201

9.1.9　长期稳定性评价202

9.1.10　抗剪切性205

9.2　液-固相互作用206

9.3　线性岩心驱替实验208

9.3.1　相对渗透率曲线的测定208

9.3.2　天然岩心上的驱油效果及化学剂的损耗209

9.4　聚合物及浓度的确定211

9.4.1　复合体系的黏度-聚合物浓度曲线212

9.4.2　聚合物浓度的确定213

9.5　驱油效果评价216

第10章　三元复合体系对油层的伤害218

10.1　碱对油层的伤害218

10.1.1　油田储层基本特征218

10.1.2　碱与储层单矿物静态浸泡实验研究219

10.1.3　碱（NaOH）对油层天然岩心储层的伤害224

10.1.4　碱／表面活性剂复合体系对油层天然岩心的伤害225

10.1.5　碱／表面活性剂／聚合物三元复合体系对油层天然岩心的伤害226

10.1.6　碱对储层伤害的动态评价227

10.2　表面活性剂在地层水中的沉淀227

10.2.1　石油磺酸盐在地层水中的沉淀现象及机理228

10.2.2　石油磺酸盐在地层水中的沉淀对吸附特征的影响229

10.3　结垢对油层的伤害231

10.3.1　地层水的组成231

10.3.2　三元复合驱结垢潜在能力分析231

10.3.3　结垢预测原理232

第11章　复合驱的油层适应性234

11.1　复合驱合理井网井距234

11.1.1　合理井网234

11.1.2　合理井距236

11.2　油层非均质性239

11.2.1　油层非均质变异系数对采收率的影响239

11.2.2　采收率与非均质变异系数和注入量的关系242

11.3　油层韵律244

11.3.1　韵律245

11.3.2　纵向渗透性247

11.4　注入时机249

11.4.1　一般水驱开发过程的含水变化规律249

11.4.2　注入时机对驱油效果的影响250

11.5　油层厚度253

第12章　注入程序、注入方式、段塞大小及浓度的优化设计255

12.1　聚合物前置段塞对驱油效果的影响255

12.2　主段塞对驱油效果的影响256

12.3　副段塞对驱油效果的影响258

12.4　后续聚合物保护段塞对驱油效果的影响260

12.4.1　聚合物后续保护段塞大小对驱油效果的影响260

12.4.2　梯度式聚合物保护段塞对驱油效果的影响261

12.5　主段塞聚合物浓度对驱油效果的影响262

12.6　聚合物与碱／表面活性剂分注对驱油效果的影响264

12.6.1　将复合体系中的聚合物作为前置调剖段塞264

12.6.2　将复合体系中的聚合物作为后续保护段塞265

12.7　牺牲剂对驱油效果的影响265

12.7.1　牺牲剂作为前置段塞对驱油效果的影响266

12.7.2　牺牲剂代替等量表面活性剂对驱油效果的影响267

12.8　不同化学剂段塞组合对驱油效果的影响268

第13章　复合驱数学模型及求解271

13.1　基本假设272

13.2　基本数学方程272

13.2.1　质量守恒方程273

13.2.2　能量守恒方程274

13.2.3　压力方程274

13.3　主要驱油机理的数学描述275

13.3.1　吸附现象的表征275

13.3.2　离子交换的表征276

13.3.3　非相态表面活性剂稀体系驱油机理数学模型277

13.3.4　碱化学反应平衡过程的数学描述278

13.4　油藏物性的描述287

13.4.1　相饱和度287

13.4.2　密度287

13.4.3　毛管压力287

13.4.4　相对渗透率289

13.4.5　黏度290

13.4.6　不可及孔隙体积291

13.5　聚合物表征291

13.5.1　黏度修正291

13.5.2　渗透率降低292

13.6　数值求解方法分析292

13.6.1　模型解法的选择292

13.6.2　压力方程的形成及求解293

13.6.3　计算稳定性与时间步长选择295

13.7　油藏地质模型的建立296

13.7.1　建立地质模型的原则296

13.7.2　地质模型的处理296

13.7.3　数值模拟步骤及方法297

13.7.4　水驱历史拟合及水驱最终采出程度的预测298

13.7.5　三元复合驱的效果预测与跟踪拟合299

第14章　油藏描述302

14.1　油气藏地质研究302

14.1.1　地层对比302

14.1.2　岩层的叠覆与沉积充填方304

14.1.3　地层层序的建立305

14.1.4　油气藏构造研究305

14.2　沉积相分析306

14.2.1　沉积环境分类307

14.2.2　相标志评价308

14.2.3　相分析方法309

14.2.4　测井资料在相分析中的应用309

14.3　储层非均质性研究311

14.4　储层成岩作用及孔隙结构314

14.4.1　储集层岩石学研究314

14.4.2　成岩作用研究314

14.4.3　孔隙类型和孔隙结构315

14.5　储量计算315

14.5.1　容积法315

14.5.2　动态法316

第15章　矿场试验研究318

15.1　油藏描述318

15.1.1　试验区概况318

15.1.2　油藏特征319

15.2　剩余油及剩余油分布321

15.2.1　水淹厚度小、剩余油饱和度高321

15.2.2　油层纵向上呈多段水淹，中强水洗段多位于每个单元的下部322

15.2.3　油层平面上大面积水淹，但各井点水淹状况差异很大323

15.3　水驱空白实验及配产配注324

15.3.1　实验目的324

15.3.2　水驱空白试验油水井工作制度的确定原则325

15.3.3　注采速度的确定325

15.3.4　油水井的配产配注327

15.3.5　水驱空白试验实施要求328

15.4　利用水驱井间示踪技术反求地层参数330

15.4.1　示踪剂的选择330

15.4.2　示踪剂用量的确定330

15.4.3　注示踪剂的施工要求331

15.4.4　示踪剂资料录取要求331

15.4.5　利用井间示踪剂技术反求地层参数331

15.5　三元复合驱油配注工艺技术334

15.5.1　三元复合体系的流动阻力334

15.5.2　配注流程334

15.6　方案实施要求及资料录取336

15.6.1　强制性规定336

15.6.2　管柱的要求336

15.6.3　资料录取及要求336

第16章　效果分析与评价339

16.1　油井动态反映特征339

16.1.1　油井含水大幅度下降，产油量大幅度上升340

16.1.2　大幅度节省注水量，提高采油速度341

16.1.3　扩大波及体积、改善油层的动用状况341

16.2　注入井的动态反映特征343

16.3　生产动态反映特点345

16.3.1　生产井流压下降、产液能力下降345

16.3.2　能明显地形成油墙，见效时间早于化学剂的突破时间345

16.4　数值模拟的跟踪拟合及效果评价347

16.4.1　主要参数347

16.4.2　效果预测及跟踪拟合348

16.5　采收率评价方法350

16.5.1　直接计算法350

16.5.2　以实际油水井控制的地质储量为基础的采收率350

第17章　色谱分离及乳化作用对驱油效果的影响353

17.1　碱／表面活性剂／聚合物三元复合体系的色谱分离机理353

17.1.1　竞争吸附354

17.1.2　离子交换354

17.1.3　液-液分配355

17.1.4　多路径运移355

17.1.5　滞留损失356

17.2　三元复合体系色谱分离评价方法357

17.2.1　实验原理357

17.2.2　色谱分离程度描述参数357

17.3　色谱分离的实验研究358

17.3.1　填砂管模型上的色谱分离358

17.3.2　天然岩心上的色谱分离362

17.4　乳化作用对驱油效果的影响366

17.4.1　油水比对原油乳化液黏度的影响367

17.4.2　乳状液的流变学性质368

17.5　乳化对产液指数的影响368

17.5.1　油井含水对产液指数的影响368

17.5.2　脱气指数对产液指数的影响369

17.5.3　乳化对产液能力的影响369

17.5.4　地下乳化过程369

17.6　复合驱原油乳化对采收率的影响370

17.6.1　乳化提高驱油效率371

17.6.2　乳化作用调整了层间波及效率371

17.6.3　乳化作用调整了层内波及效率372

17.6.4　乳状液形成对后续注入段塞黏度的影响373

17.6.5　乳状液段塞大小对采收率的影响373

第18章　采出液性质及处理375

18.1　复合驱产出液乳状液类型375

18.1.1　表面活性剂的乳化作用375

18.1.2　复合驱产出液乳状液类型376

18.2　原油乳状液的性质376

18.2.1　乳状液粒子大小及分布376

18.2.2　乳状液黏度377

18.2.3　乳状液液膜强度及影响因素378

18.3　乳状液的破乳382

18.3.1　乳状液破乳理论382

18.3.2　化学剂及浓度对破乳脱水的影响383

18.4　界面吸附层中破乳剂分子与乳化剂分子相互作用方程390

18.4.1　破乳剂分子与乳化剂分子在界面吸附层中相互作用方程390

18.4.2　破乳剂与乳化剂分子相互作用参数的求解392

18.5　动态法研究破乳剂对原油乳状液的破乳作用393

18.5.1　实验装置393

18.5.2　破乳速度及破乳能力394

参考文献395