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突破技术界限 挑战边际储量

当下，对于石油公司来说，是一个以老油田持续提高采收率和非常规油气大规模开发利用为标志的时代，也是一个期待新一代开发理念、挑战高效开发技术的时代。在第35届国际能源署提高石油采收率技术研讨会上，各方代表纷纷展示出其在提高石油采收率技术研究方面的新思路、新观点和新成果。

EOR：油田开发科技创新主战场

刘庆杰 周明辉 中国石油勘探开发研究院

提高石油采收率（英文简称为EOR）是石油工业永恒的主题。从利用天然能量自喷生产开始，世界石油工业经过100多年的发展，现已形成化学驱、气驱、热采三大三次采油技术系列，同时，微生物驱提高采收率也取得一定进展。据统计，2012年，世界三次采油提高采收率技术总产量为9037万吨（不含中国）。从提高采收率技术分类上看，热力采油为第一大方法，产量占三次采油总产量的61%；气驱为第二大方法，产量占三次采油总产量的36%。在气驱产量中，二氧化碳混相驱产量占18%，烃气驱产量占15%；其他三次采油技术，包括二氧化碳非混相驱、化学驱、微生物驱、火烧油层、氮气驱、热水驱等仅占6%。由于全球温室气体减排相关政策的鼓励，在各种三次采油技术中，二氧化碳混相驱技术的应用增长最为快速。

三次采油技术的规模应用受多种因素影响，主要包括资源类型和储层特点、物料供应和价格、原油价格、地质油藏研究水平及国家配套激励政策五大方面。其中，资源类型和储层特点是选择提高采收率方法的基础，物料供应和价格决定提高采收率技术的发展方向，原油价格决定提高采收率项目的规模和时机，油藏地质研究水平是决定提高采收率技术成败的关键，相关激励政策是促进提高采收率工作发展的保证。

在国外，针对海相碳酸盐岩为主的油藏特点，重点发展了气驱和稠油热采三次采油技术，迄今为止化学驱尚未实现工业规模应用。在我国，针对陆相砂岩为主的油藏特点，为保持老油田持续稳产和稠油、超稠油有效动用，创新发展了适合我国油藏特点和油田开发模式的化学驱和稠油热采三次采油技术，在驱油剂研发、生产技术和装备、工业配套等方面处于世界领先水平。目前，化学驱在大庆油田、胜利油田已实现规模应用，稠油热采在辽河油田、新疆油田、胜利油田实现工业规模应用。

随着应用规模的不断扩大，油田开发对化学驱技术提出了更高要求。低成本、高效、环保、原料来源丰富是化学驱油剂未来的发展方向。这对原料合成工艺和现场应用装备进一步简化和优化也提出了新挑战。

三次采油提高采收率技术是当今全球油气工业研发的热点。越来越多的油公司和研发机构在人力、资金、装备等方面不断加大投入，并不断提出创新理念和革命性新技术。目前，三次采油提高采收率技术是我国石油工业可持续发展的核心战略。随着油田勘探开发程度的不断加深，进入“双高”阶段的老油田数量不断增多，老油田稳产难度持续增大，难采储量占比也随之增加，因此，三次采油将成为老油田稳产、特低渗透油藏和致密油气有效开发，以及稠油超稠油难采储量有效动用的法宝，也是我国油田开发进入非常规时代的必由之路。

2012年，世界EOR产量9037万吨（不含中国），热采为第一大方法，产量占61%；气驱是第二大方法，产量占36%。美国EOR产量位居世界第一，占42%。目前，热采产量基本维持稳定，随着对环保重视程度的增强及低渗储量动用的增加，气驱技术的重要性日益凸显。

化学驱是我国第一大提高采收率方法，已成为老油田水驱开发后期实现有效接替的主要技术手段。目前，正在由聚合物驱向复合驱发展，由中高渗砂岩油藏向砾岩、中低渗砂岩油藏等拓展。

二氧化碳驱、烃类气驱和空气泡沫驱提高采收率项目，以逐年增长的态势成为最具发展潜力的技术。

2000年以来，我国稠油热采主体技术实现了由蒸汽吞吐向蒸汽驱、SAGD、火驱的升级换代。

观点连线

气驱：环保与高效同行

注气提高采收率技术，包括二氧化碳驱、氮气驱、空气驱及天然气驱等技术，即利用气体作为驱替介质进行油藏开发，是一项快速成长的高效提高石油采收率和动用率的技术，对高含水和低渗透油田都有较好的适应性。从国际相关技术发展主流看，气驱技术已成为除热采以外发展最快的提高石油采收率技术之一，特别是在美国和加拿大得到了广泛应用。随着对环保重视程度及低渗储量的增加，气驱技术的重要性日益凸显。

Jon Gluyas 英国杜伦大学教授

2013年8月，英国开钻第一口碳埋存井。目前，CCS（二氧化碳捕集与埋存）年埋存量为100万吨，预计到2030年通过CCS埋存的二氧化碳量累计可达5亿吨。根据英国能源和气候变化部(DECC)的评价结果，应用二氧化碳提高采收率技术，英国北海油田可增加可采量30亿桶至80亿桶，可提高采收率4个至12个百分点。他认为，英国已经进行CCS研究多年，并对二氧化碳捕集和运输技术及成本进行了评估，在英国进一步推广和发展CCS技术的时机已经成熟。

杨思玉 中国石油勘探开发研究院石油采收率研究所总工程师

以老君庙M油藏为对象，以扩大气体波及体积和提高采收率为目的,开展注气方式优化研究，借助三维平板物理模拟和数值模拟结果，分析影响注气开发效果的关键因素。优化注采政策后，采油速度提高2倍至3倍，采收率提高10个百分点。

Wei Yan 丹麦技术大学副教授

Wei Yan介绍了高精度组分模拟器相平衡计算在气驱模拟中的应用。他的研究团队提供了一种靠全局方法来提高组分模拟速度的方法，即对组分模型计算过程中的主要步骤全部进行加速处理。这种方法具备含逸度关系式的基础热力学性质方程，通过稳定性分析、相劈分计算和附带加速与二阶算法的有机结合来提供系统效率，通过无约束最小化对偏差因子、逸度及逸度因子进行处理，可以有效提高计算速度和计算效率。应用阴影区域法跳过稳定性分析，加快相平衡计算速度。相平衡速度的提高可加快混相驱数值模拟的计算速度，是提高采收率的一种有效辅助手段。

张可 提高石油采收率国家重点实验室工程师

首次将影响地层油/二氧化碳体系混相公认的关键因素由C2—C6拓展到C2—C15，并解释了C2—C6组分偏少的我国东部地层油与二氧化碳仍可发生混相的机理，丰富了东部油田实现二氧化碳混相驱的理论认识。同时，利用相态基础数据及其对应的最小混相压力（MMP）长细管试验结果，通过对20个区块23组MMP测试分析，提出最小混相密度（MMD）概念作为确定MMP的关键参数，并给出含胶质沥青质影响因素的内在MMD确定公式，为混相驱在含胶质沥青质原油中的应用提供了判定依据。

化学驱：三次采油的先锋

化学驱是我国目前发展最为完善的主体三次采油技术，主要包括聚合物驱、三元复合驱、二元复合驱等。我国化学剂合成、矿场试验应用世界领先，国际上目前尚未开展大规模工业化应用。

油藏配伍性研究：

Torsten Clemens 奥地利OMV公司勘探与生产分公司首席油藏工程师

考虑非牛顿特性及黏弹性的聚合物驱在非均质油藏的应用，在无窜流条件下，剪切增稠型聚合物溶液提高采收率效果最好，剪切稀释型效果最差。在有窜流条件下，剪切稀释型聚合物效果最好，剪切增稠型效果最差。

王业飞 中国石油大学（华东）教授

通过对比分析疏水缔合聚合物和常规聚丙烯酰胺的差异，得出结论：均质油藏条件下，疏水缔合聚合物和常规聚丙烯酰胺两者驱油效果差异不大；在渗透率极差适当的地层，疏水缔合聚合物驱油效果较好。

两篇论文从不同角度论证了同一个关键问题：地质特点是选择驱油剂的关键。

分析手段：

Bernard Bourbiaux 法国石油研究院教授

通过CT扫描和核磁共振测试，直观地观测了岩芯内部油水及化学剂分布，对化学剂溶液在油湿灰岩岩芯及小岩芯上的自发渗吸动力学行为进行了定量描述。

Iselin Salmo 挪威石油研究中心教授

通过X射线扫描成像技术，精确测定了驱替过程的含水饱和度图，高精度可视化描述了化学驱油剂的不稳定流动过程，实现了对稠油油藏聚合物驱的精确历史拟合。高精度可视和先进分析技术与传统化学驱技术的结合，将提升化学驱技术的研究水平。

技术趋势：

传统认为化学驱只适合中高渗油藏，目前正逐步向低渗透和稠油油藏拓展。

Moon Sik Jeong 韩国汉阳大学副教授

研究了非均质油藏聚合物与气交替注入的可行性，通过净现值分析，证明气驱和化学驱的集合可以实现良好的经济效益。

王正波 中国石油勘探开发研究院工程师

根据实验分析统计，提出强调三元复合驱单一驱油机理的片面性，进而提出了多介质协同作用机理的内涵和实质；提出了连通率、单井控制程度等是决定井网井距的关键因素。同时，认为未来化学复合驱油藏技术将在驱油剂精细化和等流度界面控制等方面具备较大研究价值。

热采：稠油增产利器

热力采油是一项大幅度提高石油采收率的技术，主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、热水驱、火烧油层等。热力采油主要用于稠油油藏和高凝油油藏的开采。适合蒸汽驱开发的普通稠油油藏，采收率可达50%至70%；适合火烧油层开发的稠油油藏，采收率可达60%。

热力开采石油是目前世界上应用规模最大的提高石油采收率工程项目，产量占三次采油总产量的61%。由于重油和沥青已被公认为是当今最为现实的非常规油气资源之一，热力采油技术面临广阔的应用前景。

席长丰 中国石油勘探开发研究院热力采油所高级工程师

结合室内物理模拟实验、数值模拟计算和现场先导试验，总结了稠油火驱高温燃烧模式的状态特征，以及促成稠油火驱高温燃烧模式的关键条件。火驱高温燃烧模式下具有燃烧前缘温度高、CO2含量高、视 H/C 比低、原油改质程度高、驱油效率和波及系数高等特点。基于此，提出维持高温燃烧的两个关键条件：一是在点火阶段就达到高温燃烧状态；二是维持合理的通风强度。

吴永斌 中国石油勘探开发研究院热力采油所工程师

利用自主研发的双水平井双管柱结构的三维比例物理模型和已有的注蒸汽三维模拟实验系统，研究了油藏非均质性对SAGD 开发效果的影响。提出以下观点：双管柱水平井结构可提高水平段油层动用程度；合理的注采参数、有效的操作压力、较高的蒸汽干度及稳定的Sub-cool 控制，可有效改善开发效果。总结出双水平井SAGD生产各阶段的注采调控方法，在现场应用取得了很好效果。

前沿技术

提高石油采收率新技术是指常规三次采油技术与纳米、新材料等前沿技术的融合，即在深入解析物理、化学、生物学等相关驱油机理的基础上，通过赋予驱油体系更多功能，智能调节自适应油藏，进而实现对储层/流体的改造，达到波及体积和驱油效率最大化。

智能表面活性剂驱油技术

美国OCT公司提出这项技术思路并研发了室内样品。

技术思路：研制低分子量具有特殊结构的纳米材料修饰表面活性剂，随着浓度增加，单体分子自聚形成三维网状结构，呈现较强黏弹性，随剪切速率增大，三维网状结构破碎为单体分子，黏弹性下降。分子尺寸小，纳米尺度（100纳米左右），远小于低渗孔喉中值半径，不会发生孔隙“堵死” 现象。近井地带高速剪切，注入性好，“物理”交联结构破坏，黏度变小，易注入。

预期效果：这项技术将大幅提高低渗透强非均质性油藏的波及体积和驱油效力，采收率可达65%以上。同时，通过设计不同强度的分子单体，可以将这项技术拓展至中高渗透油藏，替代目前的调剖+化学驱技术。

智能纳米驱油技术

中国石油勘探开发研究院提出了智能纳米驱油技术思路并初步研发了室内样品。挪威科技大学开展了含有纳米颗粒的油水混合物在纳米孔喉中流动行为的基础研究。

技术思路：尺寸足够小，实现全油藏波及，使纳米驱油剂可以达到油藏任意角落；强憎水强亲油，实现智能找油，赋予纳米驱油剂自驱动力；分散油聚并，实现残存油全驱替，纳米驱油剂可以捕集、拱大分散油，形成油墙。研究显示，纳米颗粒有助于油水两相在纳米多孔介质中流动，并可显著降低驱动压力。

预期效果：现阶段以中低渗透油藏为攻关重点，实现最终采收率从目前的40%至60%提高到80%以上，2030年前后，纳米智能化学驱油技术将会成为提高采收率颠覆性战略接替技术。

稠油地下改质降黏提高采收率技术

中国石油勘探开发研究院提出了稠油地下改质降黏提高采收率技术的思路，并初步研发了相关室内样品。加拿大卡尔加里大学正在研发用于原油地下改质的纳米催化剂。

技术思路：在热、裂化与乳化协同作用下，将油藏转变为原油改质降黏的反应器；以原油降黏为目标，反应温度控制在280摄氏度至350摄氏度之间，注入催化剂与供氢剂，实施原油有限裂化，改质产物主要以液态形式存在；裂化与乳化协同作用，使特超稠油黏度降低3至4个数量级。

预期效果：现阶段以超深、超薄、超稠等难采稠油油藏为攻关重点，实现最终采收率50%以上，同时显著降低稠油开采能耗与对环境的影响，2030年前后，稠油地下原位改质降黏技术将成为稠油、超稠油绿色高效开发利用的主体技术。

生化降黏提高采收率技术

中国石油勘探开发研究院提出了生化降黏提高采收率技术思路并初步研发了相关室内样品。

技术思路：基于活体细胞及其生化元件与原油相互作用，改变原油物理及化学性质，进而大幅降低原油黏度。主要作用原理为：①微生物的代谢产物为双亲性分子（包含亲水基团和亲油基团）乳化原油；② 微生物自发合成的生物酶降解原油重质组分；③研制微生物粉剂，提高单位时间内生化反应烈度并增加代谢产物产量，将微生物激活周期大幅缩短。

预期效果：现阶段以含石蜡基高黏原油的低渗油藏为攻关重点，实现绿色高效开采。

现场连线

在第35届国际能源署提高石油采收率技术研讨会上，共有来自13个国家的31个机构、企业与高校的160余名代表出席。本报记者就提高石油采收率技术面临的挑战及未来发展方向，采访了部分与会代表。

第35届国际能源署提高石油采收率技术研讨会主席、奥地利OMV公司勘探与生产分公司首席油藏工程师Torsten Clemens：

“在本届大会上，中国代表关于现场试验的文章让我受益匪浅。今后，成熟的聚合物驱试验及表面活性剂/聚合物二元复合驱、碱/表面活性剂/聚合物三元复合驱将是未来提高采收率的技术方向。目前来看，提高采收率技术面临的最大挑战，是当油价低于某一界限时，采油设施折旧速度快，油公司盈利面临高难度。”

化学驱提高采收率技术

二氧化碳驱提高采收率技术

稠油热采提高采收率技术

第35届国际能源署提高石油采收率技术研讨会副主席，中国石油勘探开发研究院副院长、总工程师宋新民：

“目前，油田开发已经进入非常规时代，常规技术难以实现油田的持续有效开发。面对新形势，中国石油积极创新开发理念，针对陆相油藏的特点，在基础理论研究重大突破的推动下，综合多学科和多领域的理论、方法、技术，通过大量的室内研究和矿场试验，建立了精细水驱、化学驱、注气、热采、微生物采油等提高采收率系列技术方法，为公司战略性可持续发展提供了技术支撑。”

英国能源与气候变化部高级油藏工程师Jonathan Thomas：

“我对中国化学驱技术及热采探索性技术的报告印象最为深刻。未来，提高采收率技术面临的最大挑战是成本问题。如何大幅降低EOR技术成本，使其变得经济可行，是今后我们共同努力的方向。”

中国石油大学(北京）教授彭勃：

“从本次大会传递出的信息来看，EOR技术的非常规理念引人关注。这次大会中出现了很多新概念，比如smart water、纳米驱油剂等。这体现出基础理论与支撑技术实现了更加紧密的结合。只有把理论研究和技术发展紧密结合，提高采收率技术才能得到更好发展。”

中国石化石油勘探开发研究院专家王友启：

“我国以大庆油田和胜利油田为代表的化学驱和热采，技术成熟度和应用规模在世界领先。对于高温、高矿化度、高黏油藏来说，新型、高效驱油剂将是化学驱发展的方向。另外，化学驱+蒸汽驱复合技术，即热化学蒸汽驱复合，也是重要发展方向。”

中国石油玉门油田高级工程师孙炜：

“玉门油田是我国陆上开发最早的老油田，在提高采收率方面进行了积极探索，目前还没有找到一种适合玉门的三次采油主体技术。通过这次大会的交流来看，化学驱是目前国内应用范围比较广、技术监测比较全面、相对成熟的技术。这也是今后我们考虑的方向。”

沙特阿美公司北京全球研究中心副总监Han Ming：

“沙特阿美公司虽然没有大规模应用EOR技术，但一直在进行室内评价。我们对此次会议上的提高采收率现场应用案例最为关注。”（记者王亮亮采访）

（专家支持：马德胜 王强 杨思玉 刘庆杰 周明辉 高明 廉黎明 昝成 唐君实 贾宁洪　支持单位：中国石油勘探开发研究院　提高石油采收率国家重点实验室　国家能源二氧化碳驱油与埋存技术研发（实验）中心）

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