1
第四章 提高采收率原理与方法
第一节 影响采收率的因素
一、影响采收率的因素
％地质储量可采储量最终采收率＝ 100?
油藏采收率 的高低与油藏地质条件和开采技术有关
可采储量 综合体现了油藏岩石和流体性质
与所采取的技术措施的影响
2
⑴ 油气藏的地质构造形态；
⑵ 天然驱动能量的大小及类型；
水驱采收率最大，溶解气驱采收率最小；
⑶ 油藏岩石及流体性质；
岩石的非均质性、流体组成、岩石润湿
性、流体与岩石间的作用关系。
1,油藏地质因素 客观因素
3
主观因素体现了人们对驱油过程的影响能力；
主观因素的实现取决于人们对客观因素的认识程
度 。
⑴ 油气藏开发层系划分；
⑵ 布井方式与井网密度的选择；
⑶ 油井工作制度的选择和地层压力的保持程度；
⑷ 完井方法；
⑸ 开采工艺技术水平和增产措施；
⑹ 提高采收率方法的应用规模。
2,油田开发和采油技术因素 主观因素
4
主观因素对油藏开采的作用程
度在逐渐增加：
三次采油
(强化采油 )
天然能量依靠
物理、机械和力
学等宏观作用
立足
化学、物理、热力、
生物或联合微观驱油
作用
应用
一次采油
二次采油
人工注水
注气
化学驱
混相驱
热力采油
微生物采 油
5
二、波及系数与驱油效率
DV
o
orosw
o
orswosw
R EES
SS
V
V
VS
SVSVE ?????
采收率可以表示为：
V
VE sw
V ?
o
oro
D S
SSE ??
其中：
Vsw－工作剂的驱替体积；
V－油藏总体积；
So－原始含油饱和度；
Sor－残余油饱和度；
Ev－体积波及系数； ED－洗油效率。
采收率是注入工作剂的体积波及系数与驱油效率的乘积
洗油效率,指在波
及范围内驱替出的
原油体积与工作剂
的波及体积之比
波及系数,指
工作剂驱到的
体积与油藏总
体积之比
6
(一 )波及系数
流度比、岩石的宏观非均质性、注采井网对
非均质性的适应程度等
影响因素：
⒈ 流度比, 指注入工作剂的流度与被驱原油在未波及区
的流度之比。
? ?
? ? w
o
wcro
orrw
o
w
SK
SKM
?
?
?
? ???
被驱动液流度
驱动液流度
流 度,流体的渗透率与其粘度之比。
??
K＝
水油 流度比：
7
图 12－ 4 五点法注采单元流
度比对波及状况的影响
波及系数随水油流度比的增大而减小。
结论
增大 μw；减小 μo；增大 Ko；降低 Kw。降低 M的措施：
M<1,有较规则的流
动前缘，见水波及系
数可达 70％左右；
M>2,出现明显的
粘滞指进 现象，波
及系数降低。
8
⒉ 油层岩石宏观非均质的影响
实际油层是在水流冲刷过程中沉积形成的
顺水流方向与垂直水流方向的渗透率必然有差异
形成不轨则驱动前缘
油井会过早水淹，油藏留下一些, 死油区,
注采井网安排不当
流体沿渗透率好的方向流动快
9
残余油的分布状况及数量直接与岩石的润湿性, 界面张
力, 岩石的微观结构等有关 。
(二 )驱油效率
影响因素,岩石性质及其微观结构和流体性质
亲水岩藏：
水驱油藏残余油的分布：
大多以珠状形式被捕集在流通孔道中。
亲油岩藏,存在于注入水未进入的较小的流通孔道中，而在充满水的大孔隙中，残余油呈膜状粘
附在孔壁上。
10
二、提高采收率的方向
第一,通过降低流度比以提高波及系数，同时
尽可能适应油层的非均质性，以减少非均质性
对驱油过程的不利影响；
第二,通过减小界面张力或者消除工作剂与原
油间的界面效应以提高驱油效率。
11
第二节 提高采收率的方法
包括,聚合物驱, 活性剂驱, 碱驱和复合驱 。
一、化学驱油法
通过向油藏注入化学剂，以改善流体和
岩石间的物化特征，如降低界面张力, 改
善流度比等，从而提高采收率。
原
理
12
1,聚合物驱
在注入水中加入水溶性高分子聚合物，增加水的粘
度，降低水相渗透率，减小流度比 M，提高波及系数。
此外可以减小粘度指进，提高驱油效率。
聚丙烯酰胺 部分水解聚丙烯酰胺 黄原胶
聚合物：热降解、盐降解、剪切降解、地层吸附
驱油机理
药剂
存在问题
13
2．活性剂驱 药剂
磺酸盐型 羧酸盐型 非离子－阴离子型
⑴ 降低油水界面张力；
⑵ 改变亲油岩石表面的润湿性；
⑶ 使原油乳化，产生迭加的液阻系数（贾敏效应），
增加高渗层的流动阻力，减小粘度指进现象。
微乳状液驱、活性水驱、胶束溶液驱和泡沫驱等。
活性剂驱主要以提高驱油效率为主。
聚醚型
类型
驱
油
机
理
存在问题
活性剂在岩石表面大量吸附；活性水与普通水的粘度差很小。
药剂
存在问题
14
3.碱驱
氢氧化钠 (NaOH) 硅酸钠（ Na2SiO3）
原硅酸钠（由 NaOH
和水玻璃配置而成）
在注入水中加入碱，与原油中的有机酸反
应，生成表面活性剂，降低油水界面张力，
形成乳状液 和改变岩石润湿性，提高波及
系数和驱油效率。
碳酸钠
? NaCO3?
驱
油
机
理
存在问题 碱耗；流度控制。
药物
15
4.化学复合驱
化学复合驱是由聚合物、活性剂、碱以各种形式组合驱动。
降低界面张力,碱与原油中的酸性成份反应就地
产生表面活性剂，降低相间界面张力和残余油饱
和度，添加的表面活性剂与聚合物间的协同效应
产生超低界面张力，并扩大低界面张力的碱浓度
范围；
聚合物的流度控制作用,聚合物可以使水相粘度
增加，渗透率降低，扩大驱替相的波及体积；
降低化学剂的吸附损失,碱的存在可降低注入的表
面活性剂、聚合物等的吸附，提高洗油效率,
驱油机理,
16
二、混相驱油法
包括,注液化石油气驱油法、富气驱油法、高压干气驱油
法和二氧化碳驱油法。
驱油机理,气体与原油之间建立混相带，消除界面张力，
提高驱油效率。
混相驱,指向油藏中注入一种能与原油在地层条件下完全
或部分混相的流体驱替原油的开发方法。
图 12－ 7 混相流体驱油过程的相段分布图
17
向油藏注入以丙烷为主的液化石油气, 与原油
形成混相段塞, 然后用天然气驱动段塞 。 液化
石油气段塞前缘可与地层油混相, 后面与天然
气混溶, 形成良好的混相带 。
1.液化石油气驱动法
图 12－ 8 注液化石油气混相驱油过程
18
对于地层油中轻质组分 （ C2-6） 较少的油藏, 可注入适
量加入乙烷, 丙烷和丁烷的天然气, 富气中的较重组分
不断凝析到原油中, 最终使注入气与原油混相的驱油方
法 。
2.富气驱油法
驱油过程 是先注一段富气，再注一段干气，然后用水驱动。
图 12－ 8 注富气混相驱油过程
19
对于地层中原油组分含重质轻组分较多时, 可向油藏高压
注干气, 与原油充分接触, 油中的轻质组分 C2-6逆行到气
体前缘, 并使之富化, 富化的气体在推进过程中不断与新
原油接触, 进一步被富化, 最后达到混相 。
3.高压干气驱油法
图 12－ 8 高压注干气混相驱油过程
20
4.CO2驱油法
向油藏高压注入 CO2，不断与原
油接触萃取其中较重烃组分而富
化,CO2同时溶于原油中，它通
过气化、凝析过程，最终与原油
形成混相的驱油法。
(3)与原油产生低界面张力；
存在问题,气源
提高采收率机理：
(1)降低原油的粘度；
(2)使原油膨胀；
图 12－ 11 原油粘度降低比值
μ m/μ o和压力的关系
21
图 12－ 12 原油体积膨胀系
数和 CO2溶解度的关系
22
热力采油 是向油层注入热流体或使油层就地发
生燃烧后形成移动热流, 主要依靠热能降低原
油的粘度, 以增加原油的流动能力的采油方法 。
三、热力采油法
热力采油法主要用于对付 稠油 (即在地层条件下脱
气原油粘度大于 100mPa〃s 或相对密度大于
0.934的原油 ),但也可以用于开采稀油。
热力采油工艺可分为两类：
注热流体法 油层就地燃烧法
23
1.注热流体法 主要是蒸汽
注蒸汽采油是以水蒸气为介质，把地面产生的热注入
油层的一种热力采油方法。
分为：蒸汽吞吐和蒸汽驱两种。
(1)蒸汽吞吐
从注蒸汽开始到油井不能
生产为止，即完成一个过
程称为一个周期。
蒸汽吞吐：在本井完成注
蒸汽、焖井、开井生产三
个连续过程。
蒸汽吞吐过程
24
图 12－ 14 蒸汽吞吐井的产量特征曲线
25
(2)蒸汽驱：
蒸汽驱,按一定生产井网，在注汽井注汽，在生产井采油。
蒸汽驱油藏示意图 蒸汽驱产油示意图
26
注蒸汽热力采油的增产原理：
原油粘度大大降低，增加了原油的流动系数；
油层岩石和流体体积膨胀，增加了弹性能量；
原油中的轻质油份易挥发，进入气相后更易流动；
油相相对渗透率有增加的趋势，从而增加了油
的流动能力；
提高了地层压力，增加了驱油能量；
清除了井壁污染，降低了井筒附近的流动阻力；
27
火烧油层：采用适当的井网, 将氧气或空气注入井中
并用点火器将油层点燃, 燃烧前缘的高温不断使原油
蒸馏, 裂解, 并驱替原油到生产井 。
2.火烧油层
火烧油层燃烧过程示意图
28
火烧油层增产原理：
燃烧带的温度很高，使燃烧带前缘的原
油加热降粘，增加流动能力；
燃烧带前缘有蒸汽带和热水带，有蒸汽
驱和热水驱作用；
燃烧过程中产生 CO2和地层中原油形
成混相，从而消除或降低了界面张力；
原油蒸馏产生的轻组分更易流动；
29
四、微生物采油
微生物采油：
通过有选择地向油层注入微生物基液和营养
液，使得微生物就地繁殖生长，其代谢产物与原
油产生物化作用。
⑵ 产生有机酸（表面活性剂），降低界面张力。
驱油机理：
⑴ 降低原油粘度，代谢产物中的 CH4,H2、
CO2,H2S等气体使原油体积膨胀，代谢产物与原
油互溶（乳化），降低原油粘度。
第四章 提高采收率原理与方法
第一节 影响采收率的因素
一、影响采收率的因素
％地质储量可采储量最终采收率＝ 100?
油藏采收率 的高低与油藏地质条件和开采技术有关
可采储量 综合体现了油藏岩石和流体性质
与所采取的技术措施的影响
2
⑴ 油气藏的地质构造形态；
⑵ 天然驱动能量的大小及类型；
水驱采收率最大，溶解气驱采收率最小；
⑶ 油藏岩石及流体性质；
岩石的非均质性、流体组成、岩石润湿
性、流体与岩石间的作用关系。
1,油藏地质因素 客观因素
3
主观因素体现了人们对驱油过程的影响能力；
主观因素的实现取决于人们对客观因素的认识程
度 。
⑴ 油气藏开发层系划分；
⑵ 布井方式与井网密度的选择；
⑶ 油井工作制度的选择和地层压力的保持程度；
⑷ 完井方法；
⑸ 开采工艺技术水平和增产措施；
⑹ 提高采收率方法的应用规模。
2,油田开发和采油技术因素 主观因素
4
主观因素对油藏开采的作用程
度在逐渐增加：
三次采油
(强化采油 )
天然能量依靠
物理、机械和力
学等宏观作用
立足
化学、物理、热力、
生物或联合微观驱油
作用
应用
一次采油
二次采油
人工注水
注气
化学驱
混相驱
热力采油
微生物采 油
5
二、波及系数与驱油效率
DV
o
orosw
o
orswosw
R EES
SS
V
V
VS
SVSVE ?????
采收率可以表示为：
V
VE sw
V ?
o
oro
D S
SSE ??
其中：
Vsw－工作剂的驱替体积；
V－油藏总体积；
So－原始含油饱和度；
Sor－残余油饱和度；
Ev－体积波及系数； ED－洗油效率。
采收率是注入工作剂的体积波及系数与驱油效率的乘积
洗油效率,指在波
及范围内驱替出的
原油体积与工作剂
的波及体积之比
波及系数,指
工作剂驱到的
体积与油藏总
体积之比
6
(一 )波及系数
流度比、岩石的宏观非均质性、注采井网对
非均质性的适应程度等
影响因素：
⒈ 流度比, 指注入工作剂的流度与被驱原油在未波及区
的流度之比。
? ?
? ? w
o
wcro
orrw
o
w
SK
SKM
?
?
?
? ???
被驱动液流度
驱动液流度
流 度,流体的渗透率与其粘度之比。
??
K＝
水油 流度比：
7
图 12－ 4 五点法注采单元流
度比对波及状况的影响
波及系数随水油流度比的增大而减小。
结论
增大 μw；减小 μo；增大 Ko；降低 Kw。降低 M的措施：
M<1,有较规则的流
动前缘，见水波及系
数可达 70％左右；
M>2,出现明显的
粘滞指进 现象，波
及系数降低。
8
⒉ 油层岩石宏观非均质的影响
实际油层是在水流冲刷过程中沉积形成的
顺水流方向与垂直水流方向的渗透率必然有差异
形成不轨则驱动前缘
油井会过早水淹，油藏留下一些, 死油区,
注采井网安排不当
流体沿渗透率好的方向流动快
9
残余油的分布状况及数量直接与岩石的润湿性, 界面张
力, 岩石的微观结构等有关 。
(二 )驱油效率
影响因素,岩石性质及其微观结构和流体性质
亲水岩藏：
水驱油藏残余油的分布：
大多以珠状形式被捕集在流通孔道中。
亲油岩藏,存在于注入水未进入的较小的流通孔道中，而在充满水的大孔隙中，残余油呈膜状粘
附在孔壁上。
10
二、提高采收率的方向
第一,通过降低流度比以提高波及系数，同时
尽可能适应油层的非均质性，以减少非均质性
对驱油过程的不利影响；
第二,通过减小界面张力或者消除工作剂与原
油间的界面效应以提高驱油效率。
11
第二节 提高采收率的方法
包括,聚合物驱, 活性剂驱, 碱驱和复合驱 。
一、化学驱油法
通过向油藏注入化学剂，以改善流体和
岩石间的物化特征，如降低界面张力, 改
善流度比等，从而提高采收率。
原
理
12
1,聚合物驱
在注入水中加入水溶性高分子聚合物，增加水的粘
度，降低水相渗透率，减小流度比 M，提高波及系数。
此外可以减小粘度指进，提高驱油效率。
聚丙烯酰胺 部分水解聚丙烯酰胺 黄原胶
聚合物：热降解、盐降解、剪切降解、地层吸附
驱油机理
药剂
存在问题
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2．活性剂驱 药剂
磺酸盐型 羧酸盐型 非离子－阴离子型
⑴ 降低油水界面张力；
⑵ 改变亲油岩石表面的润湿性；
⑶ 使原油乳化，产生迭加的液阻系数（贾敏效应），
增加高渗层的流动阻力，减小粘度指进现象。
微乳状液驱、活性水驱、胶束溶液驱和泡沫驱等。
活性剂驱主要以提高驱油效率为主。
聚醚型
类型
驱
油
机
理
存在问题
活性剂在岩石表面大量吸附；活性水与普通水的粘度差很小。
药剂
存在问题
14
3.碱驱
氢氧化钠 (NaOH) 硅酸钠（ Na2SiO3）
原硅酸钠（由 NaOH
和水玻璃配置而成）
在注入水中加入碱，与原油中的有机酸反
应，生成表面活性剂，降低油水界面张力，
形成乳状液 和改变岩石润湿性，提高波及
系数和驱油效率。
碳酸钠
? NaCO3?
驱
油
机
理
存在问题 碱耗；流度控制。
药物
15
4.化学复合驱
化学复合驱是由聚合物、活性剂、碱以各种形式组合驱动。
降低界面张力,碱与原油中的酸性成份反应就地
产生表面活性剂，降低相间界面张力和残余油饱
和度，添加的表面活性剂与聚合物间的协同效应
产生超低界面张力，并扩大低界面张力的碱浓度
范围；
聚合物的流度控制作用,聚合物可以使水相粘度
增加，渗透率降低，扩大驱替相的波及体积；
降低化学剂的吸附损失,碱的存在可降低注入的表
面活性剂、聚合物等的吸附，提高洗油效率,
驱油机理,
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二、混相驱油法
包括,注液化石油气驱油法、富气驱油法、高压干气驱油
法和二氧化碳驱油法。
驱油机理,气体与原油之间建立混相带，消除界面张力，
提高驱油效率。
混相驱,指向油藏中注入一种能与原油在地层条件下完全
或部分混相的流体驱替原油的开发方法。
图 12－ 7 混相流体驱油过程的相段分布图
17
向油藏注入以丙烷为主的液化石油气, 与原油
形成混相段塞, 然后用天然气驱动段塞 。 液化
石油气段塞前缘可与地层油混相, 后面与天然
气混溶, 形成良好的混相带 。
1.液化石油气驱动法
图 12－ 8 注液化石油气混相驱油过程
18
对于地层油中轻质组分 （ C2-6） 较少的油藏, 可注入适
量加入乙烷, 丙烷和丁烷的天然气, 富气中的较重组分
不断凝析到原油中, 最终使注入气与原油混相的驱油方
法 。
2.富气驱油法
驱油过程 是先注一段富气，再注一段干气，然后用水驱动。
图 12－ 8 注富气混相驱油过程
19
对于地层中原油组分含重质轻组分较多时, 可向油藏高压
注干气, 与原油充分接触, 油中的轻质组分 C2-6逆行到气
体前缘, 并使之富化, 富化的气体在推进过程中不断与新
原油接触, 进一步被富化, 最后达到混相 。
3.高压干气驱油法
图 12－ 8 高压注干气混相驱油过程
20
4.CO2驱油法
向油藏高压注入 CO2，不断与原
油接触萃取其中较重烃组分而富
化,CO2同时溶于原油中，它通
过气化、凝析过程，最终与原油
形成混相的驱油法。
(3)与原油产生低界面张力；
存在问题,气源
提高采收率机理：
(1)降低原油的粘度；
(2)使原油膨胀；
图 12－ 11 原油粘度降低比值
μ m/μ o和压力的关系
21
图 12－ 12 原油体积膨胀系
数和 CO2溶解度的关系
22
热力采油 是向油层注入热流体或使油层就地发
生燃烧后形成移动热流, 主要依靠热能降低原
油的粘度, 以增加原油的流动能力的采油方法 。
三、热力采油法
热力采油法主要用于对付 稠油 (即在地层条件下脱
气原油粘度大于 100mPa〃s 或相对密度大于
0.934的原油 ),但也可以用于开采稀油。
热力采油工艺可分为两类：
注热流体法 油层就地燃烧法
23
1.注热流体法 主要是蒸汽
注蒸汽采油是以水蒸气为介质，把地面产生的热注入
油层的一种热力采油方法。
分为：蒸汽吞吐和蒸汽驱两种。
(1)蒸汽吞吐
从注蒸汽开始到油井不能
生产为止，即完成一个过
程称为一个周期。
蒸汽吞吐：在本井完成注
蒸汽、焖井、开井生产三
个连续过程。
蒸汽吞吐过程
24
图 12－ 14 蒸汽吞吐井的产量特征曲线
25
(2)蒸汽驱：
蒸汽驱,按一定生产井网，在注汽井注汽，在生产井采油。
蒸汽驱油藏示意图 蒸汽驱产油示意图
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注蒸汽热力采油的增产原理：
原油粘度大大降低，增加了原油的流动系数；
油层岩石和流体体积膨胀，增加了弹性能量；
原油中的轻质油份易挥发，进入气相后更易流动；
油相相对渗透率有增加的趋势，从而增加了油
的流动能力；
提高了地层压力，增加了驱油能量；
清除了井壁污染，降低了井筒附近的流动阻力；
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火烧油层：采用适当的井网, 将氧气或空气注入井中
并用点火器将油层点燃, 燃烧前缘的高温不断使原油
蒸馏, 裂解, 并驱替原油到生产井 。
2.火烧油层
火烧油层燃烧过程示意图
28
火烧油层增产原理：
燃烧带的温度很高，使燃烧带前缘的原
油加热降粘，增加流动能力；
燃烧带前缘有蒸汽带和热水带，有蒸汽
驱和热水驱作用；
燃烧过程中产生 CO2和地层中原油形
成混相，从而消除或降低了界面张力；
原油蒸馏产生的轻组分更易流动；
29
四、微生物采油
微生物采油：
通过有选择地向油层注入微生物基液和营养
液，使得微生物就地繁殖生长，其代谢产物与原
油产生物化作用。
⑵ 产生有机酸（表面活性剂），降低界面张力。
驱油机理：
⑴ 降低原油粘度，代谢产物中的 CH4,H2、
CO2,H2S等气体使原油体积膨胀，代谢产物与原
油互溶（乳化），降低原油粘度。
