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国内外三次采油现状及发展趋势

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国内外 三次采油 现状 发展趋势
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国内外三次采油现状及发展趋势时间:20096:31 三次采油(术是一项能够利用物理、化学和生物等新技术提高原油采收率的重要油田开发技术。在过去数十年内,美国、加拿大和委内瑞拉等石油大国都把如何提高原油采油率作为研究工作的重点目标。随着社会经济持续快速增长,我国对油气需求量也不断增加。因此,运用三次采油技术来提高原油采收率,是减缓我国多数油田产量递减速度、维持原油稳产的战略需要。1 世界三次采油发展沿革、展沿革世界三次采油技术的发展经历了 3 次飞跃。第一次飞跃发生在 20 世纪 50 年代后期至 60 年代中期,这是蒸汽吞吐项目的高速发展时期。50 年代后期,蒸汽在委内瑞拉首次用于重油开采,从此在世界范围内打开了重油这个资源宝库。60 年代中期,美国蒸汽项目数和产量激增,实施中的蒸汽项目达到了 132 个,其中蒸汽吞吐项目达 94 个,蒸汽驱项目 38 个。第二次飞跃发生在 20 世纪 80 年代,化学驱的发展达到高峰期。据 1971 年调查,美国目共有 133 个,其中蒸汽驱 53 个,火烧油层 38 个,化学驱 19 个,气驱 23 个。虽然蒸汽项目仍是主要的,但其他项目的数量加起来已超过蒸汽驱项目数。80 年代,美国化学驱项目数从 1980 年的 42 个剧增至 1986 年的 206 个,但到 1988 年却快速降到了 124 个,此后逐年下降,直到现在的 2 个。造成化学驱发展变缓的原因主要是化学注剂比热采和注气的成本高,且化学驱后对地下情况认识还有许多不确定因素。尽管在此期间化学驱项目数量要多于气驱,但产量却远低于气驱,如 1986 年化学驱产量为 16901 桶/日,而气驱产量却高达 108216 桶/日。第三次飞跃发生在 20 世纪 90 年代初至今,混相注气驱技术得以快速发展。最早获得成功利用的气驱技术是烃类混相驱,加拿大运用该技术在许多油田获得成功。随后,由于烃类气体价格上涨和天然 藏的发现,以及 相驱技术适用范围大、成本较低等优势,相驱逐渐发展起来。到 90 年代,世界上已有上千个注气工程,其中美国最多,其注气采油量约占 产量的 近年来,随着全球气候变暖要求减少 得 相驱得以迅速发展,世界各大石油公司利用 油后并将其埋存在油藏中,这种方法不仅可以提高石油采收率,而且能消减温室效应。界三次采油技术现状目前,世界上已形成三次采油的四大技术系列,即化学驱、气驱、热力驱和微生物驱。其中化学驱包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱及其复配的二元、三元复合驱、泡沫驱等;气驱包括 相/非混相驱、氮气驱、烃类气驱和烟道气驱等;热力驱包括蒸汽吞吐、热水驱、蒸汽驱和火烧油层等;微生物驱包括微生物调剖或微生物驱油等。四大三次采油技术中,有的已形成工业化应用,有的正在开展先导性矿场试验,还有的还处于理论研究之中。1)化学驱自 20 世纪 80 年代美国化学驱达到高峰以后的近 20 多年内,化学驱在美国运用越来越少,但在中国却得到了成功应用。中国化学驱技术已代表世界先进水平,其中,聚合物驱技术于 1996 年形成工业化应用;“十五”期间大庆油田形成了以烷基苯磺酸盐为主剂的“碱+聚合物+表面活性剂”二元复合驱技术,胜利油田形成“聚合物+表面活性剂”的无碱二元复合驱技术;目前,已开展“碱+聚合物+表面活性剂+天然气”泡沫复合驱室内研究和矿场试验。2)热力驱最早于 20 世纪 50 年代运用于委内瑞拉稠油开采的热力驱技术为蒸汽吞吐,因蒸汽吞吐技术伴随着吞吐效果逐渐降低的实际情况,蒸汽驱和火烧油层成为主要接替方法。目前蒸汽驱技术已成为世界上大规模工业化应用的热采技术。为了提高热效应,国外近年来开发的稠油开采先进技术有水平井蒸汽辅助重力泄油技术(电磁波热采技术。电磁波热采技术被认为是未进行蒸汽驱油区的最好替代方法,但在巴西试验效果不如注蒸汽。3)注气驱20 世纪 70 年代,注烃类气驱主要在加拿大获成功应用,到 80 年代,相驱成为美国最重要的三次采油方法。氮气或烟道气技术应用较少。4)微生物驱微生物驱基本处于室内研究和先导试验阶段。007 年底世界三次采油基本情况两年一次的 2008 年世界 查显示,世界 量为 182 万桶/日,约占世界石油总产量的 2%。世界范围内 目数 361 个,其中蒸汽项目 142 个,产量 119 万桶/日,约占世界 产量的 火烧油层 21 个,产量 桶/日,约占 产量的 化学驱 24 个,产量 /日,约占 产量的 烃混相/ 非混相项目 38 个,产量 27 万桶/日,约占 产量的 相/非混相项目 124 个,产量 27 万桶/日(1371 万吨/年 ),其中大部分为 相,产量 桶/日,约占产量的 而 相大部分在美国。微生物项目只有 2 个,未公布产量。2007 年世界范围内 目中,项目数排第一位的是蒸汽驱,占总项目数 第二位是 相驱,占 第三位是烃混相/非混相驱,占 2007 年底世界 量约 182 万桶/日,产量主要来自蒸汽驱、烃混相/非混相驱和 相驱,这 3 项产量和约为 172 万桶/日,占总 量 其中,产量排第一位的是蒸汽驱,占 产量 第二位是烃混相/非混相驱,占 第三位相驱,占 2007 年底在世界范围内计划的 目共有 32 个,其中 相项目数 12 个,混相 4 个,这类项目基本都在美国;蒸汽驱 7 个,火烧油层 1 个;聚合物驱 6 个,表面活性剂—聚合物驱 2 个。与 2005 年底计划的 目数相比,聚合物驱数有明显增加,由 2 个增加到 6 个,计划实施聚合物驱的新增国家有巴西、阿根廷和德国,他们分别计划于 2009 年、2008 年以及 2010 年开始实施聚合物驱。从计划项目的经营公司和技术类型可见,美国仍然是未来 目的积极倡导者和实施者。未来最具有发展前景的 相/非混相驱,占计划 目的 50%。随着油价高位运行,化学驱呈现较好发展前景。界主要国家三次采油基本情况1)美国美国是世界上三次采油技术发展最快的国家。在美国,任何三次采油技术推广使用的时机是由油价、政治经济形势以及美国国家政策和税率决定的。美国三次采油技术最早可追溯到 20 世纪初期,但最初发展并不快。其从研究到试验真正受到重视是从 1973 年阿拉伯石油禁运开始的,把通过三次采油来提高采收率作为美国能源政策的一部分,并对三次采油项目给予特殊的优惠政策,使三次采油技术的研究和应用得到迅速发展。美国三次采油技术实施过程中,政府采取的政策和激励措施主要有:①采取各种联邦或州政府可选择的消除风险措施,即降低与三次采油相关的金融和投资障碍;②积极开展研究和现场试验降低三次采油地质和技术风险;③鼓励天然 源开发及工业排放集回收利用,以极大增加三次采油用 供应量;④提倡综合能源体系,减少与重油生产相关的能耗;⑤增加技术开发、转让的投资,提高国内三次采油技术采收率。1986 年以来,美国各种三次采油技术实施项目都在减少,只有 相驱项目数一直在稳定增加。这一方面是由于美国有十分丰富的天然 源,并在高油价下已修好了3 条输送 道,可以把 产地直接输送到 地得克萨斯州;另一方面是由于 技术得到很快的发展,其成本大幅度下降,使一些较小的项目也有利可图,从而促进了 的发展。到 2008 年,相驱项目数由 1986 年的 38 个增至 100 个,占三次采油总项目数的 54%。化学驱项目数在 1986 年达到高峰后处于快速下降阶段,到 2006 年项目数减至 0。随着近年油价高速增长,美国又分别于 2006 年 6 月和 2007 年 12 月实施 2 个化学驱项目,只是目前没有产量报道。蒸汽驱项目数在 1986 年以前一直平稳增加,在 1986 年达到高峰(181 个) 后缓慢下降。火烧油层项目发展一直很缓慢。70 年代和 80 年代美国三次采油产量均呈加速发展趋势,到 1992 年达到高峰(760907桶/日)。近几年有所下降,这主要是加州蒸汽产量减少的缘故。虽然 量有所减少,但与项目数的明显下降相比要平缓得多,说明单一项目的产量已大幅提高。2008 年调查的美国 目数和产量均排世界第一。与 2006 年调查结果相比,项目数由 154 个增加到 184 个,增加的项目数主要是蒸汽驱(由 40 个增加到 45 个) 和 相气驱(由 80 个增加到 100 个)。而产量则由 649322 桶/日减少到 646111 桶/日,减少 3211桶/日,产量减少主要是由于蒸汽驱和烃混相/非混相驱产量减少。2)加拿大加拿大以重油开采为主,现拥有国际一流的重油开采技术,如蒸汽辅助重力泄油(溶剂泄油(火烧油藏(。应用数量最多的是 都用于油砂开采中。对于轻油主要采用注烃混相驱或非混相驱,主要是因为加拿大拥有丰富的天然气资源,其原油性质又适合混相驱之故。司在 田进行的 相驱被认为是世界上最大、最成功的减少 放并提高采收率的项目。源公司在 田进行的氮气三次采油项目,计划投资 美元进行 3 年的先导性试验,以证明用注氮气开采 15%地质储量的可能性。2007 年底加拿大 目数和产量均排世界第二。与 2006 年调查结果相比,项目数由 45 个增加到 49 个,增加的项目数主要是蒸汽驱(由 12 个升至 14 个) 、相气驱(由6 个升至 7 个)和化学驱(由 0 个升至 1 个)。产量由 200354 桶/日增加到 405722 桶/日,上升 205368 桶/日,增加的产量主要来自于蒸汽驱、化学驱和 相驱产量的增加。其中,司于 2006 年在 田实施的聚合物驱产量达 20000 桶/日。3)委内瑞拉2006 年底,委内瑞拉石油探明储量 800 亿桶,其中约有 70%是重质原油,重油中约70%储量是 1935 年前后在奥利科诺地区发现的。委内瑞拉对于提高这部分高粘度重质原油采收率的方法主要是注蒸汽热采,对于低粘度原油的主要方法则是采取交替注水和注烃类气体。2007 年底委内瑞拉 目数和产量均列世界第三,与 2006 年调查结果相比变化不大。项目数 41 个、产量 365578 桶/日。其中,蒸汽驱 38 个、产量 199578 桶/日;烃混相驱 3 个、产量 桶/日。可见,烃混相驱项目数虽然少,但产量却很高。主要原因是委内瑞拉国家石油勘探开发公司于 1996~1998 年开始在 田实施的注烃气混相驱均获得高产。4)印度尼西亚2007 年底印尼 量列世界第四,为 19 万桶/日,约占该国石油总量的 但项目数只有 2 个,均为杜里油田的注蒸汽项目,其中一个项目的产量就达 19 万桶/日(另一个没有数据报道)。印尼杜里油田是世界上的最大采用蒸汽驱动开发的油田。雪佛龙石油公司旗下加德士公司在杜里油田的作业中进行了热采管理项目,在维持净产量的同时,降低了燃料油的消耗和蒸汽注入量,同时使用了地震数据确定蒸汽移动情况,进一步提高了储层管理和采收率。展趋势 2030 年前世界 量所做预测。2005—2030 年,世界 量占石油总产量的比例不断增加。通过 术的不断发展,量占石油总产量的比例将由目前的不足 3%(产量主要来自热采和混相气驱) 增加到 2030 年的 15%目前 量对美国石油总产量的贡献是 12%,对世界石油总产量不到 4%。未来在原油价格保持相对较高且非常稳定的情况下,将来 量占美国或全球其他任何国家的原油总产量的比例最高为 18%。据预测,世界范围内的 量高峰很可能在全球石油总产量开始递减 30—35 年之后出现,或在 21 世纪 60 年代出现。在预测未来几十年内 量占世界石油总产量比例持续增加情况下,有关专家在讨论 展以及美国和加拿大未来 展潜力时得出结论:世界丰富稠油资源决定了以蒸汽驱为主的热采仍将是未来 要发展方法时,注气混相驱(美国的 加拿大的烃类气)要比其他 法增长得更快。2 国三次采油概况中国非常重视三次采油技术的发展。1979 年,我国将三次采油列为油田开发十大科学技术之一,揭开了我国三次采油发展的序幕。随后的“七五” 、 “八五”和“九五”期间,国家对三次采油技术不仅重视室内研究,还安排许多现场试验,使得我国部分三次采油技术达到了世界领先水平。由于缺乏足够的气源和我国油藏具体特征,我国主要发展了化学驱和热力采油,气驱和微生物驱基本处于室内研究和先导试验阶段。1)化学驱。我国在化学驱一些领域已达到国际先进水平。如聚合物驱油已形成完整的配套技术,并已在大庆、胜利等油田工业性推广;复合驱油技术获得重大突破,先导性试验获得成功。2)热力驱。20 世纪 80 年代至 90 年代,我国热力驱技术发展经历了蒸汽吞吐试验阶段、蒸汽吞吐推广和蒸汽驱先导试验阶段以及蒸汽吞吐和蒸汽驱工业应用 3 个阶段。目前蒸汽吞吐和蒸汽驱已成为我国稠油开采的主要方法。全国稠油产量主要来自辽河、新疆、胜利、河南 4 个油田。另外,由于气源问题,我国气驱研究相对较晚,与国外相比还有很大差距。在微生物驱油技术方面,主要开展室内研究和矿场试验。自 1996 年起,中国石油三次采油产量上升很快。1996 年为 359 万吨,2000 年达到1050 万吨。此后,产量连续 7 年保持在 1000 万吨以上。近年来,中国石化三次采油产业也稳步上升,2000—2007 年,热力驱增油量由 165 万吨增至 364 万吨,化学驱增油量由147 万吨增至 179 万吨。国石化三次采油现状中国石化贯彻“细化管理、优化调整、突出重点、加快接替”发展三次采油的基本思路,化学驱和热力驱技术不断发展,实现接替技术转换。注气驱和微生物驱的室内研究和矿场试验也取得一定进展。学驱技术不断发展 应用规模不断扩大自 1992 年胜利孤岛油田中一区 合物驱、孤东油田小井距二元复合驱先导试验开始,1998 年进行胜一区Ⅱ类高温高盐油藏聚合物驱先导试验,到“九五”末基本完成了I 类油藏聚合物驱工业化推广应用。“十五”以来化学驱技术继续向高温高盐油藏和复合驱油技术发展。到 2007 年底化学驱覆盖地质储量已达 吨,比“九五”末增加了 吨。累计增加可采储量 1680万吨,采收率达到 “十五”以来化学驱年增油量稳步上升,由 2000 年的 147 万吨上升至 2007 年的 179 万吨。力驱油技术不断获得突破 提高了热采稠油油藏的采收率并解放了一批难动用稠油储量自 1984 年单家寺油田蒸汽吞吐先导试验开始,到“九五”末,热力采油已覆盖 时针对的稠油类型主要是粘度小于 5×104s 的特稠油。 “十五”以来,热力驱油技术得到新的发展,亚临界蒸汽发生器的成功研发和应用,突破了粘度(5104s 超稠油油藏开发难题。发展应用 术(水平井+高效油溶性降粘剂+突破了粘度大于 20×104s 的特超稠油开发难关。到 2007 年底热力驱油累计动用地质储量 吨,比“九五”末增加了 吨。“十五”以来热力驱油技术的不断突破,扭转了“九五”稠油热采产量持续下降的趋势,实现了稠油产量增加,由 2000 年的 165 万吨上升至 2007 年的 364 万吨。驱先导试验初步展示良好应用前景草舍油田 藏进行了 相驱先导试验,截至 2008 年 6 月,累计注气 吨,部分油井已取得明显的增油效果,累计增油 8300 吨,预计提高采收率 中原油田文 88 块天然气驱先导试验,2006 年 7 月开始正式注气,截至 2008 年 6 月,累计注气 2857万立方米,累计增油 8600 吨,预计提高采收率 22%。生物驱已开展系统研究自 1995 年起,胜利油田对微生物驱油技术进行了系统研究。他们与美国合作,开展了微生物单井处理现场试验。目前,该技术已在胜利油田应用,每年处理近 200 口油井,年增油 2 万多吨。中原油田在油田开发后期也采用了微生物驱油技术,主要根据不同油藏条件及井组的动、静态资料,开展微生物的筛选、物理模拟试验等室内研究。国石化发展三次采油的主要方向中国石化为了明确油田提高采收率的潜力,从 2007 年底开始到 2008 年 7 月,全面开展提高采收率现状调查和潜力评价工作,共对 11 个油田企业的 190 个油田、1919 个开发单元进行了潜力评价。潜力评价结果为,在油价 80 美元/桶的条件下,不同 术的潜力为:化学驱覆盖储量 吨,采收率达 47,3%;热力驱覆盖储量 吨,采收率达 气驱覆盖储量 吨,采收率达 学驱向复合驱、高温高盐油藏方向发展同时加快聚合物驱后化学驱技术攻关目前,中国石化聚合物驱优质资源接替不足、化学驱技术接替难度大、注入水质差等因素决定中国石化化学驱油藏发展的潜力方向为:进一步针对高温高盐油藏提高采收率驱油体系(主要是耐温抗盐聚合物、耐温抗盐表面活性剂和胶态分散凝胶驱) 和聚合物驱后提高采收率驱油体系(主要是二元复合驱和泡沫复合驱 )进行深化研究,并强化先导试验。同时,要进一步加强油田化学剂的攻关研究。目前,要重点针对耐温抗盐聚合物、耐温抗盐表面活性剂、含表面活性剂基团的聚丙烯酰胺驱油剂、稠油降粘剂 4 项技术,进行研究攻关,力求突破。关和配套蒸汽驱技术 理论研究水平井蒸汽辅助重力泄油技术  中国石化稠油资源丰富,重点分布在胜利、河南、新疆等油田。自 1984 年胜利油田注蒸汽吞吐开采试验成功以来,蒸汽吞吐方法已成为稠油开采的主要技术,但蒸汽吞吐经过几个周期吞吐之后,增产量都是一次比一次少。面对蒸汽吞吐效果降低的实际情况,中国石化在研究进一步改善蒸汽吞吐开发效果时,积极引进、消化和吸收蒸汽驱技术并进行矿场试验,但由于油藏的差异性,目前蒸汽驱的先导试验区开采效果并不十分理想,主要开发指标尚达不到开发方案的预想值,因此蒸汽驱技术应为中国石化今后重点关注和加强研究的热力驱技术之一。为提高热力效应,有效开发超稠油,国外提出水平井 前,术已成为国际开发超稠油的一项成熟技术。加拿大应用此技术的最终采收率超过 50%,最高达 70%。中国石油辽河油田已引进该技术并作为超稠油开采的主要接替技术。中国石化也应根据国外、中国石油开采超稠油经验,进一步扩大与国外合作,进行理论研究,使 术成为中国石化下步开采超稠油的接替技术。极开展 相/非混相驱技术攻关和先导试验由于注气混相驱发展较快,在国外已经成为一项成熟技术。通过世界注气驱发展趋势可以预测,随着注气驱技术发展、世界减排大环境影响、气源获取多样性、以及中国石化油藏特征(中原油田不适合化学驱的高温、高盐、高矿化度油藏,江苏油田的低渗油藏和江汉油田高温、高矿化度、高钙镁含量储层)等因素,决定注气驱在中国石化具有一定应用前景。经评价,中国石化气驱增加可采储量主要依靠 相驱,有储量 吨,适合 混相驱的储量有 吨。由于我国注气驱发展较缓慢,所以首先需要开展技术攻关和先导试验。强微生物驱基础理论研究鉴于微生物驱油技术是一项具有前瞻性的技术,世界主要国家都在进行室内研究和现场试验,加上微生物驱油技术具有经济有效、操作简单、不会消耗大量能源以及其使用与油价无关等特性,中国石化企业应该跟随世界步伐,抓紧基础理论研究,如菌种在空隙介质中传输机理研究、生物在油层内繁殖、运移和滞留的规律以及数学描述,深入了解微生物驱中各种生物—物化作用及渗流规律。3 结语通过对世界三次采油技术的前期发展、现状和未来发展趋势的分析可以看出:世界范围内,以注蒸汽为主体的热采是三次采油的主要方法;注聚合物方法的使用在急剧减少,近年随油价升高而有所增加;注 法的使用则在扩大。根据我国油藏特征和注入流体适应性,在把化学驱定为我国东部油田提高采收率技术研究主攻方向的同时,还要纵观全局、综合考虑,借鉴国外先进成熟技术,发展我国除化学驱之外的三次采油技术,如加拿大和委内瑞拉的蒸汽驱和 术,美国的 相驱技术,使其成为常规聚合物驱或复合驱的重要互补技术,以用于那些不能适用聚合物驱或复合驱的油藏提高原油采收率。
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