定義演化
油田開發(fā)的不同階段，提高采收率使用的技術(shù)內(nèi)容不同。在油田開發(fā)初期，為了充分利用天然能量，實施合理的布井方案和控制生產(chǎn)工藝的條件，以提高石油采收率（見油氣田開發(fā)方案設(shè)計、生產(chǎn)壓差）。在油田天然能量衰竭后進入補充能量開發(fā)階段，增加和補充油藏壓力向油層中注水、注氣來提高石油采收率；20世紀90年代后，在有些文獻中將油井深部堵水、水井調(diào)整吸水剖面、改變水流方向以及增加滲濾面積的水平井技術(shù)等也劃入這一范圍，稱為改善石油采收率（improved recovery；improved oil recovery，IOR）。在油田補充能量（注水、注氣）開采后期，注入水（或氣）不能夠進一步驅(qū)出石油，從而油田綜合產(chǎn)水率急劇上升，在達到經(jīng)濟極限以后（油田綜合含水率達95%～98%），為了開采水驅(qū)后剩余油（巖石微觀孔隙介質(zhì)中毛管力滯留油滴、巖石骨架表面黏附油膜和油斑以及驅(qū)替水沒有波及的油等），采用注入各種化學(xué)劑如堿水、高分子聚合物溶液和表面活性劑水溶液（見化學(xué)劑驅(qū)油）等、注入混相或非混相氣體（見注氣混相驅(qū)）、注入熱水或蒸汽（見熱力采油）、石油微生物（見微生物采油方法）以及實施其他物理或物理化學(xué)的采油方法，稱為三次采油。對于稠油油藏，為了增加地層原油的流動能力，在油田開發(fā)初期（或注水以后）即采用注入熱水、蒸汽或火燒油層（見熱力采油）的方法，提高石油采收率，這種措施貫穿于油田自開發(fā)到枯竭的全過程。
在中國，大多數(shù)已開發(fā)油田采取早期注水開發(fā)的技術(shù)政策，各種提高石油采收率的措施大都是在油田產(chǎn)水率沒有達到經(jīng)濟極限以前實施的，因此，提高石油采收率的技術(shù)范圍術(shù)語沒有明顯的演化過程。不過，目前通常將除注水、注氣保持油藏壓力以外的各種驅(qū)油方法統(tǒng)稱為“提高石油采收率”，所謂“三次采油”術(shù)語，只是“提高石油采收率”的俗稱，并不是嚴格意義上的“三次采油”（tertiary oil recovery）。
石油開采的條件和環(huán)境比較特殊，許多油田利用油藏天然能量（見一次采油）和人工補充能量（油藏注水、注氣等）（見二次采油）能夠采出的油量只占油藏原始石油地質(zhì)儲量的30%～40%左右。中國已開發(fā)油田水驅(qū)采收率據(jù)推算約為32.2%（OOIP，2003年資料），即大約三分之二的原油不能使用常規(guī)的方法采出而滯留于油藏中，由此可見，不僅一次和二次采油階段需要開發(fā)相應(yīng)的提高采收率技術(shù)以使其有較高的采收率，而三次采油階段油田更具有提高石油采收率的巨大潛力。由于石油是不可再生的戰(zhàn)略能源，研究和開發(fā)提高石油采收率的新技術(shù)特別是提高水驅(qū)后剩余油的采出程度對于充分利用天然能源具有巨大的意義。
發(fā)展歷史
自20世紀初乃至油田開發(fā)初期，人們就致力于提高石油采收率的基本理論和應(yīng)用技術(shù)的研究和開發(fā)，特別是許多油田開發(fā)進入到中后期之后，由于油田綜合含水率大幅度上升，油產(chǎn)量明顯下降，加之20世紀中期國際油價上漲的刺激以及石油作為不可再生的戰(zhàn)略物資地位，許多產(chǎn)油大國的政府主管部門開始將其列入研究專項，油田經(jīng)營者開始加大對提高石油采收率研究的投入，于是，越來越多的石油公司以及大學(xué)、研究所等成立了專門的研究機構(gòu)。
美國能源部（DOE）設(shè)立了專項研究基金，石油工程師協(xié)會（SPE）發(fā)行了《提高石油采收率》（《Enhanced Oil Recovery》）周刊（公報）并每兩年舉行EOR（或IOR）專題國際會議。歐洲共同體每兩年舉辦一屆“歐洲提高石油采收率討論會”。同時，一些權(quán)威學(xué)術(shù)團體如美國化學(xué)工程學(xué)會（AICHE）、國際界面化學(xué)協(xié)會（International Interface Chemistry Society）等舉辦的學(xué)術(shù)會議設(shè)立了有關(guān)提高石油采收率的專題研究分會。
蘇聯(lián)全蘇石油研究所（ВНИЙ）制定了詳盡的研究計劃，尤其在微觀剩余油機理、物理化學(xué)滲流、驅(qū)油技術(shù)（特別是堿驅(qū)、內(nèi)源菌微生物采油和非離子表面活性劑驅(qū)等）諸方面的研究很有獨創(chuàng)性。技術(shù)的迅速發(fā)展使得許多油田進行了不同規(guī)模的化學(xué)驅(qū)和微生物采油的油田現(xiàn)場實驗。與化學(xué)驅(qū)相比，注氣混相驅(qū)發(fā)展較快，特別是二氧化碳混相驅(qū)，在美國由于具有豐富的天然二氧化碳資源，該項技術(shù)已成為重要的生產(chǎn)技術(shù)措施。熱力采油在南美（如委內(nèi)瑞拉）和北美（如加拿大）稠油油田的開發(fā)中已成為不可取代的生產(chǎn)手段。提高石油采收率不僅在理論上，而且在實踐上都有了全面的發(fā)展，逐漸形成一項系統(tǒng)的技術(shù)。
在中國，油田大都是陸相沉積，油層非均質(zhì)較為嚴重（見石油開發(fā)地質(zhì)學(xué)），波及效率較差，水驅(qū)采收率較低，提高石油采收率的研究和開發(fā)早在20世紀50年代初就開始了，最初的研究集中于提高水驅(qū)油波及效率以及微生物采油。大慶油田發(fā)現(xiàn)后，在當(dāng)時的北京石油學(xué)院（中國石油大學(xué)前身）成立了石油開發(fā)研究室，專門從事提高石油采收率、物理化學(xué)滲流、剩余油測試和油田開發(fā)研究。先后在大慶油田、克拉瑪依油田和勝利勝坨油田進行了注稠化水，在玉門油田和克拉瑪依油田注泡沫，在克拉瑪依油田注微生物（以糖蜜為碳源的串明珠菌），在大慶油田注膠束的現(xiàn)場先導(dǎo)試驗，隨后又在克拉瑪依油田黑油山油礦和勝坨油田進行了火燒油層的現(xiàn)場實驗。20世紀80年代，石油工業(yè)部逐漸將提高石油采收率研究和技術(shù)開發(fā)納入國家重點科研攻關(guān)研究計劃；北京石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院和各大油田先后建立了提高石油采收率研究實體。國家科委先后組織實施了“攀登B”和“973”大幅度提高石油采收率研究項目，由油田、大學(xué)和科學(xué)研究單位等機構(gòu)進行合作研究，這項事業(yè)有了較大的發(fā)展。90年代，在注稠化水研究的基礎(chǔ)上，部分水解聚丙烯酰胺（PHPAM）驅(qū)采油有了較快的發(fā)展。當(dāng)解決了高純度單體合成和噴霧固粉成型的問題等技術(shù)關(guān)鍵之后，在大慶建立了全球最大產(chǎn)能的聚丙烯酰胺（年產(chǎn)量5×10 4 t）合成工廠，開始進行不同規(guī)模的注PHPAM溶液的先導(dǎo)和擴大試驗，并采取了聚合物驅(qū)采油商業(yè)規(guī)模的措施，使大慶油田利用提高石油采收率技術(shù)后產(chǎn)量已達1100×10 4 t/a的規(guī)模。在大港、勝利、遼河、河南和克拉瑪依油田的聚合物驅(qū)采油也具有了一定的生產(chǎn)規(guī)模。PHPAM用作油田控制產(chǎn)水率、穩(wěn)定油井產(chǎn)量的調(diào)剖劑和油層深部調(diào)整液流方向的技術(shù)措施，無論在理論研究和油田應(yīng)用上都取得了很大的進展。黃胞膠用作驅(qū)油劑的研究始于20世紀80年代末期，在成功開發(fā)了黃單孢菌株（黃胞膠）和進行中試發(fā)酵的基礎(chǔ)上，開展了油田應(yīng)用研究并在孤東油田進行了成功的先導(dǎo)實驗，利用黃胞膠凝膠進行水井調(diào)剖和油井堵水也獲得了成功，在此基礎(chǔ)上建起了多家能夠生產(chǎn)固粉和發(fā)酵液的工廠，產(chǎn)能達到1000t/a以上。與此同時，高分子量聚合物和新型聚合物的分子設(shè)計與合成以及溶液性質(zhì)的研究也有了新的進展。表面活性劑驅(qū)和多元復(fù)合驅(qū)在理論研究上，特別是表面活性劑驅(qū)油體系溶液性質(zhì)研究上取得了一系列新的研究成果，發(fā)展了表面活性劑—堿—聚合物（surfactant-alkaline-polymer，SAP）三元復(fù)合驅(qū)和堿—聚合物（alkaline-polymer，AP）二元復(fù)合驅(qū)等技術(shù)，使得表面活性劑的用量降低了一個數(shù)量級以上，產(chǎn)品研制和生產(chǎn)技術(shù)也有了新的進步。在此基礎(chǔ)上，先后在大慶、遼河、勝利、玉門和克拉瑪依等油田進行了微乳液、表面活性劑、二元（AP）復(fù)合驅(qū)和三元（SAP）復(fù)合驅(qū)的先導(dǎo)和擴大試驗。微生物驅(qū)先后開發(fā)了外源菌、內(nèi)源菌和以糖蜜或烴為唯一碳源的菌株并進行了其驅(qū)油機理的研究，還在吉林、大港、大慶等油田開展了一定規(guī)模的單井吞吐和驅(qū)油試驗。中國稠油儲量十分豐富，熱力采油的研究開展很早且發(fā)展很快，早在20世紀60年代就在克拉瑪依黑油山和勝利油田的勝坨油藏進行了火燒油層的先導(dǎo)試驗，已經(jīng)研制成功井深1500m的點火技術(shù)，蒸汽吞吐開采稠油技術(shù)已經(jīng)成為商業(yè)生產(chǎn)措施，并進行了不同規(guī)模的蒸汽驅(qū)的油田試驗，熱力采油的生產(chǎn)規(guī)模達到了1100×10 4 t/a（見熱力采油）。最近幾年，隨著中國西部天然氣田和輕質(zhì)油油田的發(fā)現(xiàn)，烴混相驅(qū)的理論研究和油田試驗也有了很大進展，在吐哈油田進行了烴混相驅(qū)的先導(dǎo)試驗，還在華北油田、江蘇油田、中原油田和大慶油田先后進行了氣體吞吐和驅(qū)替的先導(dǎo)試驗探索。目前，聚合物驅(qū)油技術(shù)從可行性研究、溶液性質(zhì)研究、物理和數(shù)值模擬預(yù)測、產(chǎn)品生產(chǎn)、工程設(shè)計和施工、污水處理到技術(shù)經(jīng)濟評價等已積累了一整套的經(jīng)驗；熱力采油技術(shù)特別是蒸汽吞吐和驅(qū)替趨于完善。但表面活性劑驅(qū)油理論和技術(shù)處于發(fā)展階段，微生物采油和氣混相驅(qū)正在積極探索。同時，為了部署和規(guī)劃全國油田整體提高石油采收率，中國石油天然氣總公司于20世紀90年代初期和末期對全國有代表性的120多個油藏和區(qū)塊進行了提高石油采收率可行性調(diào)查和評價，對其適應(yīng)的技術(shù)方法應(yīng)用簡化的篩選數(shù)值模擬進行了計算和分類，為規(guī)劃全國油田提高石油采收率的研究和實施提供了科學(xué)依據(jù)。
研究內(nèi)容
提高石油采收率是一項邊沿科學(xué)技術(shù)，它綜合了油藏工程、石油地質(zhì)、物理化學(xué)、有機化學(xué)、高分子化學(xué)和物理、熱力學(xué)、微生物學(xué)、滲流力學(xué)以及計算科學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)。這一技術(shù)門類包含的主要研究內(nèi)容為：（1）油藏精細描述及水驅(qū)后剩余油的研究、油層巖石及多孔介質(zhì)內(nèi)流體的物理化學(xué)性質(zhì)的變化及其規(guī)律，為提高采收率方案的注采部署及動態(tài)觀察和控制提供依據(jù)。剩余油測試與分布研究宏觀水洗狀況、微觀孔隙中油水存在狀況及其分布，以便根據(jù)驅(qū)油機理選擇驅(qū)油方法；（2）驅(qū)油劑的分子設(shè)計和合成工藝的研究，為油田提供適合的高效率的并且價格低廉的穩(wěn)定工業(yè)產(chǎn)品；（3）驅(qū)油劑溶液物理化學(xué)性質(zhì)是化學(xué)劑驅(qū)油成功的關(guān)鍵，包括驅(qū)油劑之間的相互作用和配伍及其溶液的物理、化學(xué)和生物作用下的穩(wěn)定性，流變學(xué)特性、表面和界面動力學(xué)，界面電性、同油層流體和油層巖石的相互作用的研究等；（4）通過油層物理實驗和物理模擬進行油層條件下驅(qū)油劑在多孔介質(zhì)內(nèi)驅(qū)油和流動狀態(tài)模擬研究，評價和預(yù)測驅(qū)油效率，進行驅(qū)油劑配方的優(yōu)選；（5）數(shù)學(xué)模擬預(yù)測，根據(jù)油藏精細描述、驅(qū)油機理、室內(nèi)油層物理實驗和溶液性質(zhì)研究得到的數(shù)據(jù)和參數(shù)建立數(shù)學(xué)方程和油藏數(shù)學(xué)模型，采用相應(yīng)的解析方法對所建立的模擬器進行運算，預(yù)測驅(qū)油動態(tài)和驅(qū)油效果；（6）油田地質(zhì)和工程技術(shù)研究，設(shè)計油田現(xiàn)場實施工藝程序、流程和方法，包括現(xiàn)場開發(fā)、現(xiàn)狀分析、井網(wǎng)設(shè)計、開發(fā)過程歷史擬合、注入方案設(shè)計、現(xiàn)場注入工藝流程和生產(chǎn)動態(tài)檢測方法和實施細則；（7）環(huán)境保護研究，包括油層內(nèi)和地面的污染防護，注入水水質(zhì)要求和實現(xiàn)的技術(shù)方法、生產(chǎn)污水的治理和再利用循環(huán)；（8）風(fēng)險分析和經(jīng)濟評價，在方案進行前對項目進行常規(guī)的風(fēng)險評估和研究，在方案實施后根據(jù)取得的資料對項目進行技術(shù)和經(jīng)濟的最終評價，提出能否進行擴大試驗或工業(yè)試驗的建議。
由于提高石油采收率具有高風(fēng)險和高投資的特點，因此，一項提高石油采收率項目必須經(jīng)過上述各項研究，然后在油田依次進行現(xiàn)場先導(dǎo)試驗、油田擴大實驗、工業(yè)擴大試驗直至最后商業(yè)性推廣應(yīng)用等環(huán)節(jié)，才能形成一項商業(yè)性技術(shù)措施。
研究方法
從傳統(tǒng)意義上講，除注水保持油藏壓力以外，作為油田應(yīng)用的提高石油采收率主要技術(shù)如圖所列舉。其中包括：（1）化學(xué)驅(qū)油技術(shù)（表面活性劑驅(qū)、聚合物驅(qū)、 堿水驅(qū)、 泡沫驅(qū)、化學(xué)復(fù)合驅(qū)等）；（2）氣混相和非 混相驅(qū)油技術(shù)（烴混相驅(qū)、二氧化碳驅(qū)、氮氣驅(qū)、 煙道氣驅(qū)、非混相氣驅(qū)、氣水交替驅(qū)和混氣水驅(qū)等）；（3）熱力采油技術(shù)（蒸汽驅(qū)、蒸汽吞吐、熱水驅(qū)、火燒油層等）；（4）微生物采油技術(shù)（微生物驅(qū)、微生物吞吐等）；（5）物理采油技術(shù)（波動采油技術(shù)、注磁化水驅(qū)油等）；（6）特殊油田開采技術(shù)（露天開采等）。從廣義上講，還包括油井層內(nèi)深部堵水、水井調(diào)整吸水剖面和油層深部改變水流方向、增加滲濾面積的水平井技術(shù)等也常列入油田提高石油采收率（或改善石油采收率）技術(shù)范圍。
提高石油采收率各種方法分類 框圖
展望
就提高石油采收率的驅(qū)油技術(shù)而言，各種方法的技術(shù)效果潛力如表所示，它們都具有很好的應(yīng)用前景。但是，與注水采油相比，各種提高石油采收率技術(shù)仍處于發(fā)展中的技術(shù)門類，要形成油田廣泛應(yīng)用的成熟生產(chǎn)措施還要走相當(dāng)長的路程：（1）需要進行油藏精細研究和描述，發(fā)展微觀剩余油探測技術(shù)，以掌握剩余油分布規(guī)律；（2）需要研究水驅(qū)后油層及流體物理化學(xué)性質(zhì)變化規(guī)律；（3）需要進行基礎(chǔ)性的理論研究和機理研究，以掌握巖石多孔介質(zhì)中 多相流規(guī)律，包括，二次采油后油層剩余油形成機理、巖石多孔介質(zhì)中的界面物理化學(xué)（界面現(xiàn)象、界面分子熱力學(xué)和界面動力學(xué)等）、微觀 多相滲流力學(xué)和物理化學(xué)滲流力學(xué)、分散體系溶液分子動力學(xué)等；（4）需要開發(fā)、設(shè)計和合成高效廉價的各種驅(qū)油劑（其中包括生物化學(xué)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用），特殊條件下使用的驅(qū)油劑如耐高溫驅(qū)油劑、耐鹽驅(qū)油劑等，并具有形成規(guī)模生產(chǎn)的能力；（5）開展多學(xué)科的綜合研究，開發(fā)新型的提高石油采收率技術(shù)；（6）需要進行油層內(nèi)和地面環(huán)境的保護，開發(fā)防范油層和地面 環(huán)境污染技術(shù)；（7）預(yù)測和風(fēng)險研究，包括各種數(shù)值模擬預(yù)測模型和相應(yīng)的軟件、技術(shù)和經(jīng)濟評價模型和相應(yīng)的軟件等。就目前研究發(fā)展的趨勢而言，上述問題的研究進展會使得提高石油采收率技術(shù)進一步成熟，將油田（商業(yè)開采范圍）最終采收率達到OOIP的60%左右，即在水驅(qū)采油（二次采油）后石油采收率再增加OOIP的20%以上是可能的。
提高石油采收率各種方法的潛力數(shù)據(jù)
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