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