《提高采收率原理》教学大纲

1、提高采收率原理教学大纲一、课程基本信息1、课程英文名称：Enhanced Oil Recovery2、课程类别：专业课程3、课程学时：总学时32，实验学时4。4、学 分：25、先修课程：油层物理、渗流力学、物理化学6、适用专业：石油工程、海洋石油工程、油田化学7、大纲执笔：石油工程教研室 王健8、大纲审批：石油工程学院学术委员会9、制定（修订）时间：2006.11二、课程的目的与任务提高采收率原理是石油工程专业（采油、油藏模块）本科生的专业必修课程，其目的是让学生了解和掌握各种提高采收率方法的基础知识、基本驱油原理、复杂驱油理论、各EOR方法的适用条件、矿场应用现状、存在的问题、解决问题的主要

2、思路及技术研究发展方向等，为将来从事提高采收率方向的实际工作和科学研究打下坚实的基础。由于我国油田普遍处于高含水阶段，产量递减速度快，提高采收率技术是一项十分必要和紧迫的研究课题。石油工程专业有相当多的毕业生将从事与提高采收率方向相关的具体工作。该课程的开设对于培养石油工程专业的复合型、实用型人才具有重要意义。三、课程的基本要求要求选修者分别对以提高波及效率为主和以提高洗油效率为主的各种方法的原理、室内评价方法、适用条件等加以掌握，为此要求对油层物理学、高分子化学、表面化学、胶体化学、传热学等基础学科有较深了解。四、教学内容、要求及学时分配（一）理论教学：按层次结构列出知识点条目，知识点的简要

3、说明，知识点的教学要求，重点、难点，教学时数及其所用时间等。绪论（1学时）要求：了解一、二、三次采油、EOR、IOR、ASR等有关原油采收率的基本概念，了解提高采收率技术的发展历史及应用状况，大致知道各种提高采收率技术的发展背景、适用条件。1. 一次采油(Primary Oil Recovery)2. 二次采油(Secondary Recovery Process)l 我国水驱油(二次采油)面临的挑战l 水驱油采收率低的主要原因3. 三次采油(Tertiary Recovery)4. 提高采收率Enhanced Oil Recovery （EOR）5. 提高采收率EOR分类6. 中国提高采收率

4、方法的潜力分析重点：提高采收率技术的发展历史及应用状况。难点：学生对石油工程专业基础知识的掌握的程度。第一章：水驱油采收率（3学时）要求：掌握油田进行注水开发的目的、水驱油时宏观剩余油、微观残余油的形成机理及分布；通过分析残余油滴在微观毛管中的受力，得出它的启动、运移条件，进而掌握提高微观驱油效率的途径；通过分析粘性指进和舌进的形成机理，得出流度控制、稳定驱替前沿、提高体积波及效率的方法；综合分析掌握影响水驱采收率的因素。1. 油藏排驱过程中的力l 毛管力l 粘滞力2. 微观水驱油机理Microscopic Displacement of Fluids in a Reservoir3. 宏观水

5、驱油机理Macroscopic Displacement of Fluids in a Reservoir4. 水驱油采收率分析l 波及效率Es（Sweep Efficiency）l 驱油效率ED （Displacement Efficiency）5. 提高水驱油采收率的途径l 影响水驱油采收率的因素l 毛管数与残余油、采收率的关系l 提高水驱油采收率的途径重点：水驱剩余油、残余油的形成机理。难点：剩余油、残余油的形成过程分析，毛管数的概念及物理意义。第二章：聚合物驱（8学时）要求：掌握驱油用聚合物应具备的基本性质，能分析各因素对聚合物溶液粘度的影响规律，熟练掌握聚合物溶液的流变性、聚合物溶液

6、驱油时控制流度的机理、在孔隙介质中的流动特征（吸附、滞留和不可入孔隙体积）、阻力系数、残余阻力系数、有效粘度的物理意义及测定原理，熟悉聚合物室内评价方法，知道聚合物驱的适用条件，了解聚合物驱的方案设计、工艺过程、监测手段、效果评价方法。掌握化学调剖的原理、设计方法及效果评价方法。掌握聚合物弱凝胶调驱技术和聚合物本体凝胶的调剖堵水技术。1. 驱油用聚合物及其水溶液性质l 驱油用聚合物(Polymer)l 聚合物(HPAM)的分子结构与性能l 聚合物溶液的配制l 聚合物溶液性质2. 聚合物溶液的流变性(Rheological Properties)3. 聚合物溶液在孔隙介质中的流变性4. 聚合物溶

7、液在孔隙介质中的流动特征l 滞留(Retention)l 不可入孔隙体积（IPV）l 聚合物溶液的过滤性（filterability）l 有效粘度mef(effective viscosity)l 残余阻力系数FRR（residual resistance factor）l 阻力系数FR（resistance factor）l 粘弹效应系数Rve(viscoelastic effect factor)5. 聚合物驱油机理6. 聚合物驱室内评价与设计7. 交联聚合物驱与调剖堵水技术重点：驱油用聚合物应具有的基本性能，聚合物溶液在孔隙介质中的流动特征，聚合物驱应用评价技术等。难点：聚合物溶液的流变

8、性、在孔隙介质中的流动特征。第三章：表面活性剂驱（6学时）要求：掌握驱油用表面活性剂应具备的基本性质，熟练掌握表面活性剂溶液与原油之间的界面特性、微乳液的组成与性质、室内评价方法与手段、驱油过程中表面活性剂的损失与拟制方法，活性水驱与微乳液驱的驱油机理，了解活性水驱与微乳液驱的设计思路与适用条件。1. 驱油用表面活性剂2. 微乳液特性l 微乳液基本组成及特性l 微乳液的相态特性(Phase Behavior)3. 微乳液驱油机理Mechanisms of Micro-emulsion Displacementl 部分混相驱（Partial Miscible Flooding ）l 就地非混相排

9、驱l 就地混相排驱4. 微乳液驱油采收率5. 活性水驱重点：表面活性剂的室内评价体系与评价方法难点：用拟三元相图分析微乳液驱的驱油机理第四章：碱水驱（1学时）要求：掌握碱水驱提高采收率的机理，了解驱油用碱剂应具备的基本性质及安全知识，熟练掌握碱性水溶液与原油之间的动态界面张力特征、碱耗的评价方法、碱水驱的应用条件。1. 驱油用碱剂2. 碱水驱机理3. 碱与储层的相互作用重点：碱性水溶液与原油之间的动态界面张力特性及碱耗机理难点：碱使岩石润湿性改变在提高驱油率中的作用第五章、复合驱（2学时）要求：掌握三元复合驱（碱、表活剂、聚合物三元复合驱）中的协同机理，掌握碱、表活剂、聚合物三元复合驱油体系的

10、性能及其在驱油过程中的协同效应，了解各自的适用条件。1. 复合驱概述2. 复合驱过程中的物理化学作用3. ASP三元复合驱室内评价技术重点：碱、表活剂、聚合物三元复合驱油体系的性能。难点：三元复合驱油体系的协同效应表征方法。第六章：互溶驱替理论（2学时）要求：了解化学驱过程中的吸附、化学反应和扩散弥散等物理化学作用的基本现象、产生原因、量化模型; 掌握互溶驱替的基本概念、理想互溶驱替渗流方程的推导、方程中各项的物理意义; 能够用理想的弥散渗流理论分析化学驱过程中的浓度变化规律、求取扩散弥散系数; 掌握聚合物驱浓度剖面模型的分析计算方法。1. 理想互溶驱替理论 2. 考虑吸附和化学反应作用的互溶

11、驱替理论3. 考虑粘度差异的互溶驱替理论4. 化学驱浓度剖面模型分析重点：弥散渗流方程的建立与求解。 难点：弥散渗流理论方程的建立、聚合物驱浓度剖面模型。第七章：气体混相驱（6学时）要求：掌握混相、非混相、一次接触混相、多级接触混相等基本概念，掌握汽化气驱、富气驱的混相机理与实现混相驱的条件，掌握MMP的意义及室内测定方法与预测方法，了解注气过程中固溶物的沉积条件与预防措施。掌握气体混相驱的适用条件。1. 基本概念l 用于混相驱的气体l 混相驱的种类2. CO2/原油体系性质与相态l CO2/原油体系性质l CO2 /原油体系相态l CO2/原油体系与CH4/原油体系对比3. 混相驱机理l 一

12、次接触混相驱机理l 凝析式多次接触混相驱机理l 蒸发式多次接触混相驱机理4. 混相条件的确定方法l 最低混相压力（Minimum Miscibility Pressure）l MMP压力的确定方法5. CO2驱的流度控制方法l CO2驱的流度比及平面波及l CO2的垂向波及效率l 流度控制水气交替注入（Water-alternating-gas, WAG）6. 混相驱现场应用重点：汽化气驱、富气驱的混相机理，MMP的室内测定方法与预测方法。难点：CO2对原油中烃类组分的抽提作用。第八章：热力采油（2学时）要求：掌握稠油的粘温特性，加热油层的热载体应具备的性质。掌握各种热采过程中的传热计算方法，

13、热损失的计算方法等，了解蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层的驱油机理、实施工艺过程和各自的适用条件。1. 稠油特性l 稠油的分类标准l 我国稠油的主要特点l 稠油的粘温曲线2. 注热载体的选择l 汽化潜热l 过热蒸汽3. 注蒸汽过程中的热损l 地面热损失l 井筒热损失4. 油层注蒸汽加热5. 蒸汽吞吐（Puff and Huff, Steam Stimulation, Cyclic Steam Injection ）6. 蒸汽驱（Steamdrive, Steamflooding）7. 火烧油层（In-situ combustion）重点：热采过程中的传热计算方法难点：各种传热模型的应用条件第九章：微

14、生物采油（选修，2学时）要求：掌握微生物采油机理及微生物在油层条件下的生存、繁殖、代谢及运移条件，掌握微生物采油的各种应用方式及其相应的微生物筛选方法。1. 油层微生物2. 微生物采油机理与筛选3. 微生物采油应用重点：微生物在油层中的作用机理难点：不同微生物在油藏中的适应性（二）实验教学（4学时）1、实验课的目的及要求本实验属提高采收率原理课程所开实验。要求学生掌握以提高波及效率为主的聚合物驱油体系和以提高洗油效率为主的微乳液驱油体系的室内配制方法、实验现象、在孔隙介质中的流动规律等。加深对化学驱提高采收率机理的认识，为今后从事石油开采及相关学科的研究奠定坚实的基础。通过实验使学生了解聚合物

15、和微乳液室内评价仪器、设备名称、流程、测试操作方法; 掌握聚合物溶液的流变性、聚合物溶液驱油时控制流度的机理; 掌握阻力系数、残余阻力系数、有效粘度的物理意义及测定原理、影响因素; 掌握微乳液的组成、室内配制方法、乳化过程、增溶效果、表面活性剂驱油体系与原油的界面及动态界面张力、驱油适用条件等。2、实验内容和占用学时的具体分配（1）、聚合物驱阻力系数、残余阻力系数的测定 2学时 综合型 1）实验目的加深对聚合物溶液在孔隙介质中的流动特征的理解，加深对聚合物溶液降低驱替相流度、稳定排驱前缘、降低高渗透孔隙渗透率、提高波及效率机理的理解。熟悉驱油用聚合物溶液室内流动实验评价方法和测定原理。掌握聚合

16、物溶液配制方法，不用流速下聚合物溶液阻力系数和残余阻力系数的测定方法（3-5个流速）; 2）实验仪器设备恒速流程设备：阻力系数测定装置、微量平流泵（流量范围1-1000ml/h）、岩芯夹持器、中间容器、精密压力表、微流量测定仪、旋转粘度计、电子天平、搅拌器。恒压流程设备：阻力系数测定装置、氮气瓶及调压装置、岩芯夹持器，中间容器、精密压力表、微流量测定仪、旋转粘度计、电子天平、搅拌器。（2）、微乳液配制及性质测定 2学时 综合型1）实验目的熟练掌握微乳液的组成成份，加深对表面活性剂驱界面及降低界面张力概念的理解，加深对表面活性剂驱乳化过程、增溶效果的理解，熟悉驱油用表面活性剂的相态评价方法。配制出完整的微乳液相态体系（+型微乳液），即得出含盐量对微乳液相态的影响曲线，计算表面活性剂的增溶参数，掌握含盐量对微乳液相态的影响规律。 2）实验仪器设备具塞量筒（10-25ml）、烧杯、恒温水浴、移液管、搅拌器、鼓风电热干燥箱、低速离心机。3、实验课考核方法学生分组在实验教师的指导下完成实验，提交实验报告，进行考核。五、考试考核办法1、每次课后布置习题或思考题，计入平时成绩。2、上课提问，计入平时成绩。3、不定期在课堂测