定义演化
油田开发的不同阶段，提高采收率使用的技术内容不同。在油田开发初期，为了充分利用天然能量，实施合理的布井方案和控制生产工艺的条件，以提高石油采收率（见油气田开发方案设计、生产压差）。在油田天然能量衰竭后进入补充能量开发阶段，增加和补充油藏压力向油层中注水、注气来提高石油采收率；20世纪90年代后，在有些文献中将油井深部堵水、水井调整吸水剖面、改变水流方向以及增加渗滤面积的水平井技术等也划入这一范围，称为改善石油采收率（improved recovery；improved oil recovery，IOR）。在油田补充能量（注水、注气）开采后期，注入水（或气）不能够进一步驱出石油，从而油田综合产水率急剧上升，在达到经济极限以后（油田综合含水率达95%～98%），为了开采水驱后剩余油（岩石微观孔隙介质中毛管力滞留油滴、岩石骨架表面黏附油膜和油斑以及驱替水没有波及的油等），采用注入各种化学剂如碱水、高分子聚合物溶液和表面活性剂水溶液（见化学剂驱油）等、注入混相或非混相气体（见注气混相驱）、注入热水或蒸汽（见热力采油）、石油微生物（见微生物采油方法）以及实施其他物理或物理化学的采油方法，称为三次采油。对于稠油油藏，为了增加地层原油的流动能力，在油田开发初期（或注水以后）即采用注入热水、蒸汽或火烧油层（见热力采油）的方法，提高石油采收率，这种措施贯穿于油田自开发到枯竭的全过程。
在中国，大多数已开发油田采取早期注水开发的技术政策，各种提高石油采收率的措施大都是在油田产水率没有达到经济极限以前实施的，因此，提高石油采收率的技术范围术语没有明显的演化过程。不过，目前通常将除注水、注气保持油藏压力以外的各种驱油方法统称为“提高石油采收率”，所谓“三次采油”术语，只是“提高石油采收率”的俗称，并不是严格意义上的“三次采油”（tertiary oil recovery）。
石油开采的条件和环境比较特殊，许多油田利用油藏天然能量（见一次采油）和人工补充能量（油藏注水、注气等）（见二次采油）能够采出的油量只占油藏原始石油地质储量的30%～40%左右。中国已开发油田水驱采收率据推算约为32.2%（OOIP，2003年资料），即大约三分之二的原油不能使用常规的方法采出而滞留于油藏中，由此可见，不仅一次和二次采油阶段需要开发相应的提高采收率技术以使其有较高的采收率，而三次采油阶段油田更具有提高石油采收率的巨大潜力。由于石油是不可再生的战略能源，研究和开发提高石油采收率的新技术特别是提高水驱后剩余油的采出程度对于充分利用天然能源具有巨大的意义。
发展历史
自20世纪初乃至油田开发初期，人们就致力于提高石油采收率的基本理论和应用技术的研究和开发，特别是许多油田开发进入到中后期之后，由于油田综合含水率大幅度上升，油产量明显下降，加之20世纪中期国际油价上涨的刺激以及石油作为不可再生的战略物资地位，许多产油大国的政府主管部门开始将其列入研究专项，油田经营者开始加大对提高石油采收率研究的投入，于是，越来越多的石油公司以及大学、研究所等成立了专门的研究机构。
美国能源部（DOE）设立了专项研究基金，石油工程师协会（SPE）发行了《提高石油采收率》（《Enhanced Oil Recovery》）周刊（公报）并每两年举行EOR（或IOR）专题国际会议。欧洲共同体每两年举办一届“欧洲提高石油采收率讨论会”。同时，一些权威学术团体如美国化学工程学会（AICHE）、国际界面化学协会（International Interface Chemistry Society）等举办的学术会议设立了有关提高石油采收率的专题研究分会。
苏联全苏石油研究所（ВНИЙ）制定了详尽的研究计划，尤其在微观剩余油机理、物理化学渗流、驱油技术（特别是碱驱、内源菌微生物采油和非离子表面活性剂驱等）诸方面的研究很有独创性。技术的迅速发展使得许多油田进行了不同规模的化学驱和微生物采油的油田现场实验。与化学驱相比，注气混相驱发展较快，特别是二氧化碳混相驱，在美国由于具有丰富的天然二氧化碳资源，该项技术已成为重要的生产技术措施。热力采油在南美（如委内瑞拉）和北美（如加拿大）稠油油田的开发中已成为不可取代的生产手段。提高石油采收率不仅在理论上，而且在实践上都有了全面的发展，逐渐形成一项系统的技术。
在中国，油田大都是陆相沉积，油层非均质较为严重（见石油开发地质学），波及效率较差，水驱采收率较低，提高石油采收率的研究和开发早在20世纪50年代初就开始了，最初的研究集中于提高水驱油波及效率以及微生物采油。大庆油田发现后，在当时的北京石油学院（中国石油大学前身）成立了石油开发研究室，专门从事提高石油采收率、物理化学渗流、剩余油测试和油田开发研究。先后在大庆油田、克拉玛依油田和胜利胜坨油田进行了注稠化水，在玉门油田和克拉玛依油田注泡沫，在克拉玛依油田注微生物（以糖蜜为碳源的串明珠菌），在大庆油田注胶束的现场先导试验，随后又在克拉玛依油田黑油山油矿和胜坨油田进行了火烧油层的现场实验。20世纪80年代，石油工业部逐渐将提高石油采收率研究和技术开发纳入国家重点科研攻关研究计划；北京石油勘探开发科学研究院和各大油田先后建立了提高石油采收率研究实体。国家科委先后组织实施了“攀登B”和“973”大幅度提高石油采收率研究项目，由油田、大学和科学研究单位等机构进行合作研究，这项事业有了较大的发展。90年代，在注稠化水研究的基础上，部分水解聚丙烯酰胺（PHPAM）驱采油有了较快的发展。当解决了高纯度单体合成和喷雾固粉成型的问题等技术关键之后，在大庆建立了全球最大产能的聚丙烯酰胺（年产量5×10 4 t）合成工厂，开始进行不同规模的注PHPAM溶液的先导和扩大试验，并采取了聚合物驱采油商业规模的措施，使大庆油田利用提高石油采收率技术后产量已达1100×10 4 t/a的规模。在大港、胜利、辽河、河南和克拉玛依油田的聚合物驱采油也具有了一定的生产规模。PHPAM用作油田控制产水率、稳定油井产量的调剖剂和油层深部调整液流方向的技术措施，无论在理论研究和油田应用上都取得了很大的进展。黄胞胶用作驱油剂的研究始于20世纪80年代末期，在成功开发了黄单孢菌株（黄胞胶）和进行中试发酵的基础上，开展了油田应用研究并在孤东油田进行了成功的先导实验，利用黄胞胶凝胶进行水井调剖和油井堵水也获得了成功，在此基础上建起了多家能够生产固粉和发酵液的工厂，产能达到1000t/a以上。与此同时，高分子量聚合物和新型聚合物的分子设计与合成以及溶液性质的研究也有了新的进展。表面活性剂驱和多元复合驱在理论研究上，特别是表面活性剂驱油体系溶液性质研究上取得了一系列新的研究成果，发展了表面活性剂—碱—聚合物（surfactant-alkaline-polymer，SAP）三元复合驱和碱—聚合物（alkaline-polymer，AP）二元复合驱等技术，使得表面活性剂的用量降低了一个数量级以上，产品研制和生产技术也有了新的进步。在此基础上，先后在大庆、辽河、胜利、玉门和克拉玛依等油田进行了微乳液、表面活性剂、二元（AP）复合驱和三元（SAP）复合驱的先导和扩大试验。微生物驱先后开发了外源菌、内源菌和以糖蜜或烃为唯一碳源的菌株并进行了其驱油机理的研究，还在吉林、大港、大庆等油田开展了一定规模的单井吞吐和驱油试验。中国稠油储量十分丰富，热力采油的研究开展很早且发展很快，早在20世纪60年代就在克拉玛依黑油山和胜利油田的胜坨油藏进行了火烧油层的先导试验，已经研制成功井深1500m的点火技术，蒸汽吞吐开采稠油技术已经成为商业生产措施，并进行了不同规模的蒸汽驱的油田试验，热力采油的生产规模达到了1100×10 4 t/a（见热力采油）。最近几年，随着中国西部天然气田和轻质油油田的发现，烃混相驱的理论研究和油田试验也有了很大进展，在吐哈油田进行了烃混相驱的先导试验，还在华北油田、江苏油田、中原油田和大庆油田先后进行了气体吞吐和驱替的先导试验探索。目前，聚合物驱油技术从可行性研究、溶液性质研究、物理和数值模拟预测、产品生产、工程设计和施工、污水处理到技术经济评价等已积累了一整套的经验；热力采油技术特别是蒸汽吞吐和驱替趋于完善。但表面活性剂驱油理论和技术处于发展阶段，微生物采油和气混相驱正在积极探索。同时，为了部署和规划全国油田整体提高石油采收率，中国石油天然气总公司于20世纪90年代初期和末期对全国有代表性的120多个油藏和区块进行了提高石油采收率可行性调查和评价，对其适应的技术方法应用简化的筛选数值模拟进行了计算和分类，为规划全国油田提高石油采收率的研究和实施提供了科学依据。
研究内容
提高石油采收率是一项边沿科学技术，它综合了油藏工程、石油地质、物理化学、有机化学、高分子化学和物理、热力学、微生物学、渗流力学以及计算科学等基础科学。这一技术门类包含的主要研究内容为：（1）油藏精细描述及水驱后剩余油的研究、油层岩石及多孔介质内流体的物理化学性质的变化及其规律，为提高采收率方案的注采部署及动态观察和控制提供依据。剩余油测试与分布研究宏观水洗状况、微观孔隙中油水存在状况及其分布，以便根据驱油机理选择驱油方法；（2）驱油剂的分子设计和合成工艺的研究，为油田提供适合的高效率的并且价格低廉的稳定工业产品；（3）驱油剂溶液物理化学性质是化学剂驱油成功的关键，包括驱油剂之间的相互作用和配伍及其溶液的物理、化学和生物作用下的稳定性，流变学特性、表面和界面动力学，界面电性、同油层流体和油层岩石的相互作用的研究等；（4）通过油层物理实验和物理模拟进行油层条件下驱油剂在多孔介质内驱油和流动状态模拟研究，评价和预测驱油效率，进行驱油剂配方的优选；（5）数学模拟预测，根据油藏精细描述、驱油机理、室内油层物理实验和溶液性质研究得到的数据和参数建立数学方程和油藏数学模型，采用相应的解析方法对所建立的模拟器进行运算，预测驱油动态和驱油效果；（6）油田地质和工程技术研究，设计油田现场实施工艺程序、流程和方法，包括现场开发、现状分析、井网设计、开发过程历史拟合、注入方案设计、现场注入工艺流程和生产动态检测方法和实施细则；（7）环境保护研究，包括油层内和地面的污染防护，注入水水质要求和实现的技术方法、生产污水的治理和再利用循环；（8）风险分析和经济评价，在方案进行前对项目进行常规的风险评估和研究，在方案实施后根据取得的资料对项目进行技术和经济的最终评价，提出能否进行扩大试验或工业试验的建议。
由于提高石油采收率具有高风险和高投资的特点，因此，一项提高石油采收率项目必须经过上述各项研究，然后在油田依次进行现场先导试验、油田扩大实验、工业扩大试验直至最后商业性推广应用等环节，才能形成一项商业性技术措施。
研究方法
从传统意义上讲，除注水保持油藏压力以外，作为油田应用的提高石油采收率主要技术如图所列举。其中包括：（1）化学驱油技术（表面活性剂驱、聚合物驱、 碱水驱、 泡沫驱、化学复合驱等）；（2）气混相和非 混相驱油技术（烃混相驱、二氧化碳驱、氮气驱、 烟道气驱、非混相气驱、气水交替驱和混气水驱等）；（3）热力采油技术（蒸汽驱、蒸汽吞吐、热水驱、火烧油层等）；（4）微生物采油技术（微生物驱、微生物吞吐等）；（5）物理采油技术（波动采油技术、注磁化水驱油等）；（6）特殊油田开采技术（露天开采等）。从广义上讲，还包括油井层内深部堵水、水井调整吸水剖面和油层深部改变水流方向、增加渗滤面积的水平井技术等也常列入油田提高石油采收率（或改善石油采收率）技术范围。
提高石油采收率各种方法分类 框图
展望
就提高石油采收率的驱油技术而言，各种方法的技术效果潜力如表所示，它们都具有很好的应用前景。但是，与注水采油相比，各种提高石油采收率技术仍处于发展中的技术门类，要形成油田广泛应用的成熟生产措施还要走相当长的路程：（1）需要进行油藏精细研究和描述，发展微观剩余油探测技术，以掌握剩余油分布规律；（2）需要研究水驱后油层及流体物理化学性质变化规律；（3）需要进行基础性的理论研究和机理研究，以掌握岩石多孔介质中 多相流规律，包括，二次采油后油层剩余油形成机理、岩石多孔介质中的界面物理化学（界面现象、界面分子热力学和界面动力学等）、微观 多相渗流力学和物理化学渗流力学、分散体系溶液分子动力学等；（4）需要开发、设计和合成高效廉价的各种驱油剂（其中包括生物化学技术的开发和应用），特殊条件下使用的驱油剂如耐高温驱油剂、耐盐驱油剂等，并具有形成规模生产的能力；（5）开展多学科的综合研究，开发新型的提高石油采收率技术；（6）需要进行油层内和地面环境的保护，开发防范油层和地面 环境污染技术；（7）预测和风险研究，包括各种数值模拟预测模型和相应的软件、技术和经济评价模型和相应的软件等。就目前研究发展的趋势而言，上述问题的研究进展会使得提高石油采收率技术进一步成熟，将油田（商业开采范围）最终采收率达到OOIP的60%左右，即在水驱采油（二次采油）后石油采收率再增加OOIP的20%以上是可能的。
提高石油采收率各种方法的潜力数据
（本文转自百科动态）
China
English
