第3-10章高能氣體壓裂技術

第三章高能氣體壓裂內(nèi)容提要高能氣體壓裂原理高能氣體發(fā)生器高能氣體壓裂設計高能氣體壓裂施工工藝1常規(guī)壓裂工藝的不足？高能氣體壓裂：又稱燃爆壓裂，就是利用脈沖加載并控制壓力的上升速度，使迅速釋放的高溫高壓氣體在井筒附近壓開多方位的徑向裂縫，溝通儲層中的天然裂縫，達到增產(chǎn)目的工藝。發(fā)展歷程：美國，上世紀70、80年代，技術儲備；前蘇聯(lián)，60年代，規(guī)模2000井次/年；中國，西安石油學院，累計600余井次。2&1高能氣體壓裂原理一、壓裂方法對比壓裂方法爆炸壓裂水力壓裂高能氣體壓裂1.傳壓介質(zhì)及動力來源2.壓力特征33.裂縫特征44.對比壓裂類型升壓時間/s峰值壓力/MPa作用時間/s裂縫范圍/m裂縫形態(tài)傳壓介質(zhì)壓力來源爆炸壓裂10-7~10-6>10410-7~10-610-2~10-1井筒周圍的無數(shù)小裂縫高溫高壓氣體炸藥高能氣體壓裂10-310210-2~10-1水力壓裂表1三種壓裂參數(shù)量級對比5二、高能氣體壓裂增產(chǎn)作用1.機械作用造縫作用裂縫不閉合機理：非全部垂直于最小主應力，切應力不為零；巖石塑性變形2.水力作用井內(nèi)液體的振蕩、壓力脈沖的振動作用6壓力周期波的作用：松動堵塞顆粒；毛管的周期性脹縮。3.高溫熱作用作用：熔化井筒附近的石蠟和瀝青，井底原油粘度和表面張力74.化學作用燃氣中CO2，HCl，H2S成分遇水形成的酸液對巖層的作用。三、高能氣體壓裂基本作用特征特征：加載時間0.1~20ms，總作用時間幾百毫秒，縫長<10m；裂縫形態(tài)為徑向多條裂縫體系；加載速率遠低于爆炸壓裂，不破壞井眼和無壓實傷害；8高能氣體壓裂過程：井內(nèi)增壓階段；造縫階段裂縫延伸階段；四、高能氣體壓裂的特點選擇性強；裂縫不受地應力的限制；無需支撐劑；無污染；成本低。9&2

高能氣體發(fā)生器一、氣體發(fā)生器1.有殼氣體發(fā)生器優(yōu)點：安全；成本低；易下井。缺點：裝藥量少。102.無殼氣體發(fā)生器傳輸方法：電纜或油管。點火方式：電或投棒。優(yōu)點：結構更簡單；施工更方便；壓裂效果好。11二、推進劑種類固體推進劑液體推進劑凝膠硝酸甘油炸藥12&3

高能氣體壓裂設計一、高能氣體壓裂適用范圍適合的井層：鉆井和完井污染，射孔后產(chǎn)能低或無產(chǎn)能的井；地層物性較差，但天然裂縫發(fā)育的油氣層；水敏或酸敏性油氣層；措施后而井筒附近堵塞而產(chǎn)量下降的油氣層；地層破裂壓力很高的油氣層；產(chǎn)能低不適宜高成本增產(chǎn)措施的油氣層；不宜進行水力壓裂的底水油氣藏。不適合的井層：顆粒運移嚴重的油氣層；膠結差的油氣層；天然裂縫不發(fā)育的致密地層。13二、高能氣體壓裂設計火藥的燃燒；井內(nèi)氣體的運動；井內(nèi)液體的運動；壓力與時間的關系；擠入裂縫的液體和氣體流量；裂縫幾何尺寸（長、寬）。三、高能氣體壓裂效果預測14&4

高能氣體壓裂施工工藝一、高能氣體壓裂施工工藝1.鋼絲繩起下，水泥塞封堵，地面引燃施工工藝特點：安全可靠；難度大（深井與套管井）；施工麻煩；周期長。適用：低產(chǎn)的裸眼淺井152.電纜起下，液柱壓擋，地面引燃施工工藝特點：設備動用少；施工周期短；安全可靠。適用：中深裸眼井和套管井163.油管傳輸，封隔器加環(huán)壓復合壓擋，撞擊引燃施工工藝特點：施工簡便；可靠性高；安全性高；充分利用燃氣能量。174.三種施工工藝對比項目工藝一工藝二工藝三玻璃鋼外殼金屬外殼井深/m<10001000~20002000~5000<4000耐壓/MPa1010~205545耐溫/℃5080150150完井方式裸眼套管、裸眼套管、裸眼套管井類型生產(chǎn)井、水井、探井生產(chǎn)井、水井、探井生產(chǎn)井、水井、探井生產(chǎn)井、水井、探井、氣井所用主要設備修井機、水泥車、絞車修井機、水泥車、射孔車修井機、水泥車、射孔車修井機、水泥車施工周期/h723~83~812~1618二、高能氣體壓裂測試技術1.靜態(tài)測試—銅柱法測峰值壓力特點：簡單方便；局限性；原理：192.動態(tài)測試（井下壓力—時間測試）井下存儲式p—t測試儀地面直錄式p—t測試儀20&5

高能氣體壓裂應用油田：大慶油田、大港油田、塔里木氣田、長慶氣田、延長油礦、中原油田、玉門油田、新疆油田、遼河油田、江蘇油田、吉林油田油田名稱施工井次/井次有效率/%增產(chǎn)有效期/月單井增產(chǎn)量/t總增產(chǎn)量/t中原1587.55395.323718遼河6785>12476吉林3007018651長慶558971玉門8292.7758.34788表2

高能氣體壓裂應用情況21作業(yè)作業(yè)5：對比水力壓裂和高能氣體壓力的異同。22第四章水力振蕩增產(chǎn)技術內(nèi)容提要水力振蕩的增產(chǎn)原理井下水力振蕩設備、原理及施工工藝井下水力振蕩技術應用23前述儲層改造技術的不足？物理法增產(chǎn)技術：定義優(yōu)點水力振蕩增產(chǎn)技術：以水力振蕩器作為井下震源下至處理層段，地面供液源按一定排量將工作液注入振動器內(nèi)，振動器依靠流經(jīng)它的流體來激勵、產(chǎn)生水力脈沖波，對油層產(chǎn)生作用，實現(xiàn)振動處理油層。24&1增產(chǎn)增注原理一、國外早期研究概況1.前蘇聯(lián)1957年，機理和特征；1961年，首次礦場試驗；1967年，廣泛應用。表1

水力脈沖技術應用情況指標1975年1976年1977年處理井數(shù)（口）152232237成功率（%）87.59092一次作業(yè)增產(chǎn)量（t2

水力脈沖技術應用效果(1977年)地點處理次數(shù)，次成功率(%)總增產(chǎn)量(t)一次處理增產(chǎn)量(t)卡拉達哥83962002224126個巴庫成員458766055列寧10294767272基洛夫78338455阿塞拜疆石油聯(lián)合企業(yè)237923463814626圖1

水力脈沖振動器2.美國1954年，申請專利；機械脈沖振蕩器；二、波的特性物理作用空化作用機械作用熱效應27三、振動波的增產(chǎn)機理1.流體和地層的振動振動加速度和振幅不同油水界面乳化界面相對運動降低油和巖石親和力原油脫離毛細管直徑變化滲流速度增加2.地層巖石應力的變化幾千大氣壓上萬次/s疲勞裂縫283.深穿透能力，疏通油流通道，提高地層滲透率4.原油大分子變?yōu)樾》肿?，具有降粘作?.使石蠟長鏈分子斷鏈，降低固化溫度6.防垢、解堵四、技術應用前景壓裂造縫油井增產(chǎn)降粘降凝防堵清蠟破乳脫水和乳化防垢除垢降低油井含水水井增注提高采收率29&2

井下水力振蕩設備原理及施工工藝一、水力振蕩器的結構及原理頻率4000Hz（穿透20cm）。實際1100~1300Hz30二、水力振蕩工藝原理及適用范圍1.工藝原理把水力振蕩器對準油層，靠地面水泥車把液體轉(zhuǎn)入井下后，通過振蕩器產(chǎn)生高頻脈沖式水流直接噴射油層。312.選井條件地層滲透性較好，因鉆井造成井壁附近后期堵塞的井；地層泥質(zhì)含量較低的井；出砂較輕的井；注水過程因水質(zhì)不合格導致注水能力下降的井；轉(zhuǎn)注后不吸水或吸水差的井；常規(guī)改造過程中，因排液不及時造成近井堵塞的井；稠油井不合適；不適宜高壓低滲油藏。323.工藝方法下施工管柱，工具正對產(chǎn)層頂部，用清水反洗井；水泥車循環(huán)工作液，自上而下每隔0.5~2.0m為1個振蕩點，每點振蕩10~15min，控制泵壓10~15MPa，直到完成全部設計點；清水大排量把井洗凈。施工時根據(jù)情況采用多級振蕩器和相應的工作液等。33三、國內(nèi)水力振動的設備及工藝1.井下震源及工藝流程工作排量0.2~0.6m3/min工作泵壓：0.5~6.5MPa振動頻率：120~320Hz振動幅度：0.45~3MPa地面設備:一臺300泵車、一臺儲液罐車、一部修井機振動管柱:井口、油管、扶正器、振動器342.振動液要求:低密度、低粘度與地層及地層流體生成沉淀不和地層流體乳化不使粘土膨脹類型注入水清水活性水原油復配工作液活性原油3.測試系統(tǒng)35&3

水力振蕩技術應用一、水力振蕩技術應用現(xiàn)狀表3

水力脈沖技術應用現(xiàn)狀油田工藝類型井次有效率/%增產(chǎn)量（增注量）/t大港一廠增注58023929大港一廠增產(chǎn)6大港一廠+化學解堵3681.415883勝利河口增注111001648936二、水力振蕩技術應用效果1.在中、晚期油田應用效果表4

水力振蕩技術增產(chǎn)效果（吉林扶余油田）項目年度施工井數(shù)（口）有效井數(shù)（口）有效率（%）單井增油（t）累計增油(t)有效期（d）單井日增油（t/d）壓裂1993287218763510045450.78酸化19931691056226.84529320.84堵水199336195328.51026580.49振動199315128038570540.70372.在高含水油井中應用效果表5

水力振蕩技術在高含水油井的應用效果廠別井號振動前/振動后有效期（d）累增液（t）累增油（t）日產(chǎn)液（t）日產(chǎn)油（t）含水（%）扶余35-2323.4/3/21.0/1.770.5/47.520294.823-1527.8/5.60.84/1.389.2/76.8825727-2225.5/6.91.0/2.581.9/63.6126165150紅崗14-25.2/9.92.5/3.971.2/60.6165115028417-027.3/7.61.5/3.570.1/53.9176454新立3-24.0/4.83.2/4.820/0172189189雙陽A2-23.9/3.60.3/0.692.3/83.3956638三、脈動注水工藝原理:在現(xiàn)有的偏心注水管柱下，利用注水井的自身能量，通過井下脈沖器長期振動處理油層，使注水井降壓增注。第十二大節(jié)39第五章高壓水射流解堵工藝內(nèi)容提要解堵工具與原理井下水力參數(shù)計算油管伸長量計算自振空化射流理論高壓旋轉(zhuǎn)水射流旋轉(zhuǎn)特性高壓水射流解堵工藝40一、解堵工具和原理工作原理：地面高壓水經(jīng)油管、過濾器、阻尼器，到達射流脈沖發(fā)生器，經(jīng)兩個直噴嘴噴出直接沖擊地層的堵塞物。41沖擊沖擊、旋轉(zhuǎn)射流發(fā)生器每轉(zhuǎn)1周，通過炮眼對地層產(chǎn)生4個脈動沖擊解堵作用高頻水力振蕩沖擊空化超聲波42二、高壓水射流解堵工藝1.選井選層滲透率較高具有一定產(chǎn)能因堵塞污染的減產(chǎn)或停產(chǎn)油水井；地層堵塞污染不易實施酸化等措施的井；地層薄、層段小不能進行其他分層改造的井；地層能力低，酸化后無法排液的井；作為其他措施（壓、酸、注、砂）的預處理工藝。432.施工設備和要求3.施工工藝洗井、壓井、起管柱、探砂面；裝配管柱和工具，下施工管柱；正洗井；配液。反復清洗炮眼；大排量反洗井；起施工管柱，下生產(chǎn)管柱。第十三大節(jié)44第六章井下超聲波增產(chǎn)技術內(nèi)容提要超聲波提高油氣滲流能力的機理超聲波處理油層設備現(xiàn)場應用45發(fā)展:歐美上世紀五六十年代我國上世紀90年代聲波分類次聲波聲波超聲波<20Hz20~20000Hz>20000Hz人可以聽見超聲波的作用振動空化熱作用46一、超聲波處理油層系統(tǒng)&1超聲波處理油層設備組成部分：地面聲波-超聲波發(fā)生機、特種傳輸電纜、井下大功率電聲轉(zhuǎn)換裝置。振蕩信號轉(zhuǎn)換為機械信號聲波1~40Hz，超聲波18~33kHz、電功率10~30kW振蕩信號380V/50Hz47發(fā)生源有效功率30kW；發(fā)生源環(huán)境工作溫度-20℃~40℃；脈沖波頻率1~40Hz；超聲波頻率18~33kHz；電纜下井深度<2000m；換能器直徑55~105mm；換能器耐溫-20℃~150℃；換能器耐壓>30MPa；井下聲場強度10~26kW/m2；系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率>50%。二、主要技術指標48&2現(xiàn)場應用一、玉門油田1.增產(chǎn)效果表3

聲波處理油層增產(chǎn)效果施工單位石油溝白楊河老君廟合計施工井數(shù)（口）1002317成功率(%)100100100有效率(%)85958387累計增產(chǎn)原油(t)431214518086573累計增產(chǎn)液(t)127032063867156006平均單井增產(chǎn)油(t)43.1463.147.547.0平均單井有效期(d)217191230215492.解除地層堵塞175井：受注水影響，含水高，89年5月采用泡沫水泥封水，產(chǎn)液量從7m3/d下降2m3/d。89年2月采用超聲波技術處理32h，產(chǎn)液量從2m3/d上升到3.5m3/d，含水穩(wěn)定。M層側鉆井：鉆井過程中泥漿污染，投產(chǎn)后產(chǎn)液量3.6t/d，含水10%，產(chǎn)量下降后采用壓裂工藝未壓開地層，最后不出油。采用超聲波處理24h恢復生產(chǎn)。503.提高驅(qū)油速度井號產(chǎn)能對比產(chǎn)油(t)增產(chǎn)幅度(%)處理前處理后產(chǎn)液(t/月)產(chǎn)油(t/月)含水（%）產(chǎn)液(t/月)產(chǎn)油(t/月)含水（%）N6362.118.964.665.130.345.915160.384626440.082.427059.774.326449.325617248.966.917190.338.634984.788946156250.730.72967104.7東8411071.638.311.764.52817.07941073957.611060.735.820755.6481202971.912132.568.78112.1東42801082.69727.766.8220177合計892.1210.872.5923.1343.656.7131751二、大慶油田超聲波作用儀：進口；工作電源380V；輸出頻率18~22kHz；應用效果：日增油1t；日增液1~2t;52第七章人工地震處理技術內(nèi)容提要人工地震采油機理人工地震震源設備人工地震工藝現(xiàn)場應用53天然地震對石油生產(chǎn)的影響：1952年7月21日加利福尼亞地震使Kern縣石油產(chǎn)量的影響。1938年1月7日的天然地震對北高加索老格羅茲內(nèi)油田使原油日產(chǎn)量提高了45%。在震后幾天內(nèi)，有些井的套管壓力超過正常值數(shù)倍，有些井沒有變化。兩個鄰井：一口增產(chǎn)、一口減產(chǎn)人工地震技術的發(fā)展：1970年前蘇聯(lián)薩洛夫基提出的想法；1980年左右，設計出各種震源；吉林油田和國家地震局1990年開始研究；遼河油田自1994年開始試驗。54加快地層流體的流速；降低原油粘度，改善流動性能；改變巖石表面潤濕性；清除油層堵塞；降低驅(qū)動壓力、提高采收率。&1人工地震采油機理55&2

人工地震震源設備一、雙偏心式可控震源工作原理：兩偏心輪以相同的角速度朝相反方向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動時兩輪始終對稱。水平方向的離心力相互抵消，垂直方法的離心力相互疊加，捶擊地面，對地層產(chǎn)生強大的彈性波，對油層進行擾動。56二、專用起振機產(chǎn)地：克拉瑪依油田。組成：偏心式起振機、起振機移運專用車。起振機：機械式偏心式四力矩起振。主要技術參數(shù)：額定激振力：200kN；激振方式：垂直、正弦波；頻率：5~16Hz；地震機總重：17t。57&3

人工地震工藝一、地面人工地震工藝3.工藝準備人工震源；井下測試與分析系統(tǒng)；振動公害監(jiān)測與分析系統(tǒng)；2.地震參數(shù)的確定振動頻率；激振力；地震時間和周期；1.選井選層注采系統(tǒng)完善；油層連通性比較好；低滲透儲層；是否污染均可；震源180m內(nèi)無重要設施；58二、井下人工地震工藝原理：優(yōu)點：減少能量損失59三、波動管振動工藝原理：將電磁振動儀次聲波通過波導管傳至能量輻射器優(yōu)點：減少能量損失60&4

人工地震工藝的應用一、吉林油田東25-30井區(qū)：振動兩個周期，累計振動225.5h，振動波及半徑400m，波及面積上有效井9口，有效率64.3%。振動效果表現(xiàn)為油井的“三升”（即產(chǎn)液、產(chǎn)氣、動液面上升）和“三降”（即含水、原油粘度和凝固點下降）；61二、遼河油田杜66塊：振動兩個周期。第一周期振動200h，波及半徑500m，可對比井60口，有效井44口，累積增油3245t；第二周期振動257h，波及半徑800m，有效井78口，有效率76%，共增油4120t。三、國內(nèi)整體應用效果吉林、遼河、大慶、玉門、新疆：累計振動15區(qū)塊，26個周期，波及半徑1000m，深度為400~1290m，有效率達70%，有效單井增產(chǎn)幅度5%~60%，累計增油1.6萬t。62第八章井下脈沖放電增產(chǎn)技術內(nèi)容提要井下脈沖放電技術的增產(chǎn)原理井下脈沖放電設備的結構及原理現(xiàn)場應用63液電效應:是指液體介質(zhì)中高電壓、大電流脈沖放電時伴隨產(chǎn)生的熱、光、力、聲學等物理效應的總稱。本質(zhì)是能量的高速轉(zhuǎn)換。井下放電技術:是在充滿水或油水混合物的井里產(chǎn)生一定頻率的高壓脈沖電流，對地層激發(fā)周期性壓力波（50MPa）和強電磁場，利用產(chǎn)生的空化作用解除油層污染，并對地層造成微裂縫(0.5~1.0m)，從而達到解堵增注的目的。64一、井下脈沖放電增產(chǎn)技術原理1.脈沖波對地層巖石的造縫作用衰減小、傳播距離遠對地層沖擊力流體加速2690g沖擊載荷巖石疲勞強度降低在非連續(xù)介質(zhì)中產(chǎn)生剪切力超過疲勞強度微裂縫或宏觀裂縫652.低頻脈沖波對巖石孔隙介質(zhì)的剪切效應脈沖波振動：改變固液、油水界面狀態(tài)和毛細管束縛作用，使油水重新分布和運移剪切效應:振落巖石顆粒表面的粘土礦物改變固液界面動態(tài)，使油膜脫落改變油氣水界面動態(tài)，克服毛細管力降低油水界面張力663.低頻脈沖波對流體的作用降粘改變油水的相對滲透率放電處理油層效果:壓力波和空化作用解除堵塞物反復壓力波改造裂縫和造縫交替變換大小和方向的壓差使液體向排液區(qū)流動67二、脈沖發(fā)生器的結構1.烏克蘭型根據(jù)介質(zhì)調(diào)整工作過程：220V、50Hz1000、1000Hz變頻器放電儀電纜30000V升壓儲電整流放電控制器68放電原理：將液體中的電極加上足夠高的電壓，使之擊穿形成放電通道。69702.俄羅斯型工作原理：地面用照明用電給井下電容充電至高壓，然后釋放儲存在電容器中的大部分能量，在兩個電極間形成等離子區(qū)，產(chǎn)生沖擊波，作用于地層。當?shù)入x子區(qū)最大時，污染物反吐至井筒內(nèi)。3.國產(chǎn)型71三、現(xiàn)場應用克拉瑪依油田：施工19口井，可對比井15口，有效率80%，增油1004t，平均單井增產(chǎn)83t，增注3000m3，平均單井增注1000m3。井號作用次數(shù)日產(chǎn)油（t/d）日產(chǎn)液（t/d）作用前作用后作用前作用后杏1-丁2-丙138470次59710杏1-丁2-327124次42913葡81-79110次0014葡77-73230次35810北5-10-1丙57注水210次34m376m3表1

大慶油田試驗效果72對比水力壓裂和高能氣體壓力的異同。對比水力壓裂和高能氣體壓力的異同。作業(yè)作業(yè)5：物理法增產(chǎn)技術的特點。73第九章稠油增產(chǎn)技術內(nèi)容提要稠油開采方法電磁波加熱技術微波加熱技術74稠油的定義？稠油和重油的區(qū)別？稠油開采的難點？稠油的特性？我國稠油的分布？75&1稠油開采方法分類熱采冷采一、注蒸汽熱采技術1.蒸汽吞吐技術2.蒸汽驅(qū)技術76注蒸汽熱采技術的機理:降粘提高油的相對滲透率利用儲層的彈性能量輕質(zhì)油揮發(fā)蒸汽增加驅(qū)油能量選井選層:厚度>10m粘度>200mPa?s油層深度小含油飽和度高滲透率高77二、火燒油層技術1.干式正向燃燒782.干式反向燃燒3.濕式正向燃燒794.直井注空氣水平井采油燃燒技術第十四大節(jié)80三、SAGD技術（蒸汽輔助重力泄油）原理工藝四、出砂冷采技術五、注氣開采技術81六、稠油井下改質(zhì)技術1.井下加氫改質(zhì)技術2.稠油水熱裂解技術七、化學開采技術化學法化學蒸汽吞吐堿驅(qū)技術聚合物驅(qū)堿加聚合物驅(qū)82&2

電磁波加熱技術電磁加熱法：利用電磁波選擇性地加熱井筒附近地帶以降低原油粘度開采稠油的方法。一、油層電磁波加熱原理電極放射出的電磁波進入含油地層，流體和其他儲層物質(zhì)阻抗電磁波的傳播，電磁波傳播強度減弱，電磁能轉(zhuǎn)化為熱能，加熱儲層流體。83技術優(yōu)點:不用熱流體成本低（與注蒸汽比）環(huán)保不受滲透率限制部分恢復地層壓力不受氣侯限制；適合于嚴重結蠟井、薄油層；不用水，連續(xù)，不停產(chǎn)；加熱范圍大；可與其他工藝聯(lián)合；適合于瀝青砂油藏和油頁巖；無傷害；84二、油層電磁波加熱技術1.油層電熱處理工藝電極：擴眼填鋼砂地區(qū)電功率/kW原始產(chǎn)量/(m3?d-1)電熱后產(chǎn)量/(m3?d-1)深度/m得克薩斯西南部150012.01000120.95~1.0猶他州東部600.647.95900墨西哥0.95最大45.0平均10.4200俄克拉何馬州中部56~1003.1812.7240852.IITRI單井無線電頻率增產(chǎn)工藝原理：將單極或偶極天線置于井底，電磁波由激勵器發(fā)出，輻射至產(chǎn)層。863.ORS熱采工藝原理：把套管或油管作為地面供應電能的天線，電能的發(fā)射點在下部，把電能傳遞到單一油層或多個油層中進行加熱。874.IITRI板輸電線熱采工藝接地與發(fā)電機相連885.PCEJ電預熱工藝89&3

微波加熱技術表1

無線電波的波段劃分波段頻率波長超長波3~30kHz10000~10000m長波30~300kHz1000~1000m中波(MW)0.3~3MHz1000~100m短波(SW)3~30MHz100~10m超短波(VHF)30~300MHz10~1.0m分米波0.3~3GHz1.0~0.1m厘米波3~30GHz10~1.0cm毫米波30~300GHz10~1.0mm亞毫米波300~3000GHz1.0~0.1mm紅外、遠紅外300~416000GHz100~0.72μm微波90一、油藏微波加熱機理機理：微波加熱過程中，在波場變化時，由于本身介電常數(shù)的減小和損耗因子的增大，偶極子不能完全恢復到它們的初始位置，能量將以熱的形式耗散在材料中。特點：體加熱（內(nèi)、外和表面）；地層流體溫度高（干餾汽化條件）；造縫（不同物質(zhì)的膨脹系數(shù)不同）；非熱效應（共振）91二、油藏微波加熱開采工藝1.井內(nèi)鍋爐原理：微波對由地面注入地層的水或水蒸氣加熱優(yōu)點：不改變現(xiàn)有井筒流程：微波管放在井中或地面2.井下鍋爐直接對儲層加熱923.多底井地層微波加熱優(yōu)點：水平井有多遠，水平天線就可伸多元，有效采油半徑就多大第十五大節(jié)93第十章微生物采油內(nèi)容提要油層微生物學微生物采油原理微生物的篩選與培養(yǎng)微生物采油技術的現(xiàn)場應用94三次采油方法熱驅(qū)法混相法化學驅(qū)法火燒油層蒸汽驅(qū)表活劑驅(qū)聚合物驅(qū)設備損壞油變焦炭能量利用率低氣源過早突破成本高損失量大穩(wěn)定性差地層傷害95微生物提高提高石油采收率技術:利用微生物及其代謝產(chǎn)來來增加石油產(chǎn)量的技術。微生物:肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。按構造復雜程度分單細胞簡單多細胞非細胞基本結構細胞壁細胞膜細胞質(zhì)核質(zhì)內(nèi)含物96微生物的特點:個體小、比面積大吸收快，轉(zhuǎn)化快，繁殖迅速結構簡單適應強，易變異分布廣，種類多。97&1油層微生物學一、本源細菌本源細菌:是指油藏內(nèi)存在的細菌。分類好氧菌厭氧菌兼性菌嗜溫或嗜熱型特點:分布最廣。作用:降低油水界面張力。負作用:產(chǎn)生硫化氫氣體1.硫酸鹽還原菌982.利用烴的細菌特點:氧化烴。類型:熒光極毛桿菌、假單胞桿菌原菌菌株、部分硫酸鹽還原菌3.甲烷形成菌氧化甲烷細菌存在環(huán)境:厭氧。作用:產(chǎn)生部分甲烷4.孢子形成桿菌存在環(huán)境:25~55℃、4%以上濃度的言溶液。5.耐鹽產(chǎn)氣的梭狀芽孢桿菌作用:使糖發(fā)酵，產(chǎn)生氣體和有機酸99二、接種細菌與本源細菌之間的相互影響相互作用:注入的營養(yǎng)液激勵本源細菌的活性，本源細菌和接種細菌會競爭，或者利用一次代謝產(chǎn)物。本源細菌不會抑制接種細菌。方法:接種細菌多于原地細菌，定期注入；先注菌液，后注營養(yǎng)液；細菌噬菌體控制。100三、油層條件下細菌生理學影響繁殖的因素pH值鹽度溫度最佳7壓力營養(yǎng)物巖石基質(zhì)毒性物質(zhì)的溶解度<0.5%<55℃比溫度小傳播101&2微生物采油原理微生物采油機理:在油層中繁殖，形成生物量；將高分子降解為低分子；代謝產(chǎn)生氣體；有機酸和氣體清洗井筒；產(chǎn)生表面活性劑；代謝產(chǎn)物生成聚合物。102表1

微生物代謝產(chǎn)物對采油的作用產(chǎn)物作用酸改善巖石特性，提高孔滲，與堿質(zhì)巖反應生命體封堵孔道，乳化，改善固體表面性質(zhì)，原油解和變質(zhì)，原油降粘氣增加地層壓力，原油膨脹，降粘，提高滲透率溶劑溶解原油表面活性劑降低界面張力，乳化原油聚合物流度控制，封堵孔隙103一、井筒清洗工藝原理:將微生物和營養(yǎng)液一同注入，微生物的代謝產(chǎn)物清洗生產(chǎn)井周圍的孔隙以恢復井的生產(chǎn)能力。主要機理:酸；溶劑；生物氣體。104二、微生物封堵微粒堵塞；生物膜堵塞。三、微生物吞吐產(chǎn)生代謝產(chǎn)物（表活劑和CO2）；溶解氣驅(qū)和毛管力的改變；原油富集帶的形成和代謝產(chǎn)物的再生。105四、微生物驅(qū)油1.微生物水驅(qū)工藝原理:將菌種和營養(yǎng)液混合而成的微生物處理液由注水井注入地層，處理液被注入水推動經(jīng)過油層時，微生物代謝產(chǎn)物通過物理、化學作用將巖石孔隙中的原油釋放出來，使不能流動的原油被注入水帶向生產(chǎn)井。技術關鍵:細菌在地層中運移，并產(chǎn)生化學物質(zhì)驅(qū)油。1062.微生物單井激勵法原理:利用糖蜜作為基本的營養(yǎng)液將地層水和原油中的本源微生物種群激活，從而產(chǎn)生代謝產(chǎn)物通過物理化學作用將原油采出的工藝。五、微生物采油應用條件方式生產(chǎn)問題應用的性能單井激勵因毛管力滲透性差產(chǎn)生表活劑、氣、酸和醇強化水驅(qū)原油受毛管力束縛產(chǎn)生表活劑、氣、酸和醇調(diào)剖地層有孔道，水驅(qū)效率低產(chǎn)生聚合物或微生物增殖，形成生物團清洗井筒結蠟產(chǎn)生乳化劑、表活劑和酸聚合物驅(qū)原油流動性差，水驅(qū)效率低產(chǎn)生聚合物緩解指進地層水或氣指進產(chǎn)生聚合物或微生物增殖，形成生物團107&3微生物的培養(yǎng)與篩選一、培養(yǎng)營養(yǎng)物能源碳源氮源光能化學能無機鹽生長因子水自養(yǎng)生物：NH+4等無機物異養(yǎng)生物：糖類等有機物提供微生物生命活動的營養(yǎng)物質(zhì)凡可被微生物用來構成細胞物或代謝產(chǎn)物中碳架來源的營養(yǎng)物糖類、醇類、有機酸、烴類、蛋白質(zhì)凡可被微生物用來構成細胞物或代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物有機氮、無機氮含鉀、鈉、鈣鎂元素的化合物酵母膏、蛋白陳等108培養(yǎng)基:人工配制的適合于微生物繁殖和積累代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。分類基礎培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基選擇性培養(yǎng)基普通培養(yǎng)基+額外營養(yǎng)物質(zhì)含有某種代謝產(chǎn)物指示劑109二、篩選采油用微生物的要求:驅(qū)油效率高；兼性菌；配方有較寬的溫度、壓力、pH范圍；不易中毒，耐鹽；來源廣，成本低。110表2

常見采油菌菌種生長條件代謝產(chǎn)物梭裝芽孢桿菌厭氧，兼性氣體、酸類、醇類和生物表活劑芽孢桿菌兼性假單胞菌好氧酸類和生物表活劑黃單胞菌好氧表活劑和聚合物明串珠菌兼性可降解烴硫酸鹽還原菌厭氧生物聚合物節(jié)桿菌兼性生物聚合物棒狀桿菌好氧氣體、酸類和還原硫酸鹽腸桿菌兼性表活劑和醇類諾卡氏菌厭氧，兼性生物表活劑不動桿菌厭氧，兼性氣體和有機酸類分枝桿菌好氧生物表活劑表3

微生物的選擇生產(chǎn)問題選用的微生物地層壓力不足；注入能力低；毛管力造成束縛油能產(chǎn)生表活劑、氣體、酸和醇類的微生物結蠟能產(chǎn)生乳化劑、表活劑和酸，能降解烴類的微生物毛細管力造成束縛油能產(chǎn)生表活劑、氣體和醇類的微生物波及效率低能產(chǎn)生聚合物或大量生物的微生物注水突進；流度比不利能產(chǎn)生聚合物的微生物111篩選步驟：菌樣采集好氧培養(yǎng)單株分離鈍化穿刺接種厭氧培養(yǎng)初步模擬實驗生化實驗代謝產(chǎn)物測試物模實驗菌種組合菌種評價:原油發(fā)酵后分析：全烴色譜分析、恩氏蒸餾法；生成氣分析：氣相色譜分析；發(fā)酵液中的活性物質(zhì)：油水界面張測定、有機酸含量分析；發(fā)酵液的降粘作用：原油粘度分析；采收率：驅(qū)油實驗。112三、評價實驗（大慶）1.生物降解作用表4

恩氏蒸餾結果溫度/℃原油/%Su2-1發(fā)酵油/%Su1-2-3發(fā)酵油/%Su5-2發(fā)酵油/%Su4-1-2發(fā)酵油/%常溫~1001.243.840.566.226.92100~1502.22.468.22120~2004.01.12200~2505.83.986.58250~3008.29.6848.54>30078.056.055.8275.7228.28總收量99.4099.896.3899.1898.541132.生成表面活性劑的性能油樣微生物界面張力/mN/m降低/%作用前作用后港西18-4井23#25.811.555.4GD3#25.815.639.53.生成氣的性能菌號H2/%CO2/%總量/mL1517.931.3672633.9221131144.降粘性能井號微生物原