□赵华

随着世界对石油需求量的不断增加，石油作为有限非再生能源，再发现较大储油油田的机遇减少，已开发油田正在老化，未开采的油田多为稠油、超稠油等难采储量，这就迫使业界把注意力投向提高老油田采收率的技术。三次采油技术是一项能够利用物理、化学和生物等新技术提高原油采收率的重要石油开采技术。在过去数十年内，美国、加拿大和委内瑞拉等石油大国都把如何提高原油采收率作为研究工作的重点。

三次采油发展历程

世界三次采油技术的发展经历了3次飞跃。

第一次飞跃发生在20世纪50年代后期至60年代中期，这是蒸汽驱油项目的高速发展时期。50年代后期，蒸汽在委内瑞拉首次用于重油开采，从此在世界范围内打开了重油这个资源宝库。60年代中期，美国蒸汽项目和产量激增，实施中的蒸汽项目达到了132个，其中蒸汽吞吐项目达94个，蒸汽驱项目38个。

英国PSN公司将二氧化碳驱三次采油技术应用于海上油田。 宋 雨 供图

第二次飞跃发生在20世纪80年代，化学驱的发展达到高峰期。据1971年调查，美国三次采油项目共有133个，其中蒸汽驱53个，火烧油层38个，化学驱19个，注气驱23个。虽然蒸汽项目仍是主要的，但其他项目的数量加起来已超过蒸汽驱项目数。80年代，美国化学驱项目数从1980年的42个激增至1986年的206个，但到1988年却快速降到了124个，此后逐年下降，直到现在的2个。造成化学驱发展变缓的原因主要是化学注剂比热采和注气的成本高，且化学驱后对地下情况认识还有许多不确定因素。尽管在此期间化学驱项目数量要多于注气驱，但产量却远低于注气驱，如1986年化学驱产量为1.69万桶/日，而注气驱产量却高达10.82万桶/日。

第三次飞跃发生在20世纪90年代初至今，混相注气驱技术得以快速发展。最早获得成功利用的注气驱技术是烃类混相驱，加拿大运用该技术在许多油田获得成功。随后，由于烃类气体价格上涨和天然二氧化碳气藏的发现以及二氧化碳混相驱技术适用范围大、成本较低等优势，二氧化碳混相驱逐渐发展起来。到90年代，世界上已有上千个注气工程，其中美国最多，其注气采油量约占三次采油总产量的53.5%。近年来，随着全球气候变暖要求减少二氧化碳排放以及各国随之制定的不同优惠政策和排放税等措施，使得二氧化碳混相驱得以迅速发展，世界各大石油公司利用二氧化碳驱油后。将其埋存在油藏中，这种方法不仅可以提高石油采收率，而且能消减温室效应。

四大三次采油技术

目前，世界上已形成四大三次采油技术系列，即化学驱、热力驱、注气驱和微生物驱。其中，化学驱包括聚合物驱，表面活性剂驱，碱驱及其复配的二元、三元复合驱，泡沫驱等；热力驱包括蒸汽吞吐、热水驱、蒸汽驱和火烧油层等；注气驱包括二氧化碳混相/非混相驱、氮气驱、烃类气驱和烟道气驱等；微生物驱包括微生物调剖或微生物驱油等。四大三次采油技术中，有的已形成工业化应用，有的正在开展先导性矿场试验，还有的处于理论研究之中。

化学驱

自20世纪80年代美国化学驱达到高峰以后的近20多年内，化学驱在美国运用越来越少，但在中国却得到了成功应用。中国的化学驱技术已代表世界先进水平。中国聚合物驱技术于1996年形成工业化应用。“十五”期间大庆油田形成了以烷基苯磺酸盐为主剂的“碱+聚合物+表面活性剂”二元复合驱技术，胜利油田形成“聚合物+表面活性剂”的无碱二元复合驱技术。目前，已开展“碱+聚合物+表面活性剂+天然气”泡沫复合驱室内研究和矿场试验。

化学驱油目前存在着3个不同的研究方向。首先，从改善油水的流度比出发，除使原油降黏外，相应的办法是提高驱油剂的黏度，降低其流度，应用此原理开发了聚合物溶液、泡沫液等驱油法。其次，从改善驱油剂的洗涤能力以及岩石的不利润湿性出发，开发了活性水驱油法。再其次，就是介于前两种之间的化学驱油法，称为碱性水驱，利用碱性水与原油组分就地形成活性水剂而改善润湿性或就地使原油乳化。

热力驱

最早于20世纪50年代运用于委内瑞拉稠油开采的热力驱技术为蒸汽吞吐。因蒸汽吞吐技术伴随着吞吐效果逐渐降低的实际情况，蒸汽驱和火烧油层成为主要接替方法。目前蒸汽驱技术已成为世界上大规模工业化应用的热采技术。为了提高热效应，国外近年来开发的稠油开采先进技术有水平井蒸汽辅助重力泄油技术和电磁波热采技术。蒸汽辅助重力泄油技术已成为国际开发超稠油的一项成熟技术，而电磁波热采技术被认为是未进行蒸汽驱油区的最好替代方法，但在巴西试验效果不如注蒸汽。

目前热采的方法有两种，第一种是向油层注入水蒸气来驱动原油流动，一般称为蒸汽驱；第二种是以地下燃烧原油产生蒸汽来驱动油流动，一般称为火烧油层法。在国外采油技术中，热采占了很大一部分，尽管实施的项目数有所减少，但自1986年以来，热采产量一直保持稳定。

最近几年，又出现了一种新的热采方法，业界称之为地热采油。地热采油是利用丰富的地热资源，以深层高温度开发流体（油、气、水及其混合物）将大量的热量带入浅油层，降低原油薪度、提高原油流动能力。这种方法是基于节能减排力度加大、石油资源供需矛盾日益突出、国际油价持续走高的形势下发展起来的。

注气驱

20世纪70年代，注烃类气驱主要在加拿大获成功应用，到80年代，二氧化碳混相驱成为美国最重要的三次采油方法。氮气或烟道气技术应用较少。

北京化工研究院三次采油助剂研发工作步入快车道。金 湖 摄

在国外，注二氧化碳技术主要用于后期的高含水油藏、非均质油藏以及不适合热采的重质油藏。推广二氧化碳驱油的主要制约因素是天然的二氧化碳资源、二氧化碳的输送及二氧化碳向生产井的突进问题以及油井及设备腐蚀、安全和环境问题等。为解决以上问题，提出了注二氧化碳提高原油采收率技术，这种技术是向地层中注入反应溶液，使其在油藏条件下充分反应而释放出二氧化碳气体，二氧化碳溶解于原油之中，降低原油黏度，从而达到提高原油采收率的目的。

微生物驱

国外微生物驱基本处于室内研究和先导试验阶段。

经过多年的发展，微生物清蜡和降低稠油黏度、微生物选择性封堵地层、微生物吞吐、微生物强化驱等已成为成熟的提高采收率的技术。微生物驱油已成为继传统的热采、化学驱、注气驱之后第四大类提高采收率的方法。微生物驱油技术的发展主要有三个方向，一是微生物增效水驱，二是激活油藏微生物驱，三是微生物调剖驱油。

各国大力发展三次采油技术

美国

美国是世界上三次采油技术发展最快的国家。在美国，任何三次采油技术推广使用的时机是由油价、政治经济形势以及美国国家政策和税率决定的。美国三次采油技术实施过程中，政府采取的政策和激励措施主要有：采取各种联邦或州政府可选择的消除风险措施，即降低与三次采油相关的金融和投资障碍；积极开展研究和现场试验降低三次采油地质和技术风险；鼓励资源开发及工业排放二氧化碳捕集回收利用，以便极大增加三次采油用二氧化碳的供应量；提倡建立综合能源体系，减少与重油生产相关的能耗；增加技术开发、转让的投资，提高国内三次采油技术采收率。

1986年以来，美国大部分三次采油技术实施项目在减少，只有二氧化碳混相驱项目数一直在稳定增加。这一方面是由于美国有十分丰富的天然二氧化碳气源，并已修好了3条输送二氧化碳管道，可以把二氧化碳从产地直接输送到二氧化碳用地；另一方面是由于二氧化碳驱技术得到很快的发展，其成本大幅度下降，使一些较小的项目也有利可图，从而促进了二氧化碳驱的发展。到2008年，二氧化碳混相驱项目数由1986年的38个增至100个，占三次采油总项目数的54%。

2008年调查的美国三次采油项目数和产量均排世界第一。与2006年调查结果相比，项目由154个增加到184个，增加的项目主要是蒸汽驱和二氧化碳混相气驱。

加拿大

加拿大以重油开采为主，现拥有国际一流的重油开采技术，如蒸汽辅助重力驱油、溶剂驱油、火烧油藏等。应用最多的是蒸汽辅助重力泄油，大都用于油砂开采中。加拿大对于轻油主要采用注烃混相驱或非混相驱，主要是因为拥有丰富的天然气资源，其原油性质又适合混相驱之故。Encana公司在Weybum油田进行的二氧化碳混相驱被认为是世界上最大、最成功的减少二氧化碳排放并提高采收率的项目。Talisman能源公司在Turner Valley油田进行的注氮气三次采油项目，计划投资1.5亿美元进行3年的先导性试验，以证明注氮气开采15%地质储量的可能性。

2007年底加拿大三次采油项目数和产量均排世界第二。与2006年调查结果相比，项目数由45个增加到49个，增加的项目数主要是蒸汽驱、二氧化碳混相气驱和化学驱。

委内瑞拉

2006年底，委内瑞拉石油探明储量800亿桶，其中约有70%是重质原油。委内瑞拉对于提高这部分高黏度重质原油采收率的方法主要是注蒸汽热采，对于低黏度原油的主要方法则是采取交替注水和注烃类气体。

2007年底委内瑞拉三次采油项目数和产量均列世界第三，与2006年调查结果相比变化不大，项目数41个，产量36.55万桶/日。其中，蒸汽驱38个，产量19.95万桶/日；烃混相驱3个，产量16.6万桶/日。可见，烃混相驱项目数虽然少，但产量却很高。主要原因是委内瑞拉国家石油勘探开发公司于1996～1998年开始在Maturin CampoMulata油田实施的注烃气混相驱，均获得高产。

印尼

2007年底印尼三次采油产量列世界第四，为19万桶/日，约占该国石油总量的22.6%。但项目数只有两个，均为杜里油田的蒸汽驱项目。

印尼杜里油田是世界上最大采用蒸汽驱动开发的油田。雪佛龙石油公司旗下加德士公司在杜里油田的作业中实施了热采管理项目，在维持净产量的同时，降低了燃料油的消耗和蒸汽注入量，同时使用了地震数据确定蒸汽移动情况，进一步提高了储层管理和采收率。

三次采油产量比例将增

未来，世界三次采油产量占石油总产量的比例不断增加，将由目前的不足3%增至2030年的15%～20%。

目前三次采油产量对美国石油总产量的贡献是12%，对世界石油总产量的贡献不到4%。未来在原油价格保持相对较高且非常稳定的情况下，三次采油产量占美国或全球其他任何国家的原油总产量的比例最高为18%。据预测，世界范围内的三次采油产量高峰很可能在全球石油总产量开始递减30～35年之后出现，或在21世纪60年代出现。

在预测未来几十年内三次采油产量占世界石油总产量比例持续增加情况下，世界丰富稠油资源决定了以蒸汽驱为主的热采仍是未来三次采油的主要方法；注聚合物技术的使用在急剧减少，近年随油价升高而有所增加；由于具有环保特性和成本优势，注二氧化碳驱的发展空间极大。