石油是一種非再生的能源，石油采收率不僅是石油工業(yè)界，而且是整個(gè)社會(huì)關(guān)心的問題。由于石油是一種流體礦藏而帶來獨(dú)特開采方式。

石油開采分為三個(gè)階段。一次采油是依靠地層能量進(jìn)行自噴開采，約占蘊(yùn)藏量15~20%。在天然能量枯竭以后用人工注水或注氣，增補(bǔ)油藏能量使原油得到連續(xù)開采，稱之二次采油，其采收率為15-20%。當(dāng)二次采油開展幾十年后，剩余油以不連續(xù)的油塊被圈捕在油藏砂巖孔隙中，此時(shí)采出液中含水80~90%，有的甚至高達(dá)98%，這時(shí)開采已沒有經(jīng)濟(jì)效益。為此約有儲(chǔ)量60~70%的原油，只能依靠其他物理和化學(xué)方法進(jìn)行開采。這樣的開采稱之三次采油，國外亦稱EOR(Enhanced Oil Recovery)技術(shù)。

據(jù)我國對(duì)十三個(gè)主要油田的82個(gè)注水開發(fā)區(qū)，進(jìn)行系統(tǒng)的篩選和科學(xué)潛力分析，結(jié)果表明，通過三次采油方法能提高采收率12.4%，增加的可采儲(chǔ)量相當(dāng)全國目前剩余儲(chǔ)量的56%[1]。當(dāng)然是說，若把這種潛力都挖掘出來，我國的可采儲(chǔ)量可以增加一半以上，為此發(fā)展三次采油是必經(jīng)之路。通常提高采收率有三類。第一類為熱力法，如火燒地層，注入過熱蒸氣;第二類為混相驅(qū)，即注入CO2氣到原油中進(jìn)行開采;第三類為化學(xué)驅(qū)，如堿水驅(qū)、微乳液驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)等。這里重點(diǎn)是介紹化學(xué)驅(qū)。

1.注水開采后，原油為何大量留在地層。

(1)油藏巖石的非均質(zhì)性。例如在慶油田葡萄花油層屬于正韻律沉積，下粗上細(xì)。下部的滲透率高于上部，在注水驅(qū)時(shí)往往沿著油層下部推進(jìn)，而上部油層則繼續(xù)留下大量未被驅(qū)掃的原油。這說明水不能被波及到低滲透油層。由于油藏巖石非均質(zhì)性，阻止水的波及系數(shù)的提高。

(2)油層巖石的潤濕性

巖石為水潤性，注水能把巖石表面的原油沖刷下來。反之，巖石為油潤性，注水只能沖刷一部分原油。這種驅(qū)出原油的量，稱之洗油效率。洗液效率=(注水波及到油區(qū)所采出的油容積)/(整個(gè)波及油區(qū)儲(chǔ)量油的容積)

(3)毛細(xì)管的液阻效應(yīng)

當(dāng)驅(qū)動(dòng)原油在毛細(xì)孔中運(yùn)移到達(dá)喉道時(shí)，原油塊要發(fā)生變形，產(chǎn)生附加壓力，用Laplace方程計(jì)算。ΔP=P1-P2=2δ(1/R1-1/R);式中：δ為油水界面張力，R1為油滴細(xì)端的半徑，R2為油滴粗端的半徑。

附加壓力ΔP，是阻止原油向油井井底運(yùn)行，必然影響到采油效率。為此剩余油是以不連續(xù)的油塊，被圈捕在水所波及到的油藏中。

(4)原油采收率：采收率=波及系數(shù)×洗油效率

2.提高采收率的途徑

(1)提高波及系數(shù)，降低水油流度比(M)，減少驅(qū)油體系的指進(jìn)現(xiàn)象，達(dá)到波及系數(shù)的提高。W=(KW/UW)/(KO/UO);式中，KW，UW為水體系在地層中有效滲透率，和水體系的粘度;KO，UO為原油在地層中有效滲透率和原油的粘度。

(2)增加毛管數(shù)

注水開采后，剩余油以不連續(xù)油塊被圈捕在巖石孔隙中，此時(shí)每個(gè)油塊受到兩個(gè)主要作用力(粘滯力和驅(qū)動(dòng)力)。Melrose和Taber等人，用一個(gè)無因次準(zhǔn)數(shù)Ne(毛管數(shù))，表征上述兩種作用力之比。Ne=(UOVO/δ)=(ΔP/Lδ)式中：Ne為毛管數(shù);原U。為油粘度;VO為原油流動(dòng)速度;δ水和原油之間界面張力;ΔP/L—表示被圈捕油珠，通過毛細(xì)孔喉道所需壓力梯度。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原油采收率與毛管數(shù)之間關(guān)系：當(dāng)毛管數(shù)(Ne)超過某一值時(shí)，采收率(η)將急劇上升。原油、水巖石體系的不同，要求Ne數(shù)值也不同，一般是不同的數(shù)值、但是這種關(guān)系是普遍存在的。注水開采之后，一般地層的毛管數(shù)為10-6左右，為了繼續(xù)采油、要求Ne增加到10-3~10-2左右。

從Ne表達(dá)式可知，要提高其值，可調(diào)參數(shù)有兩個(gè)：一是提高原油的流動(dòng)速度，或者提高壓力梯度，(ΔP/L)。據(jù)有人對(duì)巖心分析，得出毛細(xì)孔喉道平均值，即R1=9×10-4cm，R2=4×10-3cm。若油珠通過喉道，從計(jì)算可知，則需克服附加壓力梯度為ΔP/L=1Mpa。但是用目前最大的機(jī)械泵，傳入到地層毛細(xì)孔道約為0.02~0.04Mpa.這說明通過調(diào)整ΔP/L值,或油流速度是很難達(dá)到上述要求.二是降低原油和水的界面張力。通常是加表面活性劑。從實(shí)驗(yàn)可知，微乳液的形成，其油水界面張力可達(dá)到10-3mN.M-1(稱超低界面張力)、為此微乳液體系受到人們的青睞。總之，要提高洗油效率，就要提高毛管數(shù)，而改善界面張力是最有效的途徑。