热力泡沫改善稠油油藏蒸汽驱开发效果

稠油油藏蒸汽驱开发过程中存在蒸汽窜流及蒸汽超覆等现象,大幅降低了蒸汽的利用率,影响了蒸汽驱开发效果。利用二维可视化物理模拟装置,分析稠油油藏注蒸汽开发过程中的汽窜现象、泡沫封堵性能与改善微观波及体积的效果。研究表明：稠油油藏注蒸汽过程中,注采井间容易形成窜流通道;蒸汽在油层中产生明显的黏性指进现象,降低有效波及系数,窜流通道两侧滞留大量的剩余油;注入的泡沫流体进入并存在于窜流通道内,由于叠加的贾敏效应对窜流通道具有较好的封堵作用,使注入蒸汽及冷凝水进入含油饱和度较高的未波及区域,进一步驱替油藏内的剩余油。蒸汽驱开发的最终采收率为48.48%,热力泡沫辅助蒸汽驱的最终采收率可达到59.95%,最终采收率明显提高。该研究为稠油油藏蒸汽驱开发提供了借鉴。     

热力泡沫复合驱物理模拟和精细数字化模拟

根据稠油热采三维物理模拟相似准则,得到胜利孤岛油田特稠油油藏蒸汽驱及后续转热力泡沫复合驱三维物理模拟的实验参数并进行相关实验,基于实验结果,对蒸汽驱及后续热力泡沫复合驱进行三维精细数值模拟研究。结果表明,蒸汽驱后转热力泡沫复合驱可有效抑制蒸汽窜流、改善蒸汽波及状况进而提高稠油采收率。利用三维精细数值模拟技术优化设计的热力泡沫复合驱工艺参数为:最佳方式为泡沫段塞注入,最优蒸汽注入速度为25 mL/min,氮气注入速度为1000mL/min(标准状况),泡沫段塞注入时间为1.0min,段塞间隔时间10～20min;利用相似准则对优化结果进行反演计算,可得到现场最优注采参数,该条件下特稠油油藏采收率可达到42.15%,较单纯蒸汽驱最终采收率(29.64%)提高12.50%。     

稠油油藏热力泡沫复合驱数值模拟研究

以河南油田某区块为例,研究了蒸汽吞吐开发后储层地质特征,并进行了蒸汽吞吐转热力泡沫复合驱方案优化设计。研究发现,蒸汽吞吐结束后储层中仍有大量的剩余油,主要集中在油藏下部储层和距离井点较远的区域;蒸汽吞吐后,储层平均压力大幅降低,有利于蒸汽吞吐转蒸汽驱、蒸汽氮气泡沫驱接替技术的开展;油藏上部储层温度大幅升高并在井间形成有效热连通通道,利于热力泡沫复合驱过程中泡沫流体封堵上部储层,改善吸汽剖面。对该区块进行方案优化设计,蒸汽吞吐转热力泡沫复合驱最佳气液比为2∶1,最佳注入量为0.1 PV,最佳注入方式为段塞式注入,同时发泡方式宜采取地上发泡-伴随注入。     

热化学剂性能评价及辅助水平井蒸汽驱可视化实验

针对孤岛油田中二北区稠油油藏单纯蒸汽驱开发效果差的问题,利用室内实验对洗油剂氮气泡沫的热化学复合流体改善蒸汽驱开发效果进行了研究。发泡剂性能评价实验中,以泡沫发泡体积、半衰期和阻力因子来评价洗油剂对发泡剂性能的影响。实验结果表明,洗油剂与发泡剂有良好的配伍性,洗油剂能够增强发泡剂的发泡能力、泡沫的稳定及封堵性能。二维可视化实验表明:水平井蒸汽驱波及范围有限,注入洗油剂氮气泡沫的复合流体后,能够有效提高蒸汽驱剩余油的效率,泡沫的封堵作用则能够大大提高油层波及范围,与单纯蒸汽驱相比,复合流体的波及效率增加了27.25百分点。实验结果为中二北区稠油油藏热化学驱油先导试验提供了依据。     

泡沫辅助蒸汽驱矿场试验及效果

蒸汽驱易发生汽窜,且蒸汽波及效率低,开发效果不理想,为探索稠油油藏提高采收率的新途径,在胜利油区孤岛中二北Ng5稠油单元开展泡沫辅助蒸汽驱矿场试验。针对蒸汽驱高温特点,研发适用于蒸汽驱的耐高温泡沫剂DHF-1,该泡沫剂具有良好的耐温和封堵性能,300℃以下阻力因子始终大于20;室内驱替实验结果表明,泡沫辅助蒸汽驱可有效改善蒸汽波及状况,提高驱油效率。2010年10月开始泡沫辅助蒸汽驱矿场试验,注汽井注汽压力平均上升1.6 MPa,油井全部见效,示踪剂监测平面驱替更均衡,密闭取心井岩心分析平均驱油效率达62.4%,说明泡沫辅助蒸汽驱可提高蒸汽前缘的稳定性,抑制蒸汽突进,明显改善开发效果;截至2016年6月,试验区已累积产油23.6×10~4t,采出程度为52.1%,较蒸汽吞吐已提高采收率16.8%。     

稠油油藏氮气泡沫辅助蒸汽驱驱油效率实验及参数优化

蒸汽驱能大幅度提高稠油油藏采收率,但对于单一蒸汽驱而言,由于受边底水及储层非均质性等因素的影响,易发生汽窜,降低了蒸汽的波及体积,开发效果不理想.为此,设计了氮气泡沫辅助蒸汽驱驱油实验,对单一蒸汽驱和氮气泡沫辅助蒸汽驱的驱油效率进行了对比,并对氮气泡沫辅助蒸汽驱注入参数进行了优化研究.实验结果表明,单一蒸汽驱综合驱油效率为63.52％,氮气泡沫辅助蒸汽驱综合驱油效率为69.95％,比单一蒸汽驱提高了6.43％.当气液比为1∶1,发泡剂质量分数为0.5％,含水率较低时,进行氮气泡沫辅助蒸汽驱开发效果较好.通过室内实验证实,氮气泡沫辅助蒸汽驱能够有效封堵高渗透条带,提高驱油效率,改善稠油油藏的开发效果.     

泡沫改善间歇蒸汽驱开发效果

间歇蒸汽驱是提高稠油热采区块采收率的有效方式,伴随着汽驱轮次的增加,注汽井同生产井之间出现严重汽窜,导致生产效果急剧变差,为此,进行了高温泡沫封堵蒸汽汽窜提高蒸汽驱采出程度研究。利用蒸汽驱物理模拟装置、高温界面张力仪对适用于不同温度的泡沫剂驱替性能、界面张力进行评价,确定不同泡沫剂最佳作用温度;对现场注入气液比、注入方式进行优化研究,确定现场施工方式。研究表明,FCYL和FCYH组合注入效果优于单注一种泡沫剂,伴蒸汽注入氮气泡沫剂后驱替效率提高30个百分点。2004年在胜利油田单56-10-X8间歇蒸汽驱井组实施高温泡沫改善开发效果现场试验,现场应用表明,高温复合泡沫体系可大幅度改善间歇蒸汽驱热采稠油油藏开发效果,是进一步提高稠油热采油藏采收率的有效手段。     

蒸汽驱后热空气泡沫复合驱油技术的研究与应用

针对辽河油田齐40蒸汽驱开发中,由于蒸汽与原油黏度的差异和油藏非均质性的影响导致蒸汽超覆和指进的问题,研究了热空气泡沫复合驱油技术。热空气泡沫复合驱油体系可以改善油水流度比,泡沫的封堵作用减弱了蒸汽超覆作用,起泡剂中表面活性剂的作用可以提高波及系数。该体系的性能较好,驱油效果明显。     

薄膜扩展剂与微球高温深部调驱技术

为了抑制稠油油藏蒸汽驱汽窜提高井组油汽比,针对辽河油田齐40区块中深层稠油油藏蒸汽驱生产特点,在室内进行了薄膜扩展剂耐温发泡性能及封堵性能评价,通过对自交联微球耐温老化前后的电镜照片等进行对比探索微球逐级深部调驱机理,用单填砂管模型研究了自交联微球在油藏深部的进入、封堵、突破及二次封堵能力,用三管并联模型进行了封堵及驱油实验;证实了薄膜扩展剂的发泡性能、半衰期、阻力因子及微球的膨胀、封堵及驱油性能,能适应蒸汽驱的温度条件;并以此为基础设计了薄膜扩展剂与微球深部调驱现场试验方案,实施后蒸汽驱井组见到了较好的生产效果,为抑制汽窜,提高汽驱井组油汽比奠定了基础。     

化学蒸汽驱不同温度区域的驱油特征

针对胜利油区孤岛油田中二北Ng5稠油油藏蒸汽驱过程中驱油效率和波及效率低的问题,进行化学蒸汽驱不同温度区域室内驱替实验。依据不同的油藏温度,将注入井至生产井之间划分为蒸汽带、凝结热水带和油藏温度带,从驱油效率和注入压力2个方面研究3个不同温度区域化学蒸汽驱的驱油特征。结果表明:在蒸汽带和凝结热水带,起泡剂溶液产生的泡沫可以起到封堵多孔介质中大孔道的作用,防止蒸汽汽窜和过热水指进,最佳起泡剂溶液的质量分数为0.3%;蒸汽带泡沫封堵作用较强,提高注入压力4.0 MPa,凝结热水带泡沫封堵能力减弱,提高注入压力1.6 MPa;在油藏温度带,起泡剂溶液和驱油剂溶液仅表现为表面活性剂驱油作用,其中驱油剂溶液起主要驱油作用,而起泡剂溶液的驱油作用相对较小。     

蒸汽驱开发后期热空气泡沫复合驱油研究

为改善辽河油田齐40块蒸汽驱开发后期的开发效果,利用罗氏泡沫仪评价了泡沫体系的耐温性、抗盐性、抗油性,通过一维填砂模型驱替实验确定最佳气液比、注入速度及注入方式,在物理模拟和数值模拟的基础上确定不同因素对热空气泡沫复合驱油体系的影响。研究表明:优选0.5%十二烷基二甲基羟基磺基甜菜碱+十六烷基三甲基溴化铵作为发泡剂以及耐温性较强的亲水性二氧化硅作为泡沫体系的稳泡剂,该体系具有良好的耐温、抗盐和抗油性能;泡沫体系气液比的最佳应用范围为1∶1～2∶1;气液混注封堵效果优异,气液交替注入的频率越高,阻力因子越大,泡沫驱油效果越好,热空气泡沫复合驱油比单项蒸汽驱的驱油效率提高了7个百分点。研究认为,热空气泡沫复合驱油可有效改善蒸汽驱开发后期汽窜以及平面动用不均等问题,具有较好的应用前景。建议在低于地层破裂压力下,应尽量提高注入速度。     

CURRENT TECHNOLOGY AND ITS TREND OF LIGHT-OIL STEAM FLOODING EOR

研究了轻质油藏蒸汽驱提高采收率技术的发展历程,分析室内实验情况,介绍了主要驱油机理和适合条件,总结了典型的成功实例和失败实例.室内实验和矿场试验表明:对于水驱后低渗透轻质油藏,采用蒸汽驱技术为主的热力采油技术能够取得良好的技术经济效果;蒸汽蒸馏作用是轻质油藏热力采油最主要的驱油机理;轻质油藏热采技术先导试验和项目包括各种油质和油藏类型;蒸汽驱提高采收率的幅度比普通水驱高,但受经济效益、地层条件和设备要求等限制,蒸汽驱热采技术没有在轻质油藏得到广泛应用.随着技术发展和对原油采收率的要求,轻质油藏蒸汽驱采油技术的研究和重视度会逐渐加大,将成为挖潜轻质油藏剩余油的有效驱替技术.     

不同气体类型对木146油藏泡沫驱调驱实验研究

在模拟油藏条件下进行了CO_2泡沫驱、N_2泡沫驱和天然气泡沫驱3种不同气体泡沫驱的室内模拟实验研究,以确定合适的不同气体类型及其对泡沫驱效果的影响。实验结果表明:最佳复合的起泡剂浓度为:0.5%AOS+0.2%ABS,在该油藏条件下,CO_2泡沫驱阻力因子大于N_2、天然气泡沫驱,封堵能力更强。CO_2泡沫调驱提高采收率17.8%左右,明显好于N_2、天然气泡沫驱,适合用于吉林油田木146区块泡沫调驱技术。     

稠油油藏尿素泡沫辅助蒸汽驱三维物理模拟实验

稠油油藏蒸汽驱过程中,经常出现蒸汽超覆和窜流等现象,导致蒸汽波及系数小,原油采收率低。为此,利用三维驱替实验系统,分别进行纯蒸汽驱、蒸汽驱转尿素辅助蒸汽驱和蒸汽驱转尿素泡沫辅助蒸汽驱3组实验。结果表明:纯蒸汽驱驱替效果不理想,而蒸汽驱转尿素辅助蒸汽驱和蒸汽驱转尿素泡沫辅助蒸汽驱的驱替效果要好于纯蒸汽驱。蒸汽驱转尿素辅助蒸汽驱和蒸汽驱转尿素泡沫辅助蒸汽驱实验在转驱点后,瞬时油汽比分别提高0.24和0.27,采出程度分别提高9.56%和16.29%,进出口压差最大提高0.18和0.33 MPa,瞬时含水率分别降低15.77%和36.80%;从三维温度场变化可知,尿素辅助蒸汽驱可扩大蒸汽波及区域,但效果不明显,而尿素泡沫辅助蒸汽驱可以有效抑制蒸汽超覆和窜流,提高蒸汽波及系数和原油动用程度。综合对比指标可知,尿素泡沫辅助蒸汽驱的驱替效果最好。     

蒸汽驱过程中油藏压力的控制

结合矿物实践,以某油藏100m井距,反九点井网的一个井组为例,对蒸汽驱过程中分阶段油藏压力控制进行探讨,以提高稠油油藏蒸汽驱的开发效果。蒸汽驱过程中对油藏要分阶段控制压力,保证在有效的生产压差下使蒸汽带不断扩展,从而高效率地驱替井间原油,提高了在现有的开采工艺条件下汽驱的可操作性。蒸汽驱的全过程必须要把对油藏压力的控制贯穿到方案设计中,才能实现较好的蒸汽驱效果。     

稠油油藏气体- 泡沫辅助注蒸汽实验与数值模拟

针对蒸汽吞吐过程中由于能量不足以及严重汽窜等导致热效率低、吞吐效果变差的问题,从室内物理模拟以及数值模拟两方面,开展了在蒸汽中添加气体及高温泡沫以改善蒸汽吞吐开发效果的研究。首先,通过引入泡沫综合指数,筛选了合适的发泡剂;其次,进行了4 组室内平行双管实验,分别为单纯蒸汽驱、蒸汽- 烟道气泡沫驱、蒸汽- 氮气泡沫驱以及蒸汽- 氮气驱。实验结果表明:在注入条件相同的情况下,蒸汽- 烟道气泡沫驱和蒸汽- 氮气泡沫驱均能够有效地封堵高渗管,启动低渗管,与单纯蒸汽驱相比,采出程度最高分别提高了28.98% 和26.04%;蒸汽- 氮气驱调剖效果有限,不能有效地启动低渗管, 采出程度比单纯蒸汽驱提高了10.56%。结合物理模拟的结果,采用数值模拟方法,分析了地层参数对烟道气- 泡沫辅助吞吐和单纯蒸汽吞吐开发效果的影响,结果显示,对于层薄、油稠的非均质油藏,烟道气- 泡沫辅助吞吐与单纯蒸汽吞吐相比具有显著的优势,能够有效地提高蒸汽吞吐开发效果。对河南油田井楼零区烟道气- 泡沫辅助蒸汽吞吐方案进行了参数优化,得到最佳日注汽量为100 m3,最佳气汽比为12,最佳焖井时间为7 d。     

克拉玛依油田浅层稠油注蒸汽开发的技术策略

通过对克拉玛依油田九区齐古组稠油油藏蒸汽吞吐、蒸汽驱开发阶段的实际生产效果分析,在浅层稠油开发设计、开发管理、加密调整等方面总结出了一套开发的技术策略。提出利用水平井,汽窜封堵,稠油破乳及污水余热利用等工艺及地面工程技术来改善和提高浅层稠油开发效益的技术措施,对目前改善汽驱开发效果起到重要作用,可提供同类油藏开发借鉴。     

稠油蒸汽驱封窜剂/洗油剂复合调驱技术

针对稠油蒸汽驱波及系数低、洗油效率低的问题,用石油树脂颗粒、阴离子型表面活性剂和水溶性高分子 聚合物制备了耐高温封窜剂,将羧酸盐表面活性剂和磺酸盐表面活性剂按质量比1.5∶1 复配制得洗油剂。通过 物理模拟实验研究了封窜剂和洗油剂复合调驱技术,考察了封窜剂的注入性和封堵性,以及复合调驱体系提高 蒸汽驱采收率的能力。结果表明,封窜剂注入性和封堵性较好,在250℃高温下具有较好的耐冲刷性能。对于渗 透率大于3.0 μm2的地层,封窜剂具有较好的注入性能;对于渗透率约为5.0 μm2的岩心,封堵率均能保持在90% 以上,并且在250℃蒸汽冲刷20 PV后,封堵率降低值低于2%。洗油剂可使油水界面张力达到10-3 mN/m数量 级,在90`250℃的洗油效率大于40%。蒸汽驱中单独使用洗油剂仅能提高采收率14%,而采用封窜剂和洗油剂 复合调驱体系可提高采收率26%。稠油蒸汽驱中采用封窜剂和洗油剂复合调驱技术可有效封堵汽窜通道,提高 驱油效率,改善稠油油藏蒸汽驱的开发效果。图2表4 参15     

高温低渗透油藏注气防窜聚合物泡沫体系的性能评价

渤海34-2高温低渗透油藏空气驱过程易发生气窜,常规控制手段存在较多局限性,亟待研究新的调剖技术。基于聚合物增黏和泡沫调驱双重特性,研发了一种聚合物泡沫调剖体系,测试了该体系的泡沫稳定性、流变性能,通过室内驱替实验和CT扫描评价了该体系的封堵性能和作用范围,在此基础上采用二维模型分别进行了注空气后转水气交替（WAG）实验和注调剖剂再注空气实验。结果表明,130℃下聚合物泡沫调剖体系对渗透率约35×10-3μm2的岩心封堵率高达98%,能很好地抑制气窜。在气体突破后WAG方式可提高驱油效率10.14%;而采用注复合泡沫调剖体系再转气驱提高驱油效率15.81%,较常规WAG驱油效率提高5%以上。高温下聚合物泡沫调剖体系的封堵能力和提高采收率效果较好,为同类高温低渗透油藏注气防窜提供了一条新思路。     

氮气泡沫辅助蒸汽驱提高稠油采收率技术研究

泡沫辅助蒸汽驱能够有效抑制蒸汽"超覆"和气窜现象,提高热能的利用率,从而进一步提高稠油油藏的采收率。利用物理模拟和数值模拟技术,研究了泡沫辅助蒸汽驱的开采特征和开发效果。研究结果表明:泡沫能够有效封堵高渗岩心,使得后续蒸汽更多的进入低渗岩心,改善蒸汽的驱油效率;泡沫有效抑制了蒸汽的气窜,使得蒸汽更多的进入油层中部和下部,改善了吸汽剖面,提高了热能的利用率,提高了油藏的最终采收率。