氮气泡沫在多孔介质中的封堵特性及其影响因素研究

泡沫在多孔介质中的封堵特性受到许多因素的影响。利用室内物理模拟实验方法研究了气液比、渗透率、注入速率、含油饱和度、地层内残留聚合物对泡沫在多孔介质中的封堵特性的影响。结果表明,气液比在（1：1）～（3：1）之间时,泡沫在多孔介质中封堵能力最强;泡沫在多孔介质中的表观粘度随着渗透率的增大而增大,其高渗透岩心中的相对封堵强度要大于在低渗透岩心中的封堵强度;泡沫在多孔介质中的注入速率越大其阻力因子越大,泡沫的注入速率最好控制在2m／d以上;当含油饱和度大于30％时,泡沫无法形成较大的封堵压差;聚驱后残留的聚合物可以增大泡沫的封堵压差。     

调剖剂在非均质多孔介质中的分流和封堵特性

通过不同渗透率的多管平行岩心分流试验研究了调剖剂在非均质体系中的流动及封堵特性，由研究结果得出结论：注入压力是现场调剖成功的一个关键因素；宜选择渗透率级差大的注水井进行调剖。     

泡沫流体在孔隙介质中的流动特点研究

为了研究不同气液比及不同注入方式泡沫流体在长细管模型中产生的特点及运移规律以及端面封堵情况，通过长细管模型进行了注入泡沫流体在孔隙介质中的流动试验。试验结果证明，泡沫在多孔介质中流动，压差分布均匀，泡沫体系在渗透率20 μm2孔隙介质中，能够形成较大的流动压差，并且不会形成端面堵塞，泡沫流动压差随气液比的增大而增大，泡沫压差形成的速度随气液比的增大而增快，形成稳定压差的时间变短；混合式注入泡沫形成的压差由前向后运动，交替式注入气体及泡沫剂溶液首先在中部形成压差，逐渐向两端扩展，混合式注入形成泡沫封堵的时间明显少于交替式注入。泡沫流体适合于油藏驱油，不会形成端面封堵，且混合式注入优于交替式注入。     

微泡沫与普通泡沫注入性及调剖能力对比

针对普通泡沫注入性差、运移性弱的问题,将气体和起泡剂溶液同时注入填砂管发泡器制备出一种气泡微细的微泡沫体系。通过多测压点长填砂管和并联填砂管对比了微泡沫和普通泡沫注入性和调剖能力的差异,并借助微观非均质模型对比研究了微泡沫和普通泡沫的封堵机制及改善微观非均质能力。微观驱替实验表明,由于微泡沫气泡直径小于高渗区域孔喉直径,气泡受孔喉的约束较小,主要通过多个气泡叠加作用在高渗区域孔喉处形成堆积封堵,后续气泡以"直接通过"或"弹性变形"的方式流入低渗区域,少量气泡以"气泡陷入"方式封堵小孔喉,但高渗区域堆积的微泡沫易被冲散,导致其封堵强度较弱,调剖作用有限。与微泡沫相比,普通泡沫的平均气泡直径大于高渗孔喉直径,气泡通过孔喉时的流动阻力较大,封堵能力较强,气泡主要通过"弹性变形"和"液膜分异"作用进入孔喉。相同泡沫注入量条件下,普通泡沫微观调剖效果更好。微泡沫在填砂管沿程产生的压差分布较为均匀,其注入性和深部封堵能力优于普通泡沫,但其封堵高渗通道能力及耐水冲洗能力较弱,调剖能力弱于普通泡沫。     

泡沫在三维大模型孔隙介质中的驱油特征

泡沫流体在多孔介质中运移时具有独特的方式,研究泡沫流体在三维油藏中的运移方式和变化规律对于分析泡沫流体提高油藏采收率的机理及特点具有重要作用.为此,通过三维大模型物理模拟实验装置研究泡沫驱油体系在三维体系中的驱油特性及压力场、饱和度场的变化规律.实验证明泡沫体系具有很好的封堵调剖能力,注入泡沫液以后,地层模型的压力场有了明显的变化;高渗通道被有效地控制,压力场的分布得到了改善,从进口端向出口逐渐降低,波及区域显著扩大;从饱和度场分析,剩余油区域得到明显的波及,主对角线两侧的剩余油在注泡沫以后,获得明显的动用.研究表明,泡沫体系在非均质油藏中具有良好的封堵调剖作用,能够较好地改善流体的驱油剖面,增加波及面积,提高驱油效率.     

高压复合热泡沫在多孔介质中的渗流能力实验

复合热泡沫驱油技术是将泡沫驱油技术和热力采油技术集成在一起,充分发挥二者优势的三次采油技术.研究所涉及的复合热泡沫体系,选择HY-3表活剂作为发泡剂,热烟道气(由85%的N2和15%的CO2组成)作为发泡气体.该体系不但具有泡沫驱油和热力采油的优点,同时又具有一定的CO2驱油和N2驱油的的作用.泡沫在地层高压条件下的稳定性和封堵能力,是泡沫体系能否取得理想驱油效果的关键.研究首次利用高压泡沫装置进行复合热泡沫高压渗流能力实验,研究了高压条件下复合热泡沫的稳定性及其在多孑L介质中渗流能力的影响因素.研究结果表明:在地层高压条件下,HY-3表活剂和烟道气可以在多孔介质中形成具有较强封堵能力的稳定泡沫,且在非均质岩心中的封堵效果明显好于在均质岩心中的封堵效果;岩心渗透率越高,阻力系数越大,泡沫封堵效果越好;注入速度越高,形成泡沫强度越大,泡沫封堵能力越好;气液比越大,泡沫渗流阻力越大,气液比达到1:1后,继续增大气液比对渗流阻力影响不大,为防止气窜,建议现场实施过程中气液比采用1:1.     

多相泡沫体系调驱提高原油采收率试验研究

通过复配泡沫和聚合物凝胶微球形成多相泡沫体系,并进行了多相泡沫体系在多孔介质中的驱油实验。通过激光粒度分析仪对聚合物凝胶微球的粒径进行测量,其粒径分布均匀,且与地层孔喉匹配。针对多相泡沫的起泡能力和稳定性,采用搅拌法对其各组分的浓度进行优选。微球封堵试验表明,微球能在岩心中不断地封堵和运移,使注入压力和阻力系数增加,后续水驱仍有较高的残余阻力系数。在双管非均质驱油试验中,多相泡沫优先进入高渗管并具有良好的调剖效果,从而改善地层非均质性,使泡沫驱替低渗管,调剖与驱油结合,有效地提高原油采收率。     

多孔介质中多相泡沫微观流动规律研究

通过微观刻蚀模型对泡沫、微球和多相泡沫体系在多孔介质中的微观渗流特征进行研究,结果表明:泡沫主要以变形、分割的方式通过多孔介质,且小气泡的运移速度要快于大气泡,其封堵具有叠加性;微球在多孔介质中以串状、长条状或团状聚集体存在,通过直接或变形的方式通过孔喉,以吸附、喉道处架桥和孔喉连接处堆积来形成封堵,但稳定性不强;多相泡沫体系中,微球吸附甚至包围在泡沫液膜表面,泡沫在微球的包围簇拥下向前运移,稳定性增强,对深部调剖封堵效果更好。     

冻胶泡沫体系调剖规律实验研究

针对优选的冻胶泡沫体系配方AP-P4(0.3%)+YG107(0.3%)+DY-1(0.6%),利用一维人工岩心模型,研究了渗透率级差、注入方式、段塞大小对冻胶泡沫调剖能力的影响规律。实验结果表明,随着渗透率级差的增加,冻胶泡沫的调剖效果先增加后减小,当级差为7.00时调剖效果最好;不同注入方式中,气液经过泡沫发生器形成稳定泡沫后注入调剖效果最佳;注入段塞1PV时非均质岩心调剖效果最佳;实验比较的调驱方式中,冻胶泡沫体系高低渗岩心发生吸液剖面反转,调驱能力最强。     

多孔介质中泡沫流动等效数学模型

建立了一个基于临界毛管压力并能够描述多孔介质中泡沫流动规律的等效数学模型,模型采取改变形成泡沫后气相相对渗透率的形式描述泡沫在多孔介质中流动阻力的变化,泡沫流动阻力表述为临界含油饱和度、临界表面活性剂浓度、临界毛管力、油藏渗透率、气液比和气相流速的函数,进行了泡沫驱实验岩心驱油结果拟合和三维地质模型泡沫调剖效应数值模拟研究,证实了建立的数学模型能够正确地模拟泡沫驱油机理。     

低渗透非均质油藏空气泡沫驱替注入参数优化实验

针对低渗透非均质油藏空气泡沫驱过程中不同渗透率储层注入参数优化困难的问题,以安塞油田长₆³组天然岩心为例,采用一维岩心流动实验装置开展空气泡沫驱注入参数优化实验,对气液比、泡沫段塞体积、注入压力、注入速率和注入时机进行优化,获得最佳注入参数,并分析不同渗透率储层空气泡沫驱注入参数优化规律。结果表明:同一组岩心内,随着气液比、泡沫段塞体积、注入压力和注入速率增加,采出程度不断提高,当这些注入参数达到一定程度后,采出程度增幅减小或下降,各注入参数均存在最优值;不同注入参数对采出程度的影响很大,对渗透率较低的储层尤为敏感;渗透率与最优注入气液比、注入体积、注入压力、注入速率均具有较好的指数递减关系,低含水时注入空气泡沫能够获得更高的采收率。该研究结果为低渗透油藏空气泡沫驱分区分层精细化注入提供了理论依据。     

泡沫复合驱在胜利油田的应用

针对胜利油区孤岛油田中二区中部Ng3＋4油层和埕东油田西区油藏条件，进行了泡沫复合驱实验研究。封堵调剖实验表明，泡沫复合驱具有优良的封堵调剖能力，其封堵能力随渗透率增加而增大；气液共注时，阻力因子随注入量增加而持续增大，交替式注入时，阻力因子随注入量的增加波动上升，但随着注入量不断增加，两种方式均能产生较好的封堵效果；低气液比交替注入时，封堵作用表现缓慢；大段塞交替注入时，封堵效果相对较弱。驱油效率实验表明，泡沫复合驱比水驱提高采收率20％以上，发泡剂对矿化度、温度及原油性质等油藏条件改变均不敏感，适应性强。孤岛油田中二区中部Ng3＋4油层实施单井试注后，生产井增油降水效果显著，注入井吸水剖面明显改善。图5表4参14     

不同温度下泡沫对气液相相对渗透率的影响

泡沫能够有效封堵高渗透窜流通道,泡沫驱是一个多相流动的过程,而相对渗透率是表征多相渗流的重要参数,泡沫驱相渗规律的研究对稠油热采工艺具有重要意义。测定了不同温度下泡沫封堵压差随气液流量比的变化,分析了不同气液流量比下泡沫封堵压差的变化及温度的影响;利用稳态法测定了不同温度下泡沫存在和不存在时气液相相对渗透率曲线,研究了温度对泡沫驱中气液相相对渗透率的影响。结果表明：在实验温度范围内,温度越高,泡沫的封堵效果越好;在气液流量比为2～4时,泡沫的封堵压差最大,封堵效果最好;泡沫不影响液相相对渗透率与含液饱和度的关系,但泡沫使得液相相对渗透率整体偏小;当含液饱和度低于临界含液饱和度时,泡沫对气相相对渗透率无影响;当含液饱和度高于临界饱和度时,气相相对渗透率相较于无泡沫作用时降低了2～3个数量级;在实验温度范围内,随温度的升高,液相相对渗透率的变化很小,但气相相对渗透率的临界含液饱和度变大,并且曲线的平缓段所对应的气相相对渗透率降低。     

抗温抗盐泡沫复合驱驱油特性研究

在模拟中原油田的高温、高矿化度的条件下,采用微观模型和长填砂管实验研究了沫复合驱驱油特性。用微观模型实验观察得到泡沫驱油机理：抑制了粘性指进,改变液流方向;剥离油膜;产生气阻效应;乳化并携带油沫。单长填砂管实验结果表明液气交替注入完全可以在岩心前端面形成质量较好的细腻泡沫。两维纵向非均质物理模型实验结果表明泡沫在多孔隙介质中的运移特征：气体在泡沫破灭、再生的过程中向前运动,液体则通过气泡的连续液膜网流过孔隙介质,泡沫是在向前移动过程中不断地破灭和再生。泡沫复合驱油过程中形成三个驱油带：前沿是乳状液渗流;中间既有前沿中的乳状液渗流,也有气体锥进渗流和泡沫渗流;后沿以泡沫渗流为主。     

耐高温冻胶泡沫选择性堵水剂——适用于东海气田高温气藏堵水稳产

针对东海气田产水严重的开发现状,通过室内实验研究,研制了适用于其气藏条件的冻胶泡沫堵水体系。该体系由质量分数为0.4%的CAB-35耐高温起泡剂和0.4%LF聚合物+0.4%RELMNE交联剂冻胶稳泡剂复配而成,并优化了冻胶泡沫的注入方式、气液比和注气速度等施工参数,评价了冻胶泡沫的性能,形成了适用于东海气藏条件的耐高温冻胶泡沫堵水技术。评价结果表明:LF聚合物冻胶体系作为耐高温冻胶泡沫的稳泡体系,具有较好的稳泡效果,能大幅度提高泡沫的半衰期;冻胶泡沫堵水体系在气液混注、气液比1:1、注气速度为0.5 mL/min时性能最佳,易注入且封堵能力强。驱替实验结果表明:当地层情况相同时,冻胶泡沫堵剂封堵水的能力大干封堵气的能力,且堵剂对水的封堵率随着地层渗透率的增加而增强;当地层存在渗透率差异时,堵剂具有较好的地层非均质选择性能,堵剂优先封堵高渗透水流通道,而低渗透产气通道未被堵死。因此通过地层渗透率差异能够实现选择性堵水的目的。     

天然气泡沫体系流度控制能力影响因素

大量现场应用发现,泡沫驱作为一种有效提高采收率的方式,合适的注入参数可使其最大程度地发挥泡沫的流度控制能力。选取APG-10为起泡剂、DG为稳泡剂、天然气为气相制备天然气泡沫。对起泡剂质量浓度、稳泡剂质量浓度、天然气泡沫注入流速、天然气泡沫体积分数、含油饱和度5个因素,设计正交试验,确定最优天然气泡沫体系配方及最佳注入参数。分析不同因素对流度控制能力的影响;引入标准偏差描述驱替过程中阻力系数的波动幅度;探究最佳注入参数在不同渗透率地层中的适应性。在渗透率为100 mD的多孔介质中,最佳注入参数为6000 mg/L APG-10+400 mg/L DG;当天然气泡沫体积分数为70%,天然气泡沫注入流速为4 mL/min时,天然气泡沫的流度控制能力最强,阻力系数为57.04。在渗透率适应性研究中,多孔介质渗透率在3000 mD以内时,随着渗透率增加,天然气泡沫流度控制能力增强。     

裂缝储层空气泡沫驱注入参数优化实验

为提高裂缝性油藏空气泡沫驱的采收率,以王窑中西部地区长₆段储层为研究对象,开展前期水驱、空气泡沫驱、后续水驱实验,优化气液体积比、泡沫段塞体积、注入压力、注入速率和注入时机等参数。结果表明:泡沫注入岩心后,含水率迅速降低,采出程度迅速提高,裂缝岩心相对基质岩心封堵更快,但封堵效果较差;注入空气泡沫时间越早,最终采收率越高;最优气液体积比、泡沫段塞体积、注入压力、注入速率与岩心渗透率呈负相关,但因裂缝渗透率较大,渗透率变化对最佳注入参数的敏感性较弱。该研究结果可为低渗透油藏裂缝性储层空气泡沫驱精细化注入提供重要的理论依据。     

河南油田氮气泡沫调驱技术研究与应用

在河南下二门油田油藏条件下,利用ROSS—Miles法．研究了起泡剂质量浓度对表面活性剂起泡性能和稳定性能的影响,提出当起泡剂质量浓度为临界胶束质量浓度时,起泡体系具有最佳的泡沫性能。应用室内泡沫发生装置,研究了泡沫的气液比以及注气速度对泡沫封堵性能的影响,并针对不同渗透率地层做了泡沫调驱的适应性评价。实验结果表明：当气液比为1．5：1．0,注气速度为0．9mL／min时,泡沫具有最佳的封堵能力,后续水驱仍能保持较高的残余阻力系数;泡沫调驱适用于渗透率较高的地层,对低渗层的封堵效果较差。下二门油田进行的泡沫调驱先导试验结果表明,区块整体含水明显下降,增油效果显著。