高温蒸汽氮气泡沫复合驱实验研究（） 摘要: 关键词: 中图分类号:TE357

为了研究不同因素对泡沫封堵特性和高温蒸汽氮气驱提高采收率效果的影响,开展了发泡剂浓度、温度、气液比、渗透率和含油饱和度对3种发泡剂生成泡沫封堵能力影响规律、发泡剂浓度和蒸汽氮气混注比对蒸汽泡沫复合体系封堵特性影响以及不同发泡剂单管和双管驱油实验。研究结果表明,泡沫阻力因子随发泡剂浓度、气液比、渗透率增加而增大,后期增加速度较缓,最佳质量分数和气液比为0.5%和1∶1;阻力因子随含油饱和度增加而减小,含油饱和度大于0.2时,泡沫基本失去封堵能力;1#、2#发泡剂生成泡沫的阻力因子随温度增加而降低,3#随温度增加而升高;蒸汽氮气泡沫混注时,最佳质量分数和蒸汽氮气混注比为0.6%和3∶2;注2#和3#发泡剂的蒸汽氮气泡沫复合驱提高采收率20.82%和17.05%;2#发泡剂提高波及系数和洗油效率为13%和24.6%,3#发泡剂提高波及系数和洗油效率为9.05%和21.9%,2#发泡剂性能优于3#发泡剂。     

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。     

泡沫注入方式对封堵效果的影响

比较了气液同时注入、多段塞气液交替注入、气-液-气、气-液-气（含油）、气-液-气（无发泡剂）及液-气-液注入方式对阻力因子、突破压力和封堵率的影响。结果表明,气-液-气注入方式中气体前置段塞隔离了油水层,使发泡剂性能稳定,后置气体段塞驱替泡沫进入地层深部,扩大波及体积,提高泡沫质量,突破压力最大,达1．033MPa,封堵率也最高,是最好的注入方式;多段塞气液交替注入方式可以把气体和发泡剂驱替进入地层深部,扩大泡沫波及范围,发泡剂在岩芯中吸附提高了泡沫的稳定性,但注入工序多;同时注入方式在实验室和现场都很难达到设计气液比,注入压力梯度小时没有起到封堵作用,注入压力梯度大时注入困难;液-气-液注入方式的前置段塞损失很大,后续注入的发泡剂溶液降低了泡沫质量,破坏了泡沫的稳定性和封堵能力;不加发泡剂的气-液-气注入方式形成的泡沫液膜粘度低,封堵能力较低。考察了泡沫体系中含油量对封堵效果的影响,结果表明,油的存在只是增加了油层流出速度,对封堵效率没有明显影响。     

氮气泡沫驱注入参数优化试验研究

为提高高温高矿化度中渗油藏注水开发后期的油藏原油采收率,研究优选了发泡剂浓度、气液比、注入量、注入方式、设备注入性和泡沫的封窜能力等工艺参数。实验结果表明:最佳气液比为2:1;最佳发泡剂浓度为0.5%;在气液比为2:1和发泡剂浓度0.5%的条件下,氮气泡沫注入量由0.11 PV增加到0.54 PV,采收率由20.6%增大到68.6%;水段塞与氮气泡沫段塞体积比为1:2～1:3时,最终采收率较高;在2.0 mL/min范围内,注入速度的变化对提高原油采收率的影响不明显。试注试验表明:注气设备额定压力在35 MPa以上可以满足试验区注入要求;水气交替注氮气易发生气窜;泡沫具有明显的封堵气窜和调剖作用。     

氮气泡沫压锥参数优化的正交数值试验

氮气泡沫压锥是一项有效控制底水锥进的技术,选择合适的注采参数是取得良好压锥效果的关键。影响氮气泡沫压锥效果的注采参数很多,且参数间存在交互影响,而正交数值试验是解决多因素问题的有效方法之一。利用正交试验设计原理,考虑注气量、注入速度、注入方式、气液比、焖井时间、焖井后最佳产液量和转注时机等7个注采参数,以产出投入比作为评价指标,进行正交试验设计,并在历史拟合的基础上,开展氮气泡沫压锥技术正交试验设计和数值模拟研究。分析结果表明,注气量、产液速度和转注时机对产出投入比的影响最为显著;注采参数影响开采效果的程度大小依次为注气量,产液速度,转注时机,气液比,注入方式,注入速度和焖井时间。正交数值试验结果可为现场氮气泡沫压锥注采参数的优化提供理论指导,具有实际意义。     

X区块氮气泡沫驱油室内实验研究

针对X区块地层能量不足、含水率过高以及注采对应关系差导致的驱油效果差的开发现状,选取TM15井组作为代表,对氮气泡沫驱的开发方案的起泡剂浓度、气液比进行优选。通过实验,在综合考虑采出程度、阻力因子以及施工方便等因素的条件下,优选出温度为97℃下,起泡剂浓度为0.5%,气液比2:1,注气速度为0.5 mL/min作为最佳注入参数。     

稠油热采井氮气泡沫抑制边水技术研究

为解决中原油田胡12块稠油热采井生产后期气窜以及蒸汽超覆造成的汽油比下降,边水水窜造成的含水率高等问题,开展伴蒸汽注氮气泡沫抑制边水的室内实验研究。对发泡剂的性能、注入时机以及边水能量大小对抑制边水效果的影响进行了评价。结果表明：发泡剂浓度并不是越大越好,最佳发泡剂浓度范围为0．4％～0．6％;阻力因子随温度的升高而下降,在200度温度下,发泡剂阻力因子达到45以上;边水水窜以后,注氮气泡沫时间越早,原油采出程度越高;氮气泡沫在边水能量较强的情况下也能发挥较好的封堵效果。     

井楼油田稠油油藏氮气泡沫调剖室内实验

为了给蒸汽—氮气泡沫调剖技术在井楼油田稠油油藏现场的应用提供理论依据,利用室内物理实验模拟方法,对现 场提供的泡沫剂进行了静态和动态评价,测量不同质量分数和气液比下的发泡剂和氮气的阻力因子,优化出适合现场使用的最 佳起泡剂质量分数为0.4%~0.5%,最佳气液比1 ∶1,筛选出适合伴蒸汽注入的泡沫体系。使用并联填砂管分别模拟渗透率级差 5 和10 的非均质储层,开展了氮气泡沫连续注入和周期段塞注入实验,优选出最佳氮气泡沫段塞注入参数0.05 PV。为正确进 行工艺设计提供了指导性意见。     

低渗透裂缝性油藏水气交注非混相驱提高采收率研究

低渗透油田进入注水开发以后,由于储层天然裂缝发育,导致油井含水急剧上升,产量迅速下降,油藏采出程度低。为进一步提高油藏采收率,达到降水稳油的目的,进行了水气交注非混相提高采收率室内试验,通过实验分析了注入方式、气液比及温度对采收率的影响。实验结果表明,氮气驱+水-氮气交替注入段塞效果最好;气液比在1∶1至3∶1范围变化时,随着气液比增大,最终驱油效率提高,并且提高效果较明显;温度对水-氮气交注非混相驱的驱油效率有一定的影响但不明显。在低渗透裂缝性油藏实施水气交注非混相驱是切实可行的,具有较好推广应用价值。     

高温复合泡沫体系提高胜利油田稠油热采开发效果

地层非均质性使得稠油油藏注蒸汽多轮次吞吐开采后期开发效果变差.伴蒸汽注入氮气和泡沫剂可有效提高蒸汽的波及效率和驱替效率,改善稠油热采的开发效果.针对胜利油田稠油油藏特点,研制了一种新型高温复合泡沫剂FCY（该泡沫剂在310℃、气液比1：1条件下阻力因子达到20以上）,并研究了温度、矿化度、剩余油饱和度对其封堵效率的影响.FCY体系提高稠油油藏采收率实验表明：FCY泡沫剂可有效降低油水界面张力,提高注入蒸汽的驱替效率;伴蒸汽注入FCY体系可以提高稠油油藏采收率,降低含水率;氮气和泡沫剂合注为最佳注入方式.胜利油田现场应用证明,高温复合泡沫体系FCY可有效改善热采稠油油藏吞吐开发效果,封堵大孔道,防止汽窜.图8表1参10     

胜坨油田二区沙二段3 砂组高温高盐油藏低张力氮气泡沫驱单井试验

针对高温高盐油藏的特点,采用分子模拟和室内实验等手段,研制了低张力氮气泡沫体系。室内评价结果表明,当温度为80℃时,不同质量分数的氮气泡沫体系在吸附前后发泡体积均保持在200 mL左右,半衰期大于5 000s,表明其具有良好的起泡性能和泡沫稳定性能。为了验证该体系在高温高盐油藏中的起泡性能、泡沫稳定性能及对高渗透条带的封堵性能,优选合理的注入方式和气液比,于2011年8月30日在胜坨油田二区沙二段3砂组高温高盐油藏开展了为期1个月的低张力氮气泡沫驱单井试验,30 d累积注入泡沫剂溶液2 087 m3,3口受效油井平均综合含水率由试验前的98.5%降至试验结束后的97.8%,平均单井产液量保持稳定,产油量由6.3 t/d上升到9.2 t/d。油水井动态变化及吸水剖面变化结果表明:低张力氮气泡沫体系在高温高盐油藏条件下能够形成稳定的泡沫,且封堵高渗透条带性能好;气液混合注入渗流阻力大,封堵效果好;试验条件下最佳气液比为1∶1。     

A油田氮气泡沫调驱技术研究

为改善油田注水开发效果和提高采收率,进行了氮气泡沫调驱技术研究。室内对比4种起泡剂的性能,研究注入方式、气液比、质量分数及注入量对泡沫体系的阻力因子的影响。在A油田进行了现场试验,增油降水效果明显。     

气液交替注入参数的选择

采用气液交替注入技术可以提高高含水油藏的波及效率，改善油层的动用程度，达到提高原油采收率的目的。针对氮气／起泡剂溶液交替注入方式，分别在静态和动态条件下评价了起泡剂的使用浓度、注入速度、气液比、注入方式、岩心渗透率等参数对泡沫封堵性能的影响。综合评价结果表明，气液交替注入方式好于气液同时注入方式，能够在岩心中形成性能稳定的泡沫，对岩心的封堵作用较强。     

低渗透油藏空气泡沫驱时机选择及参数优选研究——以延长油田岩心样品为例

为了探索低渗透油藏开展空气泡沫驱的最佳时机,优选该时机条件下的最佳注入参数,提高空气泡沫驱技术应用效果和效益,在甘谷驿空气泡沫驱试验区开展了相关实验研究,目的是选择开展空气泡沫驱的时机,明确影响空气泡沫驱效果的各种因素。研究结果表明,含水率达到60%~70%时进行空气泡沫驱效果最好;合理的注入压力范围为18~22 MPa,最佳气液比为3∶1,合理的泡沫液注入速度为8~10 m~3/d,泡沫液最佳质量分数为0.35%~0.5%,空气泡沫最佳注入总量为0.6 PV左右;小段塞、多轮次交替的注入方式可以充分发挥空气泡沫驱的驱油效果,有效延缓见气时间,最大程度提高水驱后采收率。     

注空气泡沫驱油过程中的腐蚀与防护研究

针对空气泡沫驱油过程中的腐蚀问题,模拟现场试验条件,研究了气液交替注入频率、空气注入参数(温度、压力、温度、流速)及不同泡沫配液体系对腐蚀速率的影响,考察了缓蚀剂和牺牲阳极的缓蚀效果,获得了注空气泡沫的相关腐蚀规律和防腐工艺技术.结果表明:气液交替次数由0增大到6、空气湿度由0增大到饱和、空气流速由0变为1.5 L/min时,挂片相应的腐蚀速率分别增加了8～9、56.6、46.6倍;空气温度和50℃时压力的变化对N80钢材的腐蚀速率影响较小,温度升高和压力增加,腐蚀速率略有增加.静态条件下,不同泡沫配液体系中的腐蚀介质对N80挂片的腐蚀速率均小于标准0.076 mm/a.缓蚀剂与牺牲阳极协同缓蚀工艺可以弥补高温下缓蚀剂缓蚀效果降低的不足,矿场试验结果表明,该协同缓蚀工艺技术的缓蚀率达92.4%,有效解决了注入管柱的腐蚀问题.     

超低渗透水平缝油藏空气泡沫驱注采参数敏感性研究

延长东部油田为典型的超低渗透水平缝油藏,其注水开发过程中,油井水淹速度快,水驱采收率低的问题。为改善开发效果,基于典型低渗非均质油藏数值模型,开展了空气泡沫岩注采参数研究,采用单因素分析法研究了注采参数对空气泡沫驱开发效果的影响规律和影响程度。研究结果表明,气液交替的注入方式优于气液同注;含水率过低时,不宜注入空气泡沫;随着气液比、注入压力、起泡剂浓度、主段塞大小、前置段塞大小和注采速度的增加,空气泡沫驱阶段采出程度会有不同幅度的增加;在高渗层投产要优于在低渗层投产。该研究结果对超低渗透水平缝油藏空气泡沫驱有效开发具有重要的指导和借鉴作用。     

稠油油藏吞吐后转氮气泡沫驱

氮气泡沫驱能有效改善稠油油藏蒸汽吞吐和水驱后期的开发效果.以辽河油田某区块莲花油层稠油油藏为对象,开展氮气泡沫驱研究.通过岩心驱替实验,确定了氮气泡沫驱的最佳气液比;利用油藏数值模拟技术,建立了三维地质模型,进行了目标区块历史拟合.在此基础上,优化了氮气泡沫驱注采设计方案,预测对比了方案实施后的效果.研究结果表明:目标区块宜采用注泡沫2个月后开井生产4个月的周期氮气泡沫驱开发方式,注入最佳气液比为1.3∶1,发泡剂最佳使用质量分数为0.45％,单井注入速度为45 m3/d;与同期注水开发预测结果相比,周期氮气泡沫驱的预测阶段采收率可提高6.09％.氮气泡沫驱技术可显著提高该区块稠油油藏采收率.     

聚合物驱吸液剖面反转机制、应对方法及实践效果

大庆、大港和渤海油田的矿场测试资料表明,化学驱中、后期注入井都出现了吸液剖面反转现象,因此降低了增油降水效果。为进一步探究聚合物驱吸液剖面反转机理、提高化学驱开发效果,采用“分注分采”岩心物理模拟方法,开展了聚合物驱过程中吸液剖面反转作用机制和应对方法实验研究。研究结果表明,水驱油藏提高采收率的关键在于增加储层内中、低渗透部位吸液压差,为此可以提高注液速度或利用化学材料滞留增大高渗透部位渗流阻力或采取侧钻和微压裂等措施减小低渗透部位渗流阻力。聚合物驱过程中,聚合物在储层内低渗透部位滞留所引起渗流阻力和吸液启动压力增幅要远大于高渗透部位的水平,加之注入压力受限于储层岩石破裂压力,二者共同作用引起注入井吸液剖面反转现象。采取高滞留与低滞留能力聚合物溶液(或二元和三元复合体系)交替或梯次注入方式可以降低厚油层内低渗透部位渗流阻力和吸液启动压力升高速度,进而减小吸液剖面反转速度。矿场试验表明,不同滞留能力驱油剂交替或梯次注入减小了吸液剖面反转速度,提高了化学驱增油降水效果。     

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     

孤岛中二区28-8井注强化氮气泡沫研究

从X11种商品中筛选出的起泡剂DP-4为阴非离子复配表面活性剂，与矿化度8．38g／L的油藏地层水完全配伍，抗油性能好。在渗透率1．5μm^2的填石英砂模型上，气液比1：1-2：1时，注入0．5％DP-4溶液产生的阻力因子最高，超过1500。加入1．8g／LHPAM（3530S）的0．5％DP-4溶液形成的泡沫半衰期长而泡沫体积最大。在室内实验中聚合物强化．起泡液由0．5％DP-4和1．8g／L聚合物组成，气液比1：1，氮气纯度99．95％。将模型水驱至残余油，注入强化泡沫，注入压力由0．05MPa上升至2．8MPa，采出程度由54％增至79％。孤岛油砂填充的2．7和0．9μm^2双管模型并联，污水配液，在60℃、6MPa压力下水驱至残余油（采出程度34．6％），注入0．1PV强化起泡液前置段塞，0．3PV强化泡沫主段塞，转水驱，最终采出程度71．1％。现场试验从20—03年5月开始，原设计以150m^3／d流量注1．5％DP-4强化起泡液10天，再按气液比1：1注0．75％DP-4的强化泡沫170天，以后恢复注聚。在现场实施气液混合注入时注入压力过分升高，改为气液交替注入。又由于所用氮气含氧5％。致使注入压力较低，但截至12月5日，仍收到注入井吸液剖面改善，一部分生产井增油减水的效果。图3表3参6。