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.     

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。     

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。     

稠油减氧空气泡沫驱注入参数优化及现场应用

针对鲁克沁稠油油藏泡沫驱开采存在的气锁、注入参数不合理等问题,通过物理模拟实验,对减氧空气泡沫驱注入参数进行了优化。研究表明:水驱突破时开展减氧空气泡沫驱,采出程度增幅最高,含水率明显下降;采用气液交替注入方式替代气液同注方式,可避免井筒内气液分离和腐蚀问题,且当减氧空气和发泡液的单次注入量为0.1倍孔隙体积时,驱替效果与气液同注效果相当。室内获得的最佳注入参数为:水驱含水率达70%时转泡沫驱,液和气交替注入,单次注入0.1倍孔隙体积,注入速率为0.3 mL/min。现场施工参数调整后,试验区日增油为42 t/d,含水率下降28个百分点,累计增油为1.4×10⁴t,产水量降低2.65×10⁴m³。现场试验证明,减氧空气泡沫驱优化方案切实可行,该成果为鲁克沁稠油规模开发提供了重要技术支持。     

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。     

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。     

注空气对N80钢的腐蚀影响因素及响应曲面分析

空气驱油在运行中由于注入空气中的氧气与地层水混合,造成管材的电化学吸氧腐蚀。影响N80钢腐蚀的三大因素为空气中的氧含量、压力、温度。单因素腐蚀影响试验发现随着空气中氧含量、体系总压力的上升,N80钢片的腐蚀速率总体呈现增大趋势;随着温度上升,钢片腐蚀速率呈现先增大后略有下降的趋势。根据试验数据,建立各影响因素曲面响应分析模型,分析不同氧含量、压力、温度下N80钢材的腐蚀情况,得出氧含量是对N80钢腐蚀速率的影响程度最大的结论。为减少腐蚀,建议在注气过程中应适当控制氧气含量。     

超低界面张力泡沫驱油方案的优化

超低界面张力泡沫体系配方中气液比对泡沫驱采收率的影响最大,其次是聚合物浓度.优选的泡沫体系配方为表面活性剂浓度0.3%,聚合物浓度2 000 mg/L,气液比为3:1.气体和二元液混合注入的压力升幅最大,耗时最短,泡沫驱采收率也较高.气体、表面活性剂与聚合物三种物质完全分开交替分段塞注入时压力升幅最小,耗时最长,采收率最小;气体与二元液交替注入时的压力和采收率居中.结合现场实施工艺,优选气体与二元液交替注入的方式,交替周期越短,泡沫驱采收率越高.     

基于灰色支持向量机的套管腐蚀速率预测研究

东辛油田套管腐蚀损坏严重,各影响因素相互关联,很难判断各影响因素的主次关系。应用灰关联分析原理讨论了注入水水质、土壤参数对套管腐蚀速率的影响,针对套管腐蚀速率和影响因素之间复杂的映射关系,在套管腐蚀速率预测研究中引入支持向量机算法,建立了基于灰色支持向量机的套管腐蚀速率预测模型。研究结果认为,东辛油田套管腐蚀的主要因素是注入水pH值、土壤pH值、注入水含氧量、土壤含盐量和土壤含水量;采用灰色支持向量机法建立的套管腐蚀速率预测模型简单,计算速度快,预测精度高,预测的最大相对误差为9.09%,平均相对误差为5.96%。     

非均质油层空气泡沫驱提高采收率试验研究

中原油田胡12区块是一主力区块,由于油层非均质性强,导致注水开发后油井含水上升速度快,水淹严重,油藏采收率低.为进一步提高油藏采收率,达到降水稳油的目的,模拟其油层条件,建立了非均质油层模型,以廉价的空气为基础,进行了空气泡沫驱油提高采收率室内试验,主要进行了不同注入方式、不同气液比对采收率影响的试验.试验结果表明,发泡荆、空气交替注入,发泡剂、空气、水交替注入,泡沫、空气交替注入3种注入方式中,泡沫、空气交替注入方式效果最好;气液比在1:1～3:1范围变化时,最佳气液比为3;1.试验结果证明了空气泡沫驱能大幅度提高胡12区块油藏采收率,适用于高含水、非均质油藏,是一种有前途的三次采油方法.     

空气泡沫驱采出系统腐蚀影响因素研究

对采出流体物性进行分析,确定了空气泡沫驱对采出系统采出流体组成成分的影响。通过高温高压反应釜进行了腐蚀试验,对试片进行了平均腐蚀速率计算、宏观形貌观察、金相分析和扫描电镜(SEM)分析,研究了温度、流速、氧含量对腐蚀的影响,研究结果表明氧含量是腐蚀主要控制因素。     

减氧对空气泡沫驱井下管柱的缓蚀作用及减氧界限

氧腐蚀是限制空气泡沫驱油技术应用推广的主要因素，减氧能够降低腐蚀速率。笔者利用高压腐蚀反应釜模拟工况条件，采用失重法测试了N80套管钢在不同氧含量（2%~21%）、不同压力（20~50 MPa）、不同温度（70~120℃）条件下的腐蚀速率，根据测试结果拟合建立了腐蚀速率与氧分压关系的数学模型；采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射分析表征了腐蚀产物的微观形貌和成分。结果表明，空气泡沫驱过程中N80钢的腐蚀速率随空气氧含量的降低呈非线性下降，但无法将腐蚀速率控制在0.076 mm/a标准以下。温度120℃、压力50~20 MPa，N80钢标准挂片的减氧界限为0.021%~0.054%，已经达到纯氮气的标准。工况条件下不同氧含量的N80钢材腐蚀产物疏松多孔，其成分为Fe₂O₃、FeOOH和Fe₃O₄，腐蚀产物对基体金属无保护作用，工况的改变并不会显著改变腐蚀产物的形貌和成分。     

延长油田典型“三低”油藏空气泡沫驱试验与认识

为了提高延长油田“三低”油藏开发效果,探索空气泡沫驱在该类油藏的可行性,在室内研究的基础上,分别选取东、西部具有代表性的唐80井区和旗35井区开展了空气泡沫驱矿场试验。结果表明:空气泡沫驱最终驱油效率可以达到80%以上。相比先水驱再空气泡沫驱,直接空气泡沫驱的驱动方式更有效,获得相同的较高驱油效率需要的总注入量更小。同时,据2个井区的矿场试验结果,单井月增油幅度最高达215%,单井累积增油幅度最高达近40%,单井含水率最高下降40个百分点以上;唐80井区综合含水率下降约16个百分点,自然递减率较注水区低13个百分点以上,降水增油效果非常明显。另据耗氧安全分析和矿场试验监测结果,套管气氧含量基本都在5%以内,且随时间的延长,氧含量均越来越低。通过上述研究和试验认为:空气泡沫驱在延长油田“三低”油藏具有经济和安全的双重可行性,打破了低温低压油藏不适合空气泡沫驱的常规理念,对同类油藏的实施具有借鉴和向导意义。建议矿场试验中采取有效措施减缓气窜的发生,加强油藏动态和产出气的监测与分析,保证在安全的前提下取得良好的驱油效果。     

泡沫分流特性研究

为了研究泡沫在地层中的渗流特性,对气液在地层中不同注入顺序、气液注入过程中的产出规律进行了研究,分析了泡沫产生分流效应的并联管前缘流动理论,从而得到了泡沫在多孔介质中的分流特性;同时还研究了泡沫的封堵特性,通过泡沫注入实验数据分析,指出泡沫封堵存在叠加效应的认识有待商榷。研究表明:在非均质地层中,先注入气体或先注入发泡剂溶液,泡沫都可以产生分流效应;多段塞气液交替注入后,非均质地层流出的流体流速相同;分流率相同的实质是流度相同;泡沫有效封堵时,在高低渗地层的段塞式运移速度取决于孔隙,高低渗地层速度之比是孔隙度的反比。该研究对产生泡沫的现场注入气液顺序提供了指导,认识了泡沫在多孔介质中的流动本质,可指导现场泡沫调剖驱油的生产作业。下一步还需要深入研究泡沫深部调剖的方法和泡沫叠加效应。     

空气泡沫驱数学模型与数值模拟方法

为了描述空气泡沫驱过程中空气与泡沫的运移规律和复杂的驱油机理,通过相与组分关系的相关假设,借鉴火烧油层数学模型方法,结合空气低温氧化动力学方程、泡沫驱经验数学模型与物化参数的处理,建立了空气泡沫驱数学模型,分析了该模型的封闭性,并提出了相应数值模型的求解方法。建立了概念模型,通过空气泡沫驱室内实验拟合修正了氧化动力学模型,并模拟评价了空气泡沫低温氧化驱油机理影响因素的敏感性。结果表明,室内实验各阶段驱替效果与见水时间的拟合都比较好;空气泡沫驱效果更好、成本更低,适合于非均质油藏（变异系数0.7~0.8）或注水开发后期正韵律油藏;采用高温高压、高注低采、水驱至含水率96%左右时转泡沫驱以及反七点井网等方式,都有利于增强空气泡沫的驱油效果;当气液比为1∶1 ~ 2∶1、空气注入速度0.1~0.2 PV/a,以及采用空气泡沫/空气交注注入方式时,驱油效果最佳。     

多因素影响的泡沫驱数值模拟方法

基于泡沫封堵规律实验结果和质量守恒定律,建立了综合考虑多孔介质渗透率、发泡剂质量浓度、泡沫干度、油藏温度、含油饱和度、含水饱和度以及渗流速度等多因素影响的泡沫驱数学模型。采用IMPES和Runge-Kutta方法对模型进行了求解和验证。利用数值模拟方法研究了泡沫封堵特性和泡沫驱开发效果影响因素的敏感性。研究结果表明：随着转驱时机的推迟,最终采收率先小幅升高后迅速降低;随着泡沫干度增加,最终采收率先增加后降低,泡沫干度为50%~67%时的驱替效果最佳;随着发泡剂质量浓度增加,最终采收率先迅速增加后趋于稳定;随着注入速度增加,最终采收率先增加后降低;各因素对泡沫驱最终采收率影响程度大小为：发泡剂质量浓度>注入速度>泡沫干度≈转驱时机。由于该数学模型考虑了众多与实体油藏相关的参数,所以该模拟方法可以更容易、有效地应用于指导泡沫驱矿场试验方案的制定。     

新型井下动态腐蚀试验装置的研制与应用

为了解江苏油田CO2腐蚀套管的机理及其影响因素,制定合理的套管防腐技术措施,自主研制了新型井下动态腐蚀试验装置,并利用该试验装置进行了井下动态腐蚀模拟试验。选择1/4圆弧N80钢挂片试样,模拟实际工况条件下流体对套管的腐蚀情况,对腐蚀速率及腐蚀形态进行测试评价,并对腐蚀产物的微观形貌进行了分析。试验结果显示,在试验研究的参数范围内,N80套管钢腐蚀速率较高,不同部位的平均腐蚀速率为0.168 9~0.571 8 mm/a,并随CO2分压、温度、流速增大而增大,表现出较严重的CO2局部腐蚀形态特征。微观形貌分析表明,流速是导致抽油泵吸入口附近套管腐蚀速率最大的主控因素,其腐蚀速率达到0.5718 mm/a,这与现场腐蚀套管穿孔情况相符。研究结果表明,该试验装置具有较好的模拟性和适用性,可为油套腐蚀机理试验研究提供新的测试手段。      

空气钻井中钻具腐蚀因素的灰关联分析

伊朗TBK气田钻具腐蚀严重，钻杆更换频繁，直接影响中方钻井施工的进度和经济效益。为了弄清影响钻具腐蚀的原因，在对TBK14井地层水质分析的基础上，应用灰色理论中的灰关联分析方法对影响钻具腐蚀的多个因素进行了探讨。分析计算结果与现场实际情况相吻合。结果表明，造成钻具腐蚀的主要原因是高温条件下酸性地层盐水的电化学腐蚀；高压空气中溶解氧对钻具的氧化腐蚀；地层砂子磨损钻具使氧化膜脱落造成的磨蚀。为了保护钻具，决定配制高pH值且添加了缓蚀剂的稳定泡沫液进行空气泡沫钻井。实践证明，此法有效地抑制了钻具腐蚀，提高了经济效益。