弱泡沫體系提高稠油熱采效果

于田田, 王善堂, 宋 丹, 賀文媛, 楊玉珍

(1.中國石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院,山東青島266555;2.勝利油田采油工藝研究院,山東東營257000)

勝利油田從2005年開始在特超稠油區(qū)塊大規(guī)模實施CO2/驅(qū)油劑協(xié)同工藝技術(shù),實施結(jié)果顯示,兩種工藝協(xié)同作用效果遠遠好于單一工藝的輔助作用[1-2]。分析認為CO2輔助熱采工藝和驅(qū)油劑輔助熱采工藝必然產(chǎn)生了某種協(xié)同作用,且該作用具有大幅度提高采收率的效果。實驗發(fā)現(xiàn)CO2、驅(qū)油劑產(chǎn)生的泡沫體系雖然強度低于N2、泡沫劑產(chǎn)生的泡沫體系,但該體系在稠油開采中依然起到了一定的調(diào)剖作用,增加了蒸汽波及體積并最終提高了采收率[3-4]。

實驗室利用泡沫掃描儀、擴張壓縮界面張力儀對CO2、驅(qū)油劑產(chǎn)生泡沫體系的粘彈模量、界面張力、半衰期、攜液系數(shù)等表征泡沫強度的參數(shù)進行了測定;利用物理模擬裝置對非均值儲層的驅(qū)油效率進行了測定;對比了不同工藝提高采收率的幅度。對上述實驗結(jié)果進行對比分析,驗證弱泡沫體系提高采收率理論的可靠性。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器

泡沫掃描儀由法國I.T.C.公司生產(chǎn),通過對電導(dǎo)率測量及反應(yīng)器色差分析記錄泡沫衰敗過程和攜液量變化趨勢。

擴張壓縮界面張力儀由法國I.T.C.公司生產(chǎn),利用機械法正弦改變體系的表面積,對產(chǎn)生的動態(tài)體系計算相應(yīng)的表面張力和粘彈模量。

1.2 實驗裝置

物理模擬驅(qū)油裝置流程主要包括:蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)、藥劑注入系統(tǒng)和氣體注入系統(tǒng)、產(chǎn)出液采出系統(tǒng)。蒸汽驅(qū)實驗流程見圖1。

Fig.1 Experimental procedure of steam flooding圖1 蒸汽驅(qū)實驗流程

2 結(jié)果與討論

2.1 弱泡沫體系界面特性測試及分析

利用擴張壓縮界面張力儀考察了不同氣源、表面活性劑組合(空氣/泡沫劑、CO2/泡沫劑、空氣/驅(qū)油劑、CO2/驅(qū)油劑)對泡沫體系界面張力、粘彈模量的影響,實驗結(jié)果見圖2,3。

Fig.2 Combinations effects viscoelastic modulus圖2 不同組合對粘彈模量的影響

Fig.3 Combinations effects surface tension圖3 不同組合對表面張力的影響

實驗結(jié)果表明,不同氣源對表面張力、粘彈模量的影響并不大,而不同表面活性劑對表面張力、粘彈模量的影響相對較大。

表面張力、粘彈模量數(shù)據(jù)主要表征了泡沫體系產(chǎn)生的難易程度以及形成泡沫后的穩(wěn)定程度, CO2/驅(qū)油劑泡沫體系理論認為,粘彈模量小于6 mN/m、表面張力小于30 mN/m的體系都具有良好的發(fā)泡性[5-6],因此界面特性試驗結(jié)果說明CO2/驅(qū)油劑體系具備形成穩(wěn)定可再生泡沫體系的條件。

2.2 弱泡沫體系穩(wěn)定性測試及分析

利用泡沫掃描儀考察了不同氣源、表面活性劑組合(N2/泡沫劑、CO2/泡沫劑、N2/驅(qū)油劑、CO2/驅(qū)油劑)對泡沫體系攜液系數(shù)、半衰期的影響,實驗結(jié)果見圖4,5。

Fig.4 Combinations effects carrying capacity圖4 不同組合對攜液系數(shù)的影響

Fig.5 Combinations effects half-life圖5 不同組合對半衰期的影響

實驗結(jié)果表明,雖然泡沫劑產(chǎn)生的泡沫體系性能明顯優(yōu)于驅(qū)油劑體系產(chǎn)生的泡沫體系,但CO2作為氣源產(chǎn)生的泡沫體系具有更高的攜液能力及半衰期。CO2/驅(qū)油劑泡沫體系的半衰期也達到了2 700 s,雖然小于泡沫劑半衰期標準中的3 400 s,但也表現(xiàn)出了較好的泡沫穩(wěn)定性[7-8]。

2.3 弱泡沫體系驅(qū)油效率測試及分析

為了驗證CO2/驅(qū)油劑弱泡沫體系在驅(qū)油中的調(diào)剖作用,考察弱泡沫體系在非均值儲層驅(qū)替中的作用,進行了雙平行管驅(qū)油實驗,實驗結(jié)果如圖6所示。

實驗結(jié)果表明,雖然驅(qū)油劑體系可以有效地提高高滲儲層的驅(qū)油效率,但對低滲儲層貢獻很小,主要原因是驅(qū)油劑提高了蒸汽洗油效率,加劇了蒸汽在高滲帶的竄流;CO2輔助工藝明顯提高了低滲、高滲儲層的驅(qū)油效率,主要是由于CO2增加了原油彈性能量、降低了稠油粘度,從而提高了驅(qū)油效率; CO2/驅(qū)油劑產(chǎn)生的弱泡沫體系有效地封堵了蒸汽在高滲帶的竄流,增加了低滲帶的動用程度,同時弱泡沫體系有效增加了高滲帶的波及體積、提高了熱效率,使得高滲帶的采收率也有大幅度的提高。

3 結(jié)束語

(1)CO2/驅(qū)油劑弱泡沫體系界面特性測試結(jié)果顯示,弱泡沫體系的粘彈模值量4 mN/m、界面張力值30 mN/m都位于易發(fā)泡理論區(qū)間,具備產(chǎn)生良好泡沫的界面條件;泡沫穩(wěn)定性測試結(jié)果顯示,弱泡沫體系表現(xiàn)出的穩(wěn)定性、攜液能力明顯弱于N2/泡沫體系,但是2 700 s的半衰期依然說明弱泡沫體系具有一般的泡沫穩(wěn)定性。

(2)驅(qū)油實驗結(jié)果顯示,弱泡沫體系可以大幅度提高單管驅(qū)替效率到90%,對非均值儲層中高滲、低滲帶具有增加蒸汽波及體積、提高熱效率的作用,從而大幅度提高了高滲、低滲的驅(qū)油效率,作用效果明顯優(yōu)于單純驅(qū)油劑或CO2作用。

Fig.6 Non mean oil displacement experiment圖6 雙平行管驅(qū)替總體實驗結(jié)果

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