泡沫驅(qū)油技術(shù)在非均質(zhì)油藏區(qū)塊的應(yīng)用與研究

梁大鵬

遼河油田經(jīng)過40多年的開發(fā),大部分區(qū)塊都已進(jìn)入開發(fā)中后期,開采難度逐年增大。由于層間、層內(nèi)的非均質(zhì)性非常明顯,在平面上和縱向上都存在著注水死角,現(xiàn)在進(jìn)行注水開發(fā)和水驅(qū)的效果均不理想,采油產(chǎn)出下降。作為多次采油技術(shù)的成員,泡沫驅(qū)油技術(shù)的應(yīng)用,能夠有效改善中高含水期油田注水開發(fā)效果,從而提高波及系數(shù)和原油采收率,有效解決注水開發(fā)矛盾。遼河油田在這方面的應(yīng)用較早并取得了較好效果,從而證明泡沫驅(qū)油體系能夠有效地延長開發(fā)年限,是老油田延長生產(chǎn)壽命,提高采油率的有效手段,對于改善水驅(qū)開發(fā)效果具有重要借鑒意義。

泡沫驅(qū)油;三次采油;采收率;研究;分析

遼河油田的區(qū)塊油氣分布主要以小斷塊、多層系為特點(diǎn),油層層間、層內(nèi)存在著非常明顯的非均質(zhì)性,由于在油藏平面和縱向兩個方向上都存在著注水死角,儲層的吸水能力差異大,水驅(qū)儲量動用程度高,波及體積小,驅(qū)油效果差,單純依靠水驅(qū)進(jìn)行穩(wěn)產(chǎn)的難度不斷加大;針對開發(fā)現(xiàn)狀開展復(fù)合泡沫體系驅(qū)油試驗(yàn),可以從增加驅(qū)油的波及體積入手,實(shí)現(xiàn)驅(qū)油效率提升的效果,從而使剩余儲量得到有效動用。泡沫驅(qū)試驗(yàn)選取注水井做為目標(biāo)井組,結(jié)合井組特點(diǎn)進(jìn)行了泡沫驅(qū)油物理模擬試驗(yàn);在物模的基礎(chǔ)上設(shè)計了井組的泡沫驅(qū)油方案、對泡沫驅(qū)油的效果進(jìn)行了預(yù)測和評價。

1.油藏主要開發(fā)現(xiàn)狀和分析

油藏概況。油田構(gòu)造位于遼河斷陷盆地中央凸起南部傾沒帶大洼斷層西側(cè),清水凹陷東側(cè),是油區(qū)稱產(chǎn)的主力區(qū)塊。此區(qū)塊為注水開發(fā)稀油油藏,注采系統(tǒng)比較完善,水驅(qū)儲量動用不均,目前已進(jìn)入中高含水開采階段,綜合含水70.2%。油層的層間、層內(nèi)的非均質(zhì)性非常明顯,在平面上和縱向上都存在著注水死角,儲層吸水厚度不均,單井各層吸水厚度變化也比較大;經(jīng)過多年的注水開發(fā)和強(qiáng)化注水開發(fā),水驅(qū)的效果呈下降趨勢,采油速度處于較低的水平線上。由于儲層巖性主要為中粗粒、粉粒砂巖,泥質(zhì)粉砂巖,其儲層膠結(jié)物主要為泥質(zhì)和碳酸鹽,泥質(zhì)平均含量為9.7%,碳酸鹽含量平均為6.1%,膠結(jié)類型以孔隙式為主。儲層物性屬中、高滲透儲層,孔隙度最大39.2%,最小4.6%,平均26%;滲透率最大23.9 m2,最小小于0.1 m2;平均0.72 m2;粒度中值平均0.14mm,儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)。

存在的主要矛盾。由于油井層間剩余油飽和度差異較大,縱向上儲量動用不均:層內(nèi)分流河道主線形成注水流動通道,水洗程度高,而河道的邊部、分流間灣、前緣薄層砂體水洗狀況差,滲透性好的部位采出程度高,滲透性差的部位剩余油相對富集,水驅(qū)油效率低。由于剩余油分布極為分散,油水分布狀況復(fù)雜,為油田進(jìn)一步開發(fā)調(diào)整帶來一定的困難。注入水的波及效率是限制采收率提高的主要矛盾。由于儲層非均質(zhì)性嚴(yán)重,層間滲透率級差大,導(dǎo)致注水井層間吸水不均,主力厚油層吸水量大,水淹嚴(yán)重,中低滲油層吸水量小或不吸水。

2.泡沫驅(qū)油劑組成及原理

泡沫復(fù)合驅(qū)是泡沫流體在提高采收率方面的重要應(yīng)用,它是利用發(fā)泡劑、氮?dú)狻⑺约捌渌鷦┬纬傻姆€(wěn)定泡沫體系,驅(qū)油劑注入地層后,能有效地使巖石潤濕性發(fā)生反轉(zhuǎn),強(qiáng)親水巖石變?yōu)槿跤H水巖石降低油水界面張力,使原油從巖石表面剝離,并且使油包水乳狀液變?yōu)樗腿闋钜簭亩档驮驼扯?從而達(dá)到提高油井產(chǎn)能,延長油井生產(chǎn)周期和提高油井的周期產(chǎn)量。綜合來講,泡沫驅(qū)油的機(jī)理主要包括以下幾個部分。一是泡沫體系能夠有效增加注入流體的粘度,達(dá)到改善流度、提高波及系數(shù)的效果;二是能夠利用表面活性劑的潤濕、洗油、乳化、液膜置換等作用,提高驅(qū)油效率;起泡劑聚集在泡沫的表面上,起泡劑本身也是一種表面活性物質(zhì),因此泡沫在地層中運(yùn)移時,地層原油也可能被泡沫乳化、增溶、降粘和降低界面張力等,起一定的洗油作用。地層油可不斷使部分泡沫破裂,而后面隨之而來的泡沫又不斷起洗油和驅(qū)油作用,推動原油向前進(jìn),這樣便在泡沫段塞前沿逐漸聚集起一個富油帶,最后被推向生產(chǎn)井。在常規(guī)泡沫驅(qū)的室內(nèi)研究和現(xiàn)場試驗(yàn)中,觀察到流出液中除了水相、油相以外,還有泡沫油和含油乳狀液。三是利用泡沫體系堵水不堵油、堵大不堵小的特性,實(shí)現(xiàn)選擇性調(diào)剖作用。四是泡沫中的氮?dú)饨M分在氣泡破裂后產(chǎn)生重力分異,上升到滲透率更低的、注入水難以到達(dá)的油層頂部,擴(kuò)大了波及體積,提高了驅(qū)油效率。

3.驅(qū)油方案的制定

試驗(yàn)井組的選擇應(yīng)該遵循以下幾個原則:試驗(yàn)井網(wǎng)完善,油水井對應(yīng)關(guān)系清楚,連通性好;井組中各井井況良好;試驗(yàn)區(qū)內(nèi)油層分布穩(wěn)定,剩余油較富集;泥巖隔層發(fā)育且穩(wěn)定。

穩(wěn)泡劑篩選。穩(wěn)泡劑是泡沫復(fù)合驅(qū)的重要組成部分。除了聚合物之外,還有其它一些高分子、無機(jī)鹽類可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)泡的目的(除說明外,每種穩(wěn)泡劑的濃度均為2000ppm)。從下表中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,聚丙烯酰胺與胍膠均有顯著的穩(wěn)泡效果,但是胍膠用量較大,而且在地層中容易降解變質(zhì)。聚丙烯酰胺化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定,相對更經(jīng)濟(jì)一些,因此選擇聚丙烯酰胺作為穩(wěn)泡劑。

聚合物情況。從提高采收率幅度來看,隨著聚合物(聚丙烯酰胺)濃度的增大,其增油幅度逐漸減小,聚合物濃度在1000mg/L-1500mg/L之間可取得較高的采收率,在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下,聚合物濃度可采用1200mg/L。

表活劑濃度。從提高采收率幅度來看,表活劑(十二烷基苯磺酸鈉)濃度超過0.3wt%后,采收率提高幅度減小,濃度0.3wt%時比0.2wt%時提高2.8%,而0.4wt%時比0.3wt%高1.5%,0.5wt%時比0.4wt%時高0.3%,綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本、地層吸附損失因素、采收率提高幅度,表活劑濃度可采用0.5wt%。

氣液比例。從采收率提高幅度來看,氣液比高于2∶1時,提高幅度要降低;所以氣液比在1∶1與2∶1之間是合理的;考慮到經(jīng)濟(jì)因素,氣液比取1:1為最佳方案。

5.現(xiàn)場實(shí)施

按照試驗(yàn)方案,完成試驗(yàn)井的地層壓力測試和吸水剖面測試,于1個月后進(jìn)入現(xiàn)場實(shí)施,現(xiàn)場采用段塞式正注工藝,地面控制壓力,低排量注入。泡沫劑和氮?dú)饨惶孀⑷?先注350m3泡沫劑,再注350m3(地下體積)氮?dú)?每3天一個周期,交替進(jìn)行,直至達(dá)到設(shè)計注入量。

措施前后對應(yīng)油井產(chǎn)量對比。增氣按1150m3折算1噸油計算,973100?150=846噸,井組累計增油2319噸。項(xiàng)目投入資金40萬元,技術(shù)創(chuàng)新成果凈現(xiàn)值289.6萬元;投入產(chǎn)出比:1:7.24。

6.結(jié)論及展望

研究和實(shí)驗(yàn)應(yīng)用表明,針對稀油區(qū)塊的開發(fā)現(xiàn)狀,開展非均質(zhì)區(qū)塊油藏泡沫驅(qū)油試驗(yàn),能夠有效增加驅(qū)油的波及體積,提高驅(qū)油效率,加大了剩余儲量的動用程度,對于改善區(qū)塊的水驅(qū)開發(fā)效果具有重要的現(xiàn)實(shí)意義;可望成為進(jìn)一步改善水驅(qū)開發(fā)效果或聚合物驅(qū)后提高原油采收率的有效接替技術(shù)。