油田開發(fā)中高溫泡沫調(diào)剖技術(shù)研究

　　摘 要：油田開發(fā)中高溫泡沫調(diào)剖主要應(yīng)用耐高溫表面活性劑與氮?dú)庠诟邷叵庐a(chǎn)生的氣體在油層中共同作用，形成泡沫。雖然氮?dú)馀菽{(diào)剖在許多油田已經(jīng)取得較好的效果，但是其技術(shù)施工工藝復(fù)雜、車組龐大、時(shí)間長、成本高。為了簡化施工工藝、降低生產(chǎn)成本，新型的蒸汽增效劑（地下自生非凝析氣+泡沫劑）。主劑是在高溫下能夠分解產(chǎn)氣的物質(zhì)，氣體的膨脹能夠產(chǎn)生附加驅(qū)動(dòng)能量，強(qiáng)化回采；氣體和泡沫劑能夠生成泡沫，對大孔道或汽竄通道具有一定的封堵作用，即擴(kuò)大了蒸汽的波及體積。
　　關(guān)鍵詞：高溫泡沫 調(diào)剖 氮?dú)?br/>　　中圖分類號：TE3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2012）09（a）-0072-01
　　1 地下自生非凝析氣方法
　　非凝析氣可以是氮?dú)?、天然氣、空氣、二氧化碳等，?shí)踐證明在有二氧化碳存在的同時(shí)又有氨氣生成時(shí)效果最佳。能夠同時(shí)產(chǎn)生CO2和NH3的物質(zhì)何種最優(yōu)。
　　從表中可以看出，以分解溫度和溶解度兩個(gè)指標(biāo)衡量，碳酰胺性能最優(yōu)。
　　2 碳酰胺分解
　　該方法的優(yōu)點(diǎn)：（1）反應(yīng)能化合蒸汽中的冷凝水，有利于保持蒸汽干度。（2）氨水能和石油中的環(huán)烷酸、長鏈脂肪酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成具有表面活性的物質(zhì)，能夠降低油水之間的界面張力，提高洗油效果。（3）二氧化碳極易溶于原油中，使原油膨脹，降低原油的粘度。（4）二氧化碳易與活性劑形成泡沫，起到蒸汽轉(zhuǎn)向和擴(kuò)大波及作用。（5）產(chǎn)生的NH3，在冷凝蒸汽中形成NH4+，通過與膨脹粘土中的陽離子進(jìn)行交換，可防止粘土膨脹，這樣有利于保持儲層的滲透率。
　　3 尿素分解的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)
　　3.1 尿素分解實(shí)驗(yàn)
　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^測定一定濃度的尿素在不同溫度下分解產(chǎn)生氣體時(shí)形成的壓力，了解尿素?zé)岱纸猱a(chǎn)生氣體量的大小和由此產(chǎn)生的壓力高低。
　　實(shí)驗(yàn)條件：實(shí)驗(yàn)選擇的溫度為：150℃、200℃、250℃和300℃，測定濃度為50%（重量濃度）。反應(yīng)釜中加入尿素75g，配置成50%的溶液420ml，不同溫度下產(chǎn)生的壓力。這說明尿素溶液在溫度達(dá)到150℃時(shí)開始分解。
　　3.2 尿素溶液高溫下分解反應(yīng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)
　　尿素溶液在不同溫度、壓力下的分解反應(yīng)規(guī)律對現(xiàn)場施工設(shè)計(jì)和油藏條件的要求是十分重要的參數(shù)。隨著溫度升高，尿素的分解速率增大。但差別不大，這說明尿素溶液在高于150℃快速分解。使用尿素溶液的濃度為45%，溫度200℃。測定體系壓力變化對尿素溶液分解速率的影響。對尿素溶液的分解反應(yīng)來說，體系壓力升高，尿素溶液的分解速率減小。但是，體系壓力在2～10MPa之間變化，分解速率只有2倍的變化，沒有數(shù)量級的改變。
　　3.3 耐高溫表面活性劑
　　為有效解決稠油蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)過程中蒸汽超覆和汽竄現(xiàn)象造成的驅(qū)替波及系數(shù)小、采收率低、油藏動(dòng)用程度差等問題，耐高溫泡沫調(diào)剖技術(shù)越來越受到人們的重視。高溫泡沫劑技術(shù)不僅可以比較明顯改善流度比、提高波及系數(shù)和掃油效率，而且不會(huì)給油層帶來永久性傷害。目前國內(nèi)使用的高溫泡沫化學(xué)劑主要是各種傳統(tǒng)的磺酸鹽類表面活性劑，經(jīng)油田應(yīng)用之后，效果不是很好。為克服現(xiàn)有高溫發(fā)泡劑的缺陷，選取具有較長碳鏈的重烷苯、α-烯烴等做原料，通過磺化、中和、水解等過程，制備出新型的系列耐高溫表面活性劑，再配以合適的穩(wěn)泡劑及助劑，得到系列高溫防竄劑體系。通過發(fā)泡性能、耐溫性能以及高溫下封堵性能的研究，確定出具有較佳性能的高溫防竄化學(xué)劑體系。評價(jià)起泡劑性能的主要指標(biāo)有三個(gè)：用來評價(jià)起泡劑的起泡性能的指標(biāo)為一定濃度條件下單位質(zhì)量起泡劑形成的泡沫體積，用來評價(jià)起泡劑穩(wěn)定性的指標(biāo)為泡沫的半衰期，用來評價(jià)起泡劑所生泡沫對地層封堵性能的指標(biāo)為泡沫的阻力因子。而用于蒸汽泡沫驅(qū)的起泡劑還需要評價(jià)其耐溫性能。
　　3.4 起泡劑的起泡能力與半衰期
　　實(shí)驗(yàn)選用新型耐高溫的表面活性劑NFV和FPJ，溫度25℃條件下，用清水配置成1%濃度的溶液。兩種表面活性劑具有較好的發(fā)泡性和較長的半衰期。兩種新型起泡劑在300℃條件下熱老化72h后，起泡劑仍有較高的起泡體積和較長的半衰期。高溫下（200℃）的阻力因子測試結(jié)果表明，F(xiàn)PJ在達(dá)到0.3%濃度時(shí)，阻力因子為9就可以起到調(diào)剖的作用，0.5%時(shí)阻力因子為17，濃度高于0.5%時(shí)，阻力因子增加幅度較小，所以選用0.5%FPJ新型防竄劑。
　　4 結(jié)論
　　4.1 擴(kuò)大油層加熱帶
　　泡沫具有“堵大不堵小”的功能，即優(yōu)先進(jìn)入高滲透大孔道，從而防止了蒸汽的突進(jìn)。因此，注蒸汽的同時(shí)注入非凝析氣和泡沫，可擴(kuò)大蒸汽加熱半徑，增加蒸汽的波及體積。
　　4.2 堵水不堵油
　　泡沫具有“遇油消泡、遇水穩(wěn)定”的性能，消泡后其粘度降低，不消泡時(shí)其粘度不降，從而起到“堵水不堵油”作用，提高了驅(qū)油效率。
　　4.3 提高洗油效率
　　起泡劑本身是一種活性很強(qiáng)的陰離子型表面活性劑，能較大幅度降低油水界面張力，改善巖石表面潤濕性，使原來呈束縛狀的油通過油水乳化、液膜置換等方式成為可流動(dòng)的