高溫泡沫封堵劑及在邊水稠油油藏?zé)岵芍械膽?yīng)用

吳芝華

（中國(guó)石化江漢油田分公司采油工藝研究院，湖北 武漢430035）

蒸汽吞吐是開采稠油最有效的方法，已成為八面河油田近年來穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)的主要手段之一。八面河油田稠油熱采區(qū)存在邊水的油藏儲(chǔ)量達(dá)到1130×104t。由于邊水的存在，隨著熱采輪次的增加，對(duì)稠油油藏?zé)岵蓭聿煌潭鹊挠绊?，主要表現(xiàn)為邊水侵入、底水錐進(jìn)，導(dǎo)致油井含水大幅度上升，熱采效果變差。為解決邊水對(duì)稠油熱采的影響，高溫泡沫封堵技術(shù)是最為有效的方法，在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開展了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，達(dá)到了延長(zhǎng)熱采周期、提高產(chǎn)油量、降低含水的目的。

1 邊水油藏地質(zhì)特點(diǎn)及水淹特征

1.1 地質(zhì)特點(diǎn)

八面河油田熱采的邊水稠油油藏主要為面120區(qū)沙三中、面37塊沙三中、面138區(qū)沙三上，儲(chǔ)量達(dá)到1 130×104t，油藏埋深在940 m～1 000 m，地層溫度54℃～58℃，目前共有油井135口，開井122口。除面120區(qū)沙三中一砂組屬沙壩席狀砂沉積，滲透率略低為1 000×10－3μm2，層內(nèi)非均質(zhì)性強(qiáng)，50℃ 脫氣原油粘度10 000 mPa·s外，其余面120區(qū)沙三中三砂組、面37塊沙三中、面138區(qū)沙三上則屬水下分流河道沉積，滲透率均在（1 300～1 400）×10－3μm2，層內(nèi)非均質(zhì)性都不強(qiáng)，50℃脫氣原油粘度4 000 mPa·s～8 000 mPa·s。

1.2 水淹特征

1）水淹初期油井產(chǎn)量較高，但產(chǎn)量下降較快。由于邊水推進(jìn)，初期起了到補(bǔ)充了地層能量的作用，油井產(chǎn)量在短期有所增加，但增加的幅度不大；隨著邊水推進(jìn)加劇，因油水粘度比較大，油井很快出現(xiàn)高含水、低產(chǎn)油特征，周期產(chǎn)油量大幅下降，降低50%，周期注采比大幅度提高，由1.4提高到4.2。

2）水淹后油井高液量，高含水，產(chǎn)量大幅下降。對(duì)水淹30口井統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)液量由水淹前的平均10 m3／d上升至水淹后28 m3／d，含水由32.2% 上升97.4%，油量則從6.8 t／d下降至0.7 t／d。

3）水淹主要沿高滲帶指進(jìn)狀。蒸汽吞吐主要加熱近井地帶的，因滲透率差異的存在，蒸汽推進(jìn)不一，高滲透帶原油被更多采出，而低滲帶動(dòng)用程度較低，含油飽和度測(cè)試證實(shí)了這一點(diǎn)。油井大量采出后地層虧空，壓力下降，油水流度比差異大，邊水沿流動(dòng)阻力小的高滲透帶突破原油的阻礙指進(jìn)，導(dǎo)致油井快速水淹，采收率低。

2 高溫泡沫劑的篩選與評(píng)價(jià)

2.1 高溫泡沫封堵機(jī)理

泡沫流體屬于非牛頓流體，具有剪切稀釋特性，在高滲透地層中的表觀粘度大于在低滲層中的表觀粘度，因此，對(duì)高滲層有封堵作用，對(duì)低滲層有增大波及體積、提高波及系數(shù)的效果。泡沫流體具有遇水穩(wěn)定、遇油消泡的特性，能夠?qū)崿F(xiàn)堵水不堵油的目的。氣體泡沫的破滅和再生同時(shí)進(jìn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地層深部的封堵；隨著注汽過程的完成，氣泡自行消失，不凝固，對(duì)產(chǎn)層傷害小，能保持油井產(chǎn)量；它具有一定的界面活性，能夠提高洗油效率；具有一定的超覆性，能夠運(yùn)移到油層頂部，形成“氣頂”，增加油藏能量的同時(shí)，還能將位于油層頂部的剩余油壓下來。

2.2 高溫泡沫劑的篩選

應(yīng)用于油田的泡沫劑類型較多，八面河油田邊水稠油油藏蒸汽吞吐時(shí)注汽壓力在5 MPa～15 MPa，井口溫度高達(dá)200℃～350℃，一般起泡劑不能滿足耐高溫性能的要求。石油磺酸鹽和烷基苯磺酸鹽類的耐溫性較好，但抗鹽性能差；聚氧乙烯醇醚類的抗鹽性較好，但耐溫性差。由于耐溫性強(qiáng)的活性劑水溶性較差，加入適量的非離子助劑，以改善發(fā)泡劑溶液的穩(wěn)定性。研究中，根據(jù)各組分的不同比例，擬定了6個(gè)泡沫劑樣品，進(jìn)行評(píng)價(jià)研究。

2.2.1 泡沫劑穩(wěn)定性能評(píng)價(jià)

對(duì)高溫泡沫劑穩(wěn)定性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，測(cè)定濃度為0.5% 時(shí)，在50℃ 和經(jīng)過300℃ 高溫（置于300℃ 高壓釜中，壓力12 MPa，時(shí)間72 h。冷卻取出后，測(cè)試溫度50℃）的泡沫劑的起泡能力和泡沫的半衰期（見表1）。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，1＃、2＃、3＃、4＃樣品經(jīng)過高溫后，起泡能力、泡沫半衰期性能較穩(wěn)定，從好到差依次為4＃＞3＃＞1＃＞2＃。

表1 高溫泡沫劑性能評(píng)價(jià)

2.2.2 高溫泡沫劑濃度優(yōu)化

將耐溫性能較穩(wěn)定的1＃、2＃、3＃、4＃高溫泡沫劑，置于300℃高壓釜中，壓力12 MPa，時(shí)間72 h，冷卻取出后的使用濃度進(jìn)行優(yōu)化，測(cè)試溫度50℃，結(jié)果見表2。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：0.5% 為最佳使用濃度。

表2 高溫泡沫劑高溫條件下濃度評(píng)價(jià)

2.2.3 高溫泡沫劑的阻力因子測(cè)定

阻力因子是衡量泡沫劑性能最主要的一個(gè)指標(biāo)。它反映了泡沫劑封堵能力的大小，從而決定了泡沫劑封堵調(diào)剖效果的好壞。測(cè)定0.5% 濃度下溫度變化對(duì)阻力因子的影響（見圖1）。從圖1中可以看出，4＃高溫泡沫劑阻力因子在高溫下，阻力因子高且穩(wěn)定性最好，說明高溫下封堵能力較強(qiáng)。因此，確定選用4＃進(jìn)一步評(píng)價(jià)。

圖1 高溫泡沫劑阻力因子隨溫度變化圖

2.3 高溫泡沫劑封堵性能評(píng)價(jià)

2.3.1 高溫泡沫劑封堵性能

用巖心管填充松散巖心評(píng)價(jià)4＃高溫泡沫劑封堵效果，從泡沫對(duì)的巖心封堵率實(shí)驗(yàn)表明：0.5% 濃度4＃高溫泡沫劑產(chǎn)生的泡沫對(duì)巖心的初始封堵率在90% 以上，泡沫對(duì)地層有一定的封堵能力；隨著水驅(qū)的進(jìn)行，封堵率不斷下降，說明泡沫堵劑的流動(dòng)性好，在后續(xù)水驅(qū)中易被驅(qū)替出，封堵率下降，不堵塞地層。當(dāng)水驅(qū)至約20 pv時(shí)，泡沫基本上全被驅(qū)替出巖心管（見圖2）。

圖2 高溫泡沫對(duì)巖心的封堵實(shí)驗(yàn)曲線

2.3.1 含油飽和度對(duì)高溫泡沫劑封堵性能的影響

泡沫的形成與含油飽和度密和巖心滲透率切相關(guān)，油的存在可以降低甚至破壞泡沫的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)表明，含油飽和度在30%以上時(shí)，原油占據(jù)了大量的"起泡點(diǎn)"，使起泡幾率變小，油水乳化，消耗了氣液界面處的表面活性劑，泡沫不能有效地形成；含油飽和度為15%～20% 范圍內(nèi)阻力因子變化最大。因此高溫泡沫可以有效封堵高含水通道，使蒸汽更多進(jìn)入低含水層，達(dá)到堵水不堵油的目的。

由于低滲層的毛細(xì)管壓力大，泡沫在低滲層中是不穩(wěn)定的，因此泡沫更多進(jìn)入高滲層，在后續(xù)不斷注入高溫泡沫液的情況下保持穩(wěn)定。蒸汽優(yōu)先進(jìn)入含油飽和度高的低滲層，降低油水流度比，從而達(dá)到抑制邊水的目的。

2.4 高溫泡沫劑驅(qū)油實(shí)驗(yàn)

用巖心管充填松散巖心制作模型，孔隙度37.24%，滲透率 K 為2.83μm2，原油粘度80℃ 時(shí)892 mPa·s，200℃ 熱水驅(qū)至含水98%，按照氣液比1∶2，氮?dú)?.5 ml／min，液1.0 ml／min混合注入泡沫，進(jìn)行連續(xù)驅(qū)替，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與200℃ 熱水驅(qū)對(duì)比，采收率43.5% 由提高到59.2%，采收率提高15.7%。說明高溫泡沫劑在殘余油條件下仍能較大幅度提高原油采收率。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果

3.1 高溫泡沫劑注入工藝

泡沫注入一般有三種方式：地面發(fā)泡、井筒發(fā)泡及地層發(fā)泡三種方式。相關(guān)文獻(xiàn)研究認(rèn)為，地面發(fā)泡連續(xù)注入工藝效果最好。因此，確定采用地面發(fā)泡后連續(xù)注入，即先向地層中注入100 t蒸汽，預(yù)熱井筒及附近地層，裝好井口單流閥，連好正擠管線，隨蒸汽連續(xù)注入高溫泡沫劑段塞。注入量根據(jù)壓力情況確定，蒸汽中高溫泡沫劑濃度控制在0.5% 左右。

3.2 選井條件

選井條件為：①井況良好，無套管變形、漏失情況；②邊水活躍區(qū)塊，距離邊水近或即將侵入的井；③邊水已經(jīng)侵入，油井熱采或冷采生液量高、含水高的井；④多次吞吐后形成蒸汽竄進(jìn)通道或含油飽和度較低的井；⑤油藏非均質(zhì)性強(qiáng)，滲透率級(jí)差大的井等。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果

2010年以來，分別在面120區(qū)沙三中、面37塊沙三中、面138區(qū)沙三上結(jié)合熱采實(shí)施高溫泡沫抑制邊水措施10井次，注高溫泡沫劑階段，注入壓力比注蒸汽壓力上升0.5 MPa～1 MPa，防竄堵水見效率達(dá)到90%，平均單井增油850 t、降水19.5%，平均周期油汽比從0.35提高到0.65，投入產(chǎn)出比為1∶5.3，見到了較好的堵水效果和經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

1）經(jīng)評(píng)價(jià)篩選出的高溫泡沫劑高溫下的穩(wěn)定性好，適合應(yīng)用于八面河油田邊底水稠油油藏，且最佳使用濃度為0.5%。

2）泡沫封堵性好，在300℃ 時(shí)阻力因子高達(dá)50以上，可以有效抑制邊水的錐進(jìn)和汽竄、改善油層吸氣剖面、降低熱采周期的綜合含水，達(dá)到了提高周期產(chǎn)量的目的。

3）泡沫選擇性進(jìn)入高含水層，形成穩(wěn)定的泡沫封堵，達(dá)到堵水不堵油，抑制邊水侵入的目的，提高了區(qū)塊整體開發(fā)效果。但對(duì)于潛力較小的強(qiáng)水淹層或邊水體強(qiáng)的油井，效果較差，應(yīng)用時(shí)需慎重考慮。

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