甘谷驛采油廠唐80井區(qū)空氣泡沫驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)研究

許金良，鄧 強(qiáng)，徐敬芳

（1.延長(zhǎng)油田股份有限公司科技部，陜西延安 716000；2.西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西西安 710065）

為提高非均質(zhì)油層采收率，我國(guó)油田發(fā)展了聚合物驅(qū)、三元復(fù)合化學(xué)驅(qū)等提高采收率技術(shù)[1-3]，但由于其成本高等原因，難以推廣應(yīng)用，而空氣泡沫驅(qū)綜合了泡沫驅(qū)與空氣驅(qū)的優(yōu)點(diǎn)，成本很低，安全可靠，它適用的油藏種類、深度、范圍較為廣泛，尤其適用于高含水、非均質(zhì)嚴(yán)重、存在裂縫或大孔道的油藏。國(guó)內(nèi)的中原油田和百色油田均進(jìn)行過(guò)空氣泡沫驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，效果良好，未出現(xiàn)安全事故[4-8]。

甘谷驛油田是延長(zhǎng)油田股份有限公司所轄的主要油田之一，是一個(gè)低孔、特低滲、低產(chǎn)能油田，如何提高油井產(chǎn)量，提高油田的原油采收率，一直是油田面臨的主要課題。由于儲(chǔ)層性質(zhì)差，自然能量衰竭開(kāi)發(fā)方式一直是油田主要的開(kāi)發(fā)方式。然而隨著地層能量的衰竭，這種開(kāi)發(fā)方式難以保證油田原油產(chǎn)量的穩(wěn)定，同時(shí)這種開(kāi)發(fā)方式原油采收率相對(duì)較低，沒(méi)有充分地利用油氣資源。

唐80井區(qū)于2001年開(kāi)始進(jìn)行注水開(kāi)發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)，現(xiàn)有注水井28口，采油井237口，平均日注水84.61 m3。由于唐80注水開(kāi)發(fā)區(qū)在注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)部分井東西向裂縫水竄，含水上升快，個(gè)別井因水淹而關(guān)井，南北向井注水難以見(jiàn)效；采油速度低，累積注采比低，地層能量持續(xù)下降，注水井井口壓力持續(xù)升高，注水壓力接近裂縫延伸壓力，提高注水能力較困難等難題。加上陜北地區(qū)干旱缺水，油田大規(guī)模全面注水開(kāi)發(fā)困難。為了提高唐80井區(qū)的開(kāi)發(fā)速度和提高采收率，同時(shí)為整個(gè)油田補(bǔ)充能量、提高開(kāi)發(fā)速度和采收率提供經(jīng)驗(yàn)，有必要開(kāi)展唐80井區(qū)注空氣泡沫提高驅(qū)油效率先導(dǎo)試驗(yàn)研究，探索低滲透油田提高采收率的三次采油新途徑。

1 空氣泡沫驅(qū)室內(nèi)評(píng)價(jià)

1.1 泡沫液配方篩選

1.1.1 起泡沫劑發(fā)泡性及穩(wěn)泡性研究 實(shí)驗(yàn)對(duì)28種不同配方的起泡劑進(jìn)行了地面注入水的發(fā)泡試驗(yàn)，對(duì)27種不同配方的起泡劑進(jìn)行了模擬地層水的發(fā)泡試驗(yàn)初選。通過(guò)初選發(fā)現(xiàn) KDQP-2、BK-5、BK-6、BK-7、BK-8等五種起泡劑在0.5%濃度下發(fā)泡沫量大，均大于420 mL，半衰期長(zhǎng)，均大于180 min。且與地面注入水、地層水的配伍性好，不產(chǎn)生沉淀。針對(duì)這5種發(fā)泡性、穩(wěn)泡性較好的發(fā)泡劑,為了了解其在0.1%低濃度下在地層水中的起泡性和穩(wěn)泡性，又進(jìn)行了進(jìn)一步的篩選實(shí)驗(yàn)，結(jié)果（見(jiàn)表1），證明較高濃度泡沫性能較好的起泡劑在較低濃度下也有較好的起泡和穩(wěn)泡性能。其中BK-6起泡劑的發(fā)泡量最大達(dá)到了490 mL、穩(wěn)泡時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)到了210 min。

表1 不同發(fā)泡劑在唐80井區(qū)模擬地層水中發(fā)泡、穩(wěn)泡實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

1.1.2 泡沫體系與原油界面張力評(píng)價(jià) 采用地層水分別加入6種不同的起泡劑和不加起泡劑，測(cè)定其與原油的界面張力，結(jié)果（見(jiàn)表2）。從表中可以看出起泡劑能使界面張力大幅度下降，其中BK-16起泡劑后的油水界面張力最低，界面張力為0.143 63 mN/m，只有地層水與原油界面張力的0.64%。

表2 加入不同起泡后油水（地層水）界面張力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

1.1.3 泡沫穩(wěn)泡劑篩選 在實(shí)驗(yàn)中對(duì)地面注入水和地層水用0.5%BK-6配制的泡沫液分別添加陰陽(yáng)離子HPAM、CMC、NaCl、6501、6502、BK-51 等各種穩(wěn)泡劑，結(jié)果（見(jiàn)表3）?？梢?jiàn)復(fù)合穩(wěn)泡劑有較好的穩(wěn)泡作用，特別是在模擬地層水條件下，泡沫半衰期是原來(lái)的161%～179%，其中BK-51穩(wěn)泡劑穩(wěn)泡沫性最好，半衰期達(dá)到了340 min；同時(shí)，加入濃度越大，穩(wěn)泡效果越好，但加量過(guò)大，對(duì)起泡量有一定影響，因此加量控制在0.01%～0.1%比較合適。

1.1.4 泡沫視粘度 考察了上述研究的泡沫體系的泡沫粘度和泡沫液粘度，結(jié)果（見(jiàn)表4）?？梢?jiàn)泡沫液形成泡沫后，粘度明顯上升，粘度是原來(lái)的58～70倍，有利于泡沫起到封堵、增大驅(qū)油面積、提高波及效率，從而提高采收率的作用。

表3 BK-51的穩(wěn)泡能力（地層水）

表4 泡沫表觀粘度與泡沫液粘度對(duì)比

綜合泡沫優(yōu)選實(shí)驗(yàn)表明宜采用泡沫配方為0.5%BK-6+0.05%BK-51。

1.2 巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)

1.2.1 巖心水驅(qū)油實(shí)驗(yàn) 首先進(jìn)行了巖心水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)作為參照，結(jié)果（見(jiàn)表5）。實(shí)驗(yàn)的4塊巖心無(wú)水期驅(qū)油效率為36.95%～42.16%，水驅(qū)最終驅(qū)油效率為50%～58.14%，平均最終驅(qū)油效率為53.9%。

1.2.2 泡沫驅(qū)油實(shí)驗(yàn) 在巖心進(jìn)行水驅(qū)后進(jìn)行空氣泡沫驅(qū)油，結(jié)果（見(jiàn)表6）。最終驅(qū)油效率為74.34%～88.2%，提高驅(qū)油效率為21.17%～30.1%。與水驅(qū)相比，空氣泡沫驅(qū)平均提高驅(qū)油效率26.3%。

從四個(gè)實(shí)驗(yàn)中提高驅(qū)油效率幅度看，1:1小段塞空氣-泡沫液交替驅(qū)和1:1空氣泡沫驅(qū)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，驅(qū)油效率提高30%。其它驅(qū)替方式效果略差，尤其是在實(shí)驗(yàn)2中，長(zhǎng)段塞驅(qū)替泡沫液-空氣段塞提高采收率僅為15.65%；同時(shí)，在長(zhǎng)段塞驅(qū)替泡沫液-空氣段塞后驅(qū)替一個(gè)相對(duì)較短、氣液比較低的泡沫液-空氣段塞，還能進(jìn)一步提高采收率7.82%，可見(jiàn)氣液比太大或空氣-液段塞太大會(huì)影響驅(qū)替效果。

表5 8099井巖心水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表6 8099井水驅(qū)油后進(jìn)行空氣泡沫驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表7 8099井直接進(jìn)行不同氣液比的空氣泡沫驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.2.3 直接泡沫驅(qū)油實(shí)驗(yàn) 對(duì)三塊巖心直接進(jìn)行空氣泡沫驅(qū)實(shí)驗(yàn)，最終驅(qū)油效率均達(dá)到87.5%～88.04%，比水驅(qū)后再進(jìn)行空氣泡沫驅(qū)的最終效率要略高一些。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，采用直接注泡沫的方式，注入壓力太高，注入困難，而改為空氣-泡沫液段塞驅(qū)替后，將可以解決此問(wèn)題。從氣液比來(lái)看，氣液比為3：1和1：1的最終驅(qū)替效率基本相同（見(jiàn)表7）。

2 唐80井區(qū)注空氣泡沫現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

2.1 叢54-8井增油效果分析

叢54-8井從2008年1月開(kāi)始，產(chǎn)液、產(chǎn)油上升，含水下降。產(chǎn)液上升說(shuō)明地層能量得到了有效補(bǔ)充，含水由50%左右下降到10%以下，產(chǎn)油由注空氣泡沫前的7.9 t/m上升到17 t/m，增油幅度達(dá)到了215%（見(jiàn)圖1）。

2.2 叢54井組空氣泡沫驅(qū)與水驅(qū)開(kāi)發(fā)特征對(duì)比分析

叢54井組在進(jìn)行空氣泡沫驅(qū)后，除叢54-6井因關(guān)井增油效果不好對(duì)比外，其它七口井均取得了增液、降水、增油的效果，從增液幅度可以分為三個(gè)檔次：增油量大于60 m3的有叢54-7井一口井，增液量在20～40 m3的有叢54-8、叢54-1、叢54-3等三口井，增液量小于20 m3的有叢54-4、叢54-5等二口井；整個(gè)井組各單井的增油量除叢54-1井低于增液量外，其它井均高于增油量，說(shuō)明含水下降為增油的主要因素，其次是增液的作用。

叢54-6井在6月開(kāi)井后，綜合含水由試驗(yàn)前的65%左右下降到1.65%?？梢哉J(rèn)為該井由于泡沫驅(qū)起到了堵水封竄的作用。從現(xiàn)場(chǎng)套管氣產(chǎn)氣量及含氧觀察結(jié)果分析，井組叢54-1、叢54-2、叢54-4、叢54-7、叢54-8在2008年5月3日之前均監(jiān)測(cè)到注入的空氣，在2008年6月進(jìn)行含氧量監(jiān)測(cè)只發(fā)現(xiàn)叢54-2和叢54-4井有氣?？諝庵械暮蹩梢宰鰹樽⑷胧聚檮?，從各井套管氣產(chǎn)出情況及含氧量可以發(fā)現(xiàn)，注入的空氣泡沫在驅(qū)替過(guò)程中并沒(méi)有明顯的方向性,而是向各井均勻推進(jìn)。

綜合井組各井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化及產(chǎn)出氣情況綜合分析，可以發(fā)現(xiàn)進(jìn)行泡沫驅(qū)后，驅(qū)替波及面積得到了提高，泡沫向各個(gè)方向均勻推進(jìn)，起到了“堵大不堵小、堵水不堵油”的效果，驅(qū)油效率均得到提高，各井均有增油效果，未發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)水竄、氣竄現(xiàn)象，泡沫起到了封堵裂縫的作用。與水驅(qū)注入水沿主河道推進(jìn)，分布于河道邊緣的井受效差明顯不同的開(kāi)發(fā)特征。

3 認(rèn)識(shí)與建議

本研究通過(guò)對(duì)唐80井區(qū)叢54、叢55井組空氣泡沫驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)研究，得到以下認(rèn)識(shí)。

（1）唐80井區(qū)注入空氣和泡沫液壓力在9～14 MPa，注入壓力均低于16 MPa，說(shuō)明采取段塞式注入空氣和泡沫液是可行。

（2）室內(nèi)研究及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，在地層溫度為30℃時(shí)，空氣與地下原油同樣可以發(fā)生低溫氧化反應(yīng)，低溫氧化反應(yīng)速度與地層溫度呈現(xiàn)指數(shù)關(guān)系，遵守Arrhenius方程。

（3）在原注水開(kāi)發(fā)井組進(jìn)行注泡沫試驗(yàn)，見(jiàn)效期為3個(gè)半月，與注水見(jiàn)效基本相同，見(jiàn)效后主要表現(xiàn)為產(chǎn)液上升、含水大幅度下降，產(chǎn)油增加。含水下降幅度最大為52%，單井最大增油幅度為1.15倍。

（4）泡沫具有明顯的封竄效果，原水竄、水淹井叢54-7、叢54-6、叢55-7、叢55-8井含水均有大幅度下降。

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