低滲透油藏水驅(qū)轉(zhuǎn)空氣泡沫驅(qū)提高采收率物理模擬實(shí)驗(yàn)

付美龍，黃 俊

（長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北武漢430100）

低滲透油藏水驅(qū)轉(zhuǎn)空氣泡沫驅(qū)提高采收率物理模擬實(shí)驗(yàn)

付美龍，黃 俊

（長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北武漢430100）

為進(jìn)一步提高鎮(zhèn)涇油田低滲透油藏原油采收率，利用室內(nèi)驅(qū)油物理模擬技術(shù)，開展了水驅(qū)轉(zhuǎn)空氣泡沫驅(qū)提高采收率實(shí)驗(yàn)研究，探討了空氣泡沫驅(qū)對(duì)低滲透油藏水驅(qū)開發(fā)效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在模擬地層條件下，初始水驅(qū)階段的平均采收率為29.06%，水驅(qū)轉(zhuǎn)空氣泡沫驅(qū)后，采收率得到明顯提高，增量均在10%以上；再次水驅(qū)后，最終采收率平均可達(dá)到45.42%。隨著空氣泡沫注入速度的增加，采收率呈上升趨勢(shì)，但增幅逐漸減小。注入速度越大，氣體突破時(shí)間越早，不過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中并未發(fā)生明顯的因氣竄而導(dǎo)致采收率降低的現(xiàn)象；在相同條件下，空氣泡沫注入總量為1倍孔隙體積時(shí)的采收率比0.6倍孔隙體積時(shí)的高5%。研究認(rèn)為，通過(guò)交替注入起泡劑溶液與空氣實(shí)現(xiàn)空氣泡沫驅(qū)對(duì)于注水開發(fā)的低滲透油藏進(jìn)一步提高原油采收率是可行的。

低滲透油藏空氣泡沫驅(qū)物理模擬氣竄采收率鎮(zhèn)涇油田

向油藏注氣能夠快速補(bǔ)充油藏能量，提高原油采收率[1-2]。氣體泡沫驅(qū)則發(fā)揮了泡沫調(diào)剖與氣體驅(qū)油的雙重作用，能夠提高波及系數(shù)與驅(qū)油效率，尤其適用于低滲透、存在裂縫或大孔道的油藏，是一種行之有效的提高采收率技術(shù)[3-5]。作為泡沫驅(qū)氣體注入介質(zhì)的空氣，成本低廉且不受氣源限制，是一種較為理想的驅(qū)油劑[6-8]。中國(guó)已開展過(guò)低滲透油藏空氣、空氣泡沫驅(qū)技術(shù)的可行性研究[9-10]，在延長(zhǎng)和鄯善等油田的低滲透油藏進(jìn)行的空氣泡沫驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)也表明，空氣泡沫驅(qū)能明顯減緩氣竄，提高原油采收率[11]。

鎮(zhèn)涇油田某區(qū)塊為典型的低孔、低滲透油藏，儲(chǔ)層為裂縫—孔隙雙重介質(zhì)，原始地層壓力為20.2 MPa，儲(chǔ)層平均溫度為80℃，平均有效滲透率為0.4×10-3μm2，平均孔隙度為10.8%。該區(qū)塊以注水開發(fā)為主，目前存在注水開發(fā)壓力高，注入水沿大孔道或裂縫局部錐進(jìn)等問(wèn)題，水驅(qū)開發(fā)效果差，亟需尋求提高原油采收率的有效途徑。鎮(zhèn)涇油田原油氧化特性研究成果表明，研究區(qū)塊原油氧化性能較好，具備開展空氣泡沫驅(qū)的基本條件[12]。在注水開發(fā)的基礎(chǔ)上，探索適宜的空氣泡沫驅(qū)技術(shù)，有助于實(shí)現(xiàn)該油田低滲透油藏以及其他油田同類型油藏的高效開發(fā)。

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

實(shí)驗(yàn)中長(zhǎng)巖心模型A是利用天然巖心按調(diào)和平均方式排列而得，其平均滲透率為0.42×10-3μm2，孔隙體積為27.99cm3，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表1。實(shí)驗(yàn)設(shè)備由注入系統(tǒng)、巖心夾持器系統(tǒng)、采出計(jì)量系統(tǒng)等組成。

表1 長(zhǎng)巖心模型A基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)流體包括鎮(zhèn)涇油田某井組脫氣原油，在地面和地層條件下，原油密度分別為0.82和0.79g/cm3，原油粘度分別為6.4和3.2mPa·s；模擬地層水，礦化度為79622.72mg/L，水型為氯化鈣型；室內(nèi)采集空氣；起泡劑FT-1主要是由兩性表面活性劑（十二烷基甜菜堿BS-12等）、穩(wěn)泡劑（十二烷基二甲基氧化胺OA-12）及助劑（乙烯吡咯烷酮PVP、HPAM）按一定比例復(fù)配而成，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)步驟包括：①將天然巖心洗油后烘干測(cè)氣測(cè)滲透率，抽空并飽和模擬地層水待用；②將原油、模擬地層水、用模擬地層水稀釋的起泡劑FT-1、壓縮空氣裝入樣品桶，巖心按序裝入長(zhǎng)巖心夾持器，升溫至80℃，飽和原油建立束縛水；③將ISCO高壓柱塞泵設(shè)置為恒速驅(qū)替模式，設(shè)置環(huán)壓電動(dòng)泵壓力為35MPa，同時(shí)開啟巖心夾持器入口端和出口端閥門；④先采用模擬地層水驅(qū)替，當(dāng)水驅(qū)至含水率達(dá)98%時(shí)，交替注入體積比為1∶1的起泡劑溶液與空氣，最后再轉(zhuǎn)水驅(qū)至含水率為98%，測(cè)試不同注入條件下對(duì)應(yīng)的采收率，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

受巖心數(shù)目及滲透率的限制，實(shí)驗(yàn)采用了同一組巖心，每組實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將巖心處理重新飽和油水樣，繼續(xù)開展下一組實(shí)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 注入速度對(duì)采收率的影響

首先開展了3組不同注入速度下的采收率對(duì)比研究。在注入速度分別為0.01，0.02和0.05mL/min的條件下，由注入孔隙體積倍數(shù)與采收率的關(guān)系（圖1）可知，初始水驅(qū)階段采收率增速較快；轉(zhuǎn)空氣泡沫驅(qū)后，采收率增速較為平緩，與水驅(qū)相比，采收率分別提高了13.32%，13.09%和11.37%，表明空氣泡沫驅(qū)對(duì)單純水驅(qū)后提高原油采收率起到了良好的效果；在后續(xù)水驅(qū)階段，采收率再次增加，最終采收率分別為40.73%，46.60%和48.94%。分析認(rèn)為，由于油水粘度比相對(duì)較低，注入水的波及范圍和沖刷能力隨注入速度的增加而加強(qiáng)，因此，單純水驅(qū)時(shí)的采收率隨注入速度的增加而大幅增大；而油氣粘度比相對(duì)較大，當(dāng)注空氣泡沫的速度加快時(shí)，注入的空氣沿水驅(qū)通道孔隙突進(jìn)，因此，采收率的增幅與水驅(qū)相比略有降低。但從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，最終采收率還是隨驅(qū)替流體注入速度的增加而增大。

圖1 驅(qū)替介質(zhì)注入孔隙體積倍數(shù)與采收率的關(guān)系

2.2 注入速度對(duì)氣體突破時(shí)間的影響

由不同注入速度下空氣泡沫驅(qū)氣體突破時(shí)間與采收率的關(guān)系（表2）可知，在注入速度分別為0.01，0.02和0.05mL/min的條件下，分別注入0.65，0.65和0.57倍孔隙體積的空氣泡沫后均有氣體產(chǎn)出，空氣泡沫驅(qū)替介質(zhì)的注入速度越快，氣體突破時(shí)間越早。氣體突破時(shí)的采收率較初始水驅(qū)分別增加3.66%，3.41%和3.97%。分析認(rèn)為，由于空氣泡沫驅(qū)階段始終是起泡劑溶液與空氣交替注入，后期并不會(huì)產(chǎn)生明顯的氣竄，這點(diǎn)從空氣泡沫驅(qū)階段結(jié)束時(shí)采收率的提升幅度也可以得到證明。

表2不同注入速度下空氣泡沫驅(qū)氣體突破時(shí)的采收率

2.3 空氣泡沫注入量對(duì)采收率的影響

圖2 空氣泡沫注入量對(duì)采收率的影響

為研究空氣泡沫注入量對(duì)采收率的影響，在注入速度為0.05mL/min的條件下，增加了1組空氣泡沫注入總量為0.6倍孔隙體積的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。由不同空氣泡沫注入量下注入孔隙體積倍數(shù)與采收率的關(guān)系（圖2）可以看出，在同一注入速度下，初始水驅(qū)的采收率大致相同，轉(zhuǎn)為空氣泡沫驅(qū)后，當(dāng)空氣泡沫注入量分別為0.6和1.0倍孔隙體積時(shí)，該階段采收率分別可達(dá)到39.32%和44.44%，較初始水驅(qū)分別增加了6.52%和11.37%；后續(xù)水驅(qū)結(jié)束時(shí)采收率分別為43.75%和48.94%，較初始水驅(qū)階段分別增加了11.2%和15.87%。分析認(rèn)為，增加空氣泡沫的注入量，在巖心中形成的泡沫就越充分，同時(shí)泡沫段的長(zhǎng)度也越長(zhǎng)，作用范圍也相應(yīng)增大，在泡沫的封堵作用下，空氣流度降低，氣體突破時(shí)間延長(zhǎng)，從而提高了洗油效率和空氣泡沫驅(qū)的采收率。

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)條件下，模擬鎮(zhèn)涇油田低滲透油藏初始水驅(qū)階段的平均采收率為29.06%。在水驅(qū)轉(zhuǎn)空氣泡沫驅(qū)再轉(zhuǎn)水驅(qū)的過(guò)程中，采收率均有明顯提高，最終采收率平均為45.42%，較初始水驅(qū)平均值高16.36%。

隨著驅(qū)替介質(zhì)注入速度的增加，最終采收率隨之增大，氣體突破時(shí)間則隨之縮短，但氣竄對(duì)采收率的影響很小。在注入速度分別為0.01，0.02和0.05mL/min的條件下，空氣泡沫驅(qū)階段結(jié)束時(shí)的采收率在初始水驅(qū)的基礎(chǔ)上分別提高了13.32%，13.09%和11.37%。

當(dāng)空氣泡沫注入量從0.6倍孔隙體積增大到1倍孔隙體積時(shí)，最終采收率可增加5.19%，表明適當(dāng)增大空氣泡沫注入量能使低滲油藏水驅(qū)采收率得到進(jìn)一步提高。

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編輯劉北羿

TE357

A

：10096-9603（2014）05-0104-03

2014-06-20。

付美龍，男，教授，博士，從事油田化學(xué)和提高采收率方面的教學(xué)與研究。聯(lián)系電話：13607210109，E-mail：fml990@tom.com。

中國(guó)石油化工股份有限公司華北分公司科技項(xiàng)目“鎮(zhèn)涇低滲油田注氣驅(qū)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究”（G13KJ-11-ZS-QT-ZJ-0013）。