反韻律油藏泡沫驅(qū)提高采收率研究

姜顏波（中國(guó)石化油田勘探開發(fā)事業(yè)部，北京 100728）

元福卿（中石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營(yíng) 257015 中國(guó)石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東 青島 266555）

趙方劍（中石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營(yíng) 257015）

我國(guó)東部老油田已經(jīng)進(jìn)入特高含水開發(fā)后期，開發(fā)矛盾日漸突出，聚合物驅(qū)及二元復(fù)合驅(qū)是較為成熟的三次采油技術(shù)［1～3］，但是面臨著優(yōu)質(zhì)資源匱乏的問題。反韻律油藏缺乏成熟提高原油采收率技術(shù)方法，研究結(jié)果表明反韻律油藏化學(xué)驅(qū)效果較差，其提高采收率幅度遠(yuǎn)低于正韻律和復(fù)合韻律油藏［4，5］。泡沫驅(qū)由于其良好的封堵性能及對(duì)油水的選擇性，以及耐溫耐鹽能力強(qiáng)的特點(diǎn)，被認(rèn)為是一項(xiàng)很有發(fā)展前途的三次采油方式［6］。但是常規(guī)泡沫體系一方面良好的界面性能和泡沫性能難以共存；另一方面穩(wěn)定性較差，在剩余油飽和度較高條件下難以形成良好的封堵能力，泡沫性能受到影響［7，8］。因此，研制既具有高泡沫性能，又具有良好油水界面性能，同時(shí)耐油能力強(qiáng)的低張力泡沫體系，研究反韻律油藏低張力泡沫驅(qū)提高原油采收率方法具有重要意義。

1 概況

2 剩余油分布研究

2.1 模型的建立

2.2 剩余油分布

層內(nèi)剩余油分布研究結(jié)果表明，韻律層頂部剩余油飽和度相對(duì)較高，韻律層中下部水淹程度高。勝二區(qū)的第2個(gè)韻律層是主力韻律層之一，模型中細(xì)分為8個(gè)模擬層。從數(shù)值模擬結(jié)果上可以看出，這種厚油層內(nèi)部剩余油分布存在較大差異，頂部剩余油飽和度57%，底部剩余油飽和度不到35%（圖1）。由于注入水重力分異作用，油層上部為中等水淹，剩余油飽和度較高；底部為強(qiáng)水淹程度，剩余油飽和度一般在30%左右。從剩余油飽和度剖面圖（圖2）上可以看出，油藏整體水淹程度較高，但在每一個(gè)韻律層的頂部存在剩余油飽和度相對(duì)高值區(qū)，底部含油飽和度較低。

圖1 韻律層不同模擬層剩余油飽和度分布圖

圖2 單元剩余油飽和度剖面圖

表1 各小層剩余油狀況統(tǒng)計(jì)表

3 低張力泡沫體系研究

泡沫體系具有較好的封堵調(diào)剖能力，并且具有 “堵水不堵油”的特點(diǎn)［9］，泡沫劑作為一種表面活性物質(zhì)，同時(shí)具有降低油水界面張力的作用，從而提高洗油效率［10］。對(duì)于反韻律油藏，在含油飽和度低的儲(chǔ)層中下部，泡沫體系起泡性能和穩(wěn)泡性能好，封堵能力強(qiáng)，利于擴(kuò)大泡沫體系的波及體積；而對(duì)于剩余油飽和度高的層頂部，泡沫體系遇油消泡，大幅度降低油水界面張力，從而大幅度提高洗油效率。

3.1 泡沫體系性能評(píng)價(jià)

研制耐溫抗鹽低張力泡沫體系DLF，用TEXAS500C旋滴界面張力儀測(cè)試樣品與勝二區(qū)單元脫氣原油的界面張力，泡沫劑質(zhì)量濃度為3000mg／L，測(cè)試溫度85℃，模擬水礦化度18500mg／L、二價(jià)離子質(zhì)量濃度為505mg／L，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。從圖3可以看出，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，樣品的界面張力逐漸降低，在40min內(nèi)達(dá)到0.001mN／m，試驗(yàn)結(jié)果表明低張力泡沫體系降低油水界面張力性能好。采用羅氏泡沫儀測(cè)試低張力泡沫體系在油藏條件下的泡沫體積和泡沫半衰期，泡沫劑質(zhì)量濃度為3000mg／L，其泡沫體積和泡沫半衰期分別為110mL和114min。試驗(yàn)結(jié)果表明，該泡沫體系在油藏條件下既具有較好的起泡性能和泡沫穩(wěn)定性能，又具有良好的界面性能。

3.2 封堵性能評(píng)價(jià)

泡沫體系在多孔介質(zhì)中的封堵能力及流動(dòng)特性，是泡沫驅(qū)提高原油采收率的關(guān)鍵因素，利用帶有多個(gè)測(cè)壓點(diǎn)的長(zhǎng)細(xì)管模型進(jìn)行泡沫封堵及流動(dòng)性能研究是目前常用的方法，模型長(zhǎng)12m，內(nèi)徑6.35mm，滲透率5D；每2m設(shè)定1個(gè)測(cè)壓點(diǎn)，共5個(gè)測(cè)壓點(diǎn)，p1、p2、…、p5代表各測(cè)壓點(diǎn)壓力，注入速度0.5mL／min，泡沫劑質(zhì)量濃度5000mg／L。圖4為長(zhǎng)細(xì)管模型低張力泡沫體系在孔隙介質(zhì)中運(yùn)移及壓差變化曲線。從各測(cè)壓點(diǎn)所測(cè)到的壓力變化曲線看出，低張力泡沫體系在長(zhǎng)細(xì)管中具有良好的封堵及運(yùn)移能力，每2m形成2MPa的封堵壓差，并且形成的壓力梯度較為均勻，在7PV處轉(zhuǎn)注水后壓差先升高后降低，但仍然維持在一個(gè)較高的水平，并且每?jī)蓚€(gè)測(cè)壓點(diǎn)之間的壓差相對(duì)穩(wěn)定。

圖3 低張力泡沫體系與原油界面張力曲線

圖4 長(zhǎng)細(xì)管模型低張力泡沫體系孔隙介質(zhì)運(yùn)移曲線

4 物理模擬試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)方法

為研究泡沫體系在反韻律油藏中的驅(qū)油效果，采用美國(guó)TEMECO公司生產(chǎn)的泡沫驅(qū)替試驗(yàn)裝置開展物理模擬試驗(yàn)。該裝置溫度控制精度為±0.5℃，氣體質(zhì)量流量控制器的控制流量為0～30mL／min，回壓閥控制壓力為0～10MPa、回壓閥的控壓精度為0.01MPa、數(shù)字壓力表的精度為0.01MPa。模擬用水為勝二區(qū)單元產(chǎn)出水；泡沫劑為低張力泡沫劑DLF；注入氣體為氮?dú)?，純度?9.9%。模型為人工壓制的由環(huán)氧樹脂與石英砂膠結(jié)而成的反韻律縱向非均質(zhì)物理模型，模型長(zhǎng)、寬、高分別為30、4.5、4.5cm，縱向上分為3個(gè)等厚滲透層，每層厚度約為1.5cm，自下而上滲透率分別為1000、2000、3000mD（圖5），孔隙度約為30.2%。試驗(yàn)溫度為85℃。

具體試驗(yàn)步驟如下：① 將人工膠結(jié)模型烘干，稱干重，然后抽真空4h，再飽和水，稱重，計(jì)量孔隙體積及孔隙度。②將人工模型用油飽和，并計(jì)量初始含油飽和度。③以2mL／min的速度進(jìn)行水驅(qū)油，含水率達(dá)到98%時(shí)停止水驅(qū)。④以2mL／min的速度、1∶1的氣液體積比向模型中注入低張力泡沫0.5PV，然后水驅(qū)至出口端含水率達(dá)到98%時(shí)停止試驗(yàn)。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

圖5為低張力泡沫驅(qū)前后巖心內(nèi)部的剖面圖。從圖5可以看出，由于注入水的重力作用，泡沫驅(qū)前模型頂部顏色較深，特別是出口端，表明反韻律油藏水驅(qū)后剩余油頂部富集，而中下部含油飽和度低。泡沫驅(qū)后模型在縱向上從上至下顏色逐漸變淺，但顏色區(qū)分度并不太大，這主要是由于泡沫流體在模型中下部高水淹層，起泡性能和泡沫穩(wěn)定性能好，起到了封堵和液流轉(zhuǎn)向作用，而在模型頂部剩余油富集區(qū)，泡沫遇油消泡，主要通過乳化、剝離、攜帶等作用將層內(nèi)孔隙中的原油驅(qū)替出來，從而降低了高滲層的含油飽和度，達(dá)到了提高原油最終采收率的目的。

圖5 低張力泡沫驅(qū)前后巖心圖片

圖6為低張力泡沫驅(qū)驅(qū)替試驗(yàn)曲線。從圖6中的壓力曲線可以看出，水驅(qū)階段模型兩端壓差先升高后降低，但變化幅度較??；在低張力泡沫驅(qū)階段，壓力值迅速上升，并且一直持續(xù)到后續(xù)水驅(qū)階段，壓差的最高值對(duì)應(yīng)著泡沫的突破點(diǎn)，隨后模型兩端壓差逐漸下降，但仍然比水驅(qū)時(shí)的壓差高。這說明注入的泡沫段塞在模型中向出口端推進(jìn)的過程中充分發(fā)揮了其邊調(diào)邊堵邊洗油的作用，封堵模型中下部的高水淹層，使模型中下部的壓力梯度大幅度提高，迫使后續(xù)的泡沫流體以及注入水轉(zhuǎn)向模型上部的剩余油富集區(qū)，有利于開發(fā)厚油層內(nèi)弱水洗和未水洗部位的剩余油。水驅(qū)階段采出程度為46.2%，泡沫驅(qū)后含水率恢復(fù)至98%時(shí)采出程度為71.2%，低張力泡沫驅(qū)提高原油采收率25.0%。

圖6 低張力泡沫驅(qū)驅(qū)替試驗(yàn)曲線

5 結(jié)論

1）注入水重力分異作用是特高含水后期反韻律油藏剩余油分布的關(guān)鍵控制因素，儲(chǔ)層中下部水淹嚴(yán)重，剩余油飽和度低；頂部水淹較弱，含油飽和度較高，剩余油富集。

2）低張力泡沫體系DLF在油藏溫度85℃、地層水礦化度18500mg／L、鈣鎂離子質(zhì)量濃度505mg／L條件下，具有良好的泡沫性能和界面性能，起泡體積202mL，半衰期132min，界面張力達(dá)到3×10－3mN／m。

3）低張力泡沫體系具有選擇性封堵性和高界面活性，可有效封堵油藏中下部的高水淹層，提高模型中下部的壓力梯度，使后續(xù)注入劑轉(zhuǎn)向上部剩余油富集區(qū)，邊調(diào)邊堵邊洗油，從而大幅度提高了反韻律油藏的原油采收率。

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