甘谷驛采油廠空氣泡沫驅(qū)體系篩選與評價

賀永潔，湯穎，張新春，吳仕恩，張建成

（1.西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西西安710065；2.延長油田股份有限公司甘谷驛采油廠，陜西延安716005）

甘谷驛采油廠空氣泡沫驅(qū)體系篩選與評價

賀永潔1，湯穎1，張新春2，吳仕恩2，張建成2

（1.西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西西安710065；2.延長油田股份有限公司甘谷驛采油廠，陜西延安716005）

甘谷驛采油廠屬“三低”油藏，具有非均質(zhì)性強、水驅(qū)開發(fā)難度大，油藏采收率低等特點，為進一步提高油藏采收率，低成本、高調(diào)驅(qū)能力的空氣泡沫驅(qū)成為該油田三采技術(shù)的主要研究方向。通過評價實驗，研究在該油藏地層和流體條件下，礦化度、水質(zhì)、濃度對起泡體積V0和半衰期t50的影響。分別從起泡能力和穩(wěn)定性方面對起泡劑和穩(wěn)泡劑體系兩個方面進行篩選和評價，從而篩選出適合油田使用的起泡、穩(wěn)泡劑，并優(yōu)選出最佳濃度。

特低滲油藏；空氣泡沫驅(qū)；提高采收率

甘谷驛采油廠位于鄂爾多斯盆地東部陜北斜坡中部，主要含油層位為三疊系延長組長6油層組，主要儲層巖性為長石細砂巖和長石砂巖，主要孔隙類型為粒間孔和溶蝕孔，同時局部發(fā)育微裂縫［1］。長6油層組儲層孔隙度平均為7.9%，滲透率平均為0.8 mD，油藏溫度為27.25℃［2］，為典型的低孔、超低滲、低溫油藏，其注入水和產(chǎn)出水的水質(zhì)（見表1）。

目前，甘谷驛采油廠某些油藏開發(fā)已進入中后期，含水率高、采出程度高，加上油藏本身的非均質(zhì)性，導(dǎo)致水竄嚴重，為了進一步提高采收率，需要在油層內(nèi)采取封堵調(diào)剖技術(shù)措施?？諝馀菽?qū)提高采收率技術(shù)，各取空氣驅(qū)和泡沫驅(qū)的優(yōu)點，并有機結(jié)合起來，利用空氣驅(qū)油，泡沫調(diào)剖，不僅提高油井產(chǎn)量和采收率還有效的預(yù)防空氣單方向突進，造成氣竄，注空氣泡沫開采技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛，對于水驅(qū)油藏中后期提高采收率具有應(yīng)用潛力。該技術(shù)近幾年來受到廣泛關(guān)注，個別油田還進行了小規(guī)模的現(xiàn)場試驗，并取得了很好的開采效果。

表1　注入和產(chǎn)出水水質(zhì)

1　起泡劑篩選

泡沫是一種不穩(wěn)定物質(zhì)體系，不同的用途，對起泡劑的要求不同。油田用的起泡劑一般要求起泡性能好、較好穩(wěn)定性、配伍性好、成本低。調(diào)驅(qū)體系的篩選和評價方法有很多，本試驗采用實驗周期短，使用條件受限制較少的Waring Blender法，檢測出反映起泡劑起泡能力的起泡體積能反映體系穩(wěn)定性的半衰期。由于調(diào)剖體系在地層中的調(diào)驅(qū)能力主要受泡沫的數(shù)量（V0）和穩(wěn)定性（t50）的綜合影響。因此將起泡體積與半衰期的乘積作為起泡劑的泡沫綜合值，用該綜合值來篩選和評價泡沫的起泡劑和穩(wěn)定劑，其定義式如下［3］：

式中：FC-泡沫綜合值，mL·s；V0-起泡體積，mL；t50-半衰期，s。

1.1耐鹽性評價

泡沫液在地層的驅(qū)替過程中，所遇到地層流體的礦化度不斷變化，所以首先需對泡沫液體系的抗鹽能力進行測定。本實驗氯化鈉和氯化鈣對起泡劑性能影響進行了檢測和評價，結(jié)果（見圖1、圖2）。對比空氣泡沫的綜合值，BK6A和HD-6起泡劑的抗鹽性較其他起泡劑好，BK6A最佳，下步將對HD-6、BK6A起泡劑的性能繼續(xù)評價。

圖1　NaCl濃度對起泡劑泡沫綜合值的影響

圖2　CaCl2濃度對起泡劑泡沫綜合值的影響

1.2水質(zhì)及配伍性能評價

HD-6和BK6A與注入水和地層水的配伍性（見表2）。

表2　水質(zhì)對泡沫綜合值的影響（mL·s）

由表2數(shù)據(jù)分析，不同水質(zhì)對泡沫的穩(wěn)定性有較大的影響，從其泡沫綜合值來看兩種起泡劑和注入水、地層水的配伍性良好。由于BK6A起泡劑的泡沫綜合值在各方面都高于HD-6，在后續(xù)試驗中以BK6A氣泡劑進行繼續(xù)評價。

1.3起泡劑濃度對起泡性能影響

泡沫液體系中，起泡劑的濃度直接影響起泡體積和半衰期，起泡劑濃度的選定除考慮泡沫液的性能外，還需兼顧經(jīng)濟成本。通過檢測不同濃度下BK6A起泡劑溶液的起泡體積和半衰期，計算綜合起泡能力，繪制濃度、泡沫綜合值曲線，結(jié)果（見圖3）。

圖3　泡沫綜合值濃度曲線

由曲線可看出，泡沫綜合值并未隨起泡劑濃度增加而持續(xù)增大，當濃度增加到0.5%時到達臨界值，泡沫綜合值隨濃度增加而降低并趨于平穩(wěn)，因此選定0.5%為BK6A起泡劑的最佳的使用濃度。

2　穩(wěn)泡劑篩選

本實驗采用0.5%BK6A作為基礎(chǔ)起泡劑，通過添加不同類型的穩(wěn)泡劑后檢測其起泡體積、半衰期，計算泡沫綜合值進行對比，從而來篩選合適的穩(wěn)泡劑。

穩(wěn)泡劑根據(jù)其作用方式分為非增粘性穩(wěn)泡劑和增粘性穩(wěn)泡劑，試驗檢測添加非增粘性類穩(wěn)泡劑的起泡劑溶液的穩(wěn)泡效果，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)泡效果均不明顯，故判斷非增粘性穩(wěn)泡劑對本起泡劑體系的起泡性能影響較小，無明顯穩(wěn)泡作用。下步主要對增粘性穩(wěn)泡劑對BK6A起泡劑的穩(wěn)定效果進行評價、分析。

2.1穩(wěn)泡劑和濃度評價

將CMC（羧甲基纖維素鈉）、HPAM（部分水解聚丙烯酰胺）、PS-3（聚合物）、HYJ-4（黃原膠）4種聚合物，在0.5%的BK6A加入不同濃度的溶液，在常溫下測定起泡體積和泡沫半衰期，結(jié)果（見圖4～圖6）。

圖4　穩(wěn)泡劑濃度對粘度的影響

從圖4～圖6可看出，CMC隨著濃度的增加，曲線變化幅度不大，表明其不適合作為本泡沫體系的穩(wěn)泡劑。其余三種穩(wěn)泡劑效果較明顯，HPAM和HYJ-4效果最佳，在0.2%濃度時，泡沫的半衰期增大到1 000 s上。綜合考慮經(jīng)濟效益以及穩(wěn)泡劑對起泡體積和半衰期的影響，繼續(xù)對HPAM（部分水解聚丙烯酰胺）和PS-3（聚合物）繼續(xù)研究，選擇濃度為0.15%。

圖5　穩(wěn)泡劑濃度對起泡體積的影響

圖6　穩(wěn)泡劑濃度對半衰期的影響

2.2抗鹽性效果評價

增粘性穩(wěn)泡劑在清水中都有優(yōu)良的增粘性能，但隨著水質(zhì)礦化度的升高，粘度損失逐漸增大，抗剪切性變差。為此，需根據(jù)試驗區(qū)的礦化度和溫度條件進行抗鹽性評價，實驗結(jié)果（見圖7）。

圖7　CaCl2濃度對聚合物粘度的影響

由圖7可見，PS-3在氯化鈣濃度達500 mg/L時，粘度顯著降低，因此不適合作為本泡沫液體系的穩(wěn)泡劑。隨氯化鈣濃度增大HPAM聚合物粘度雖有一定程度降低，但相對而言仍優(yōu)于PS-3，所以體系增粘穩(wěn)泡劑選定為HPAM聚合物。

2.3HPAM相對分子質(zhì)量對起泡性能的影響

高分子材料的性能往往受到其聚合度（相對分子質(zhì)量）的影響，因此檢測了HPAM相對分子質(zhì)量對起泡性能的影響，結(jié)果（見表3）。

起泡體積隨相對分子質(zhì)量增大而變小，半衰期隨相對分子質(zhì)量增大而增長。根據(jù)各相對分子質(zhì)量的平均泡沫綜合值，應(yīng)選取1 000萬左右相對分子質(zhì)量的HPAM聚合物為最佳。隨著聚合物相對分子質(zhì)量的越大，半衰期增長，起泡體積逐漸變小。主要是由于大相對分子質(zhì)量的聚合能更有效的增加溶液的粘度，粘度的增加使泡沫體系更穩(wěn)定，但隨著粘度的增加起泡過程所要克服的粘滯阻力也增大，故起泡體積隨之變小。

表3　HPAM相對分子質(zhì)量對泡沫液性能的影響

3　結(jié)論

（1）BK6A起泡劑在試驗區(qū)水質(zhì)條件下有優(yōu)秀的起泡能力，且耐鹽性和配伍性較好，其最佳使用濃度為0.5%。

（2）增粘類聚合物穩(wěn)泡劑HPAM對本泡沫液體系具有優(yōu)秀的的穩(wěn)泡性及配伍性。

（3）在注入水水質(zhì)條件下，HPAM適宜相對分子質(zhì)量為500萬～1 000萬，最佳使用濃度為0.15%。

［1］閆鳳平，楊興利，張建成.空氣泡沫驅(qū)提高特低滲透油田采收率效果分析［J］.延安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2008，（4）：58-60.

［2］張新春，楊興利，師曉偉．“三低”油藏空氣泡沫驅(qū)低溫氧化可行性研究-以甘谷驛油田唐80區(qū)塊為例［J］．巖性油氣藏，2013，（2）：86-91.

［3］李賓飛．氮氣泡沫調(diào)驅(qū)技術(shù)及其適應(yīng)性研究［D］．東營：中國石油大學(xué)（華東），2007．

［4］薛鐵中，杜志平，等．α-烯基磺酸鈉和十六烷基三甲基溴化銨復(fù)配體系的泡沫性能［J］．日用化學(xué)工業(yè)，2008，38（3）：142-146.

［5］宋淵娟，許耀波，曹晶，等．低滲透油藏空氣泡沫復(fù)合驅(qū)油室內(nèi)實驗研究［J］．特種油氣藏，2009，16（5）：79-81.

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.02.027

TE357.46

A

1673-5285（2015）02-0101-04

2014-12-01

賀永潔（1975-），陜西省米脂縣人，助理工程師，西安石油大學(xué)2013級工程碩士，主要從事油田開發(fā)工作。