氮?dú)馀菽黧w調(diào)剖技術(shù)與應(yīng)用

[摘要]：結(jié)合泡沫流體的基本性質(zhì)，重點(diǎn)對(duì)環(huán)境對(duì)泡沫穩(wěn)定性的影響，以及注氮?dú)馀菽瓘?fù)合調(diào)剖應(yīng)用時(shí)行了論述，以期為同類區(qū)塊稠油開(kāi)發(fā)提供技術(shù)參考。

[關(guān)鍵詞]：稠油開(kāi)發(fā) 氮?dú)馀菽黧w調(diào)剖技術(shù) 應(yīng)用

泡沫流體是一種既典型又復(fù)雜的非牛頓流體，具有剪切變稀的特征。流變模式一般以假塑性為主，其次為賓漢性模式。當(dāng)泡沫質(zhì)量較低時(shí)，則可表現(xiàn)為牛頓流體特點(diǎn)。研究表明，泡沫流變性與下列因素有關(guān)：在高剪切速率下泡沫表觀粘度只與泡沫質(zhì)量有關(guān)； 剪切速率一定時(shí)，泡沫表觀粘度隨泡沫質(zhì)量的增加而增加；泡沫質(zhì)量低于0.54時(shí)，泡沫具有牛頓流體的性質(zhì)，此時(shí)泡沫的流變性類似于其基液，當(dāng)泡沫質(zhì)量大于0.96時(shí)就變?yōu)殪F狀。當(dāng)泡沫質(zhì)量在0.54-0.96時(shí)，泡沫表現(xiàn)為非牛頓流體。根據(jù)流動(dòng)條件的不同，其流變模式一般為假塑性、屈服假塑性或賓漢模式。

1泡沫流體的基本性質(zhì)

泡沫流體密度低且方便調(diào)節(jié)，井筒液柱壓力低，并且泡沫中氣體膨脹能為返排提供能量，適用于低壓井和漏失井。

泡沫流體具有較高的表觀粘度，攜帶能力強(qiáng)，返排時(shí)可將固體顆粒和不溶物攜帶出井筒。

泡沫對(duì)地層滲透率有選擇性，堵大不堵小，即泡沫對(duì)高滲層具有較強(qiáng)的封堵作用，而對(duì)低滲層的封堵作用較弱。

泡沫對(duì)油水層有選擇性，泡沫遇油消泡，遇水穩(wěn)定，堵水層不堵油層，泡沫對(duì)水層具有較強(qiáng)的封堵作用。

2環(huán)境對(duì)泡沫穩(wěn)定性的影響

2.1溫度

溫度對(duì)泡沫穩(wěn)定性的影響較復(fù)雜。（1）表面張力：溫度升高，表面活性劑自由能增加，所以表面活性劑溶液的表面張力出現(xiàn)最低值時(shí)的濃度，隨著溫度的升高而增加，因而也影響了泡沫的穩(wěn)定性；（2）粘度：溫度升高，分子間作用力小，液相粘度減小，會(huì)影響泡沫的穩(wěn)定性；（3）泡膜液體的蒸發(fā)：隨著溫度的升高，液膜的蒸發(fā)增加，促使液膜減薄，因而會(huì)降低泡沫的穩(wěn)定性；（4）吸附：表面活性劑吸附在氣液界面，形成一層堅(jiān)固的泡膜，從而增加了液膜的粘性與彈性，當(dāng)溫度升高時(shí)，表面吸附量減小，則泡沫的穩(wěn)定性降低。

2.2pH值的影響

泡沫溶液的pH值，影響起泡劑的溶解性和表面層的吸附狀態(tài)，因而影響泡沫穩(wěn)定性。蛋白質(zhì)溶液，一般在等電點(diǎn)pH之下，泡沫最為穩(wěn)定。而含聚醚鏈節(jié)的表面活性劑，在堿性條件下，水溶性降低、濁點(diǎn)降低。因?yàn)楸砻婊钚詣┲辉诓伙柡蜅l件下，有助于泡沫穩(wěn)定性，所以，對(duì)于這類表面活性劑，堿性條件即會(huì)降低泡沫穩(wěn)定性。

2.3原油對(duì)泡沫穩(wěn)定的影響

泡沫被用于提高原油采收率（EOR）中的流度控制時(shí)，強(qiáng)烈的受到孔隙介質(zhì)中泡沫—原油相互作用的影響。A型：在孔道中原油和泡沫相遇后界限分明，二者無(wú)相互作用，僅僅由于毛細(xì)作用。油以大滴狀沿固體表面略微上升。B型：原油和泡沫接觸后，形成含油珠的準(zhǔn)乳液膜，挾帶這些油珠向前運(yùn)動(dòng)一定距離后破裂，放出所含油珠。C型：原油一旦與泡沫接觸便自發(fā)乳化，形成很小的油珠，進(jìn)入并充滿泡膜，滲到氣液界面的油在泡膜表面迅速鋪展，原油的存在使泡沫變得非常不穩(wěn)定。

2.4儲(chǔ)層巖石潤(rùn)濕性對(duì)泡沫穩(wěn)定性的影響

油濕與水濕的巖石可能共存于同一巖層中。水濕的巖石可以形成泡沫，油濕的地方，將不產(chǎn)生泡沫。即使已經(jīng)存在的泡沫，在它通過(guò)巖石的油濕部分也會(huì)破裂。但在油濕而無(wú)油存在的介質(zhì)中，可以產(chǎn)生泡沫。此性質(zhì)有利于泡沫進(jìn)入油富集地層，而對(duì)含水地層產(chǎn)生臨時(shí)堵塞，實(shí)現(xiàn)了泡沫選擇性暫堵分流。

2.5儲(chǔ)層滲透率變化的影響

地下含油帶的多孔介質(zhì)是非均質(zhì)的，氣體在由低到高滲透率變化的界面處會(huì)產(chǎn)生縮頸分離現(xiàn)象，而在由高到低的變化界面處沒(méi)有縮頸分離現(xiàn)象發(fā)生。高滲地層的穩(wěn)定性大于低滲地層的穩(wěn)定性，與毛管力大小有關(guān)。

稠油油藏在蒸汽吞吐開(kāi)采過(guò)程中，隨著吞吐周期的增加，一般加熱半徑和加熱面積都會(huì)逐漸增加，但當(dāng)吞吐周期數(shù)增加到一定程度后，向油層注入的蒸汽熱量?jī)H能向頂、底蓋層熱損失時(shí)，加熱半徑或加熱面積不再擴(kuò)大，向井底滲流的流體僅僅源于這一有限的加熱區(qū)，因而導(dǎo)致單井由于產(chǎn)油量及油汽比迅速遞減，經(jīng)濟(jì)效益變低同時(shí)油層經(jīng)過(guò)多次蒸汽吞吐大幅度降壓開(kāi)采后，使得加熱區(qū)的原油即使被加熱，因沒(méi)有足夠的驅(qū)油動(dòng)力而難于向井筒滲流。

泡沫流體的分散介質(zhì)是水，是水基堵水調(diào)剖劑，當(dāng)它進(jìn)入地層時(shí)，它將優(yōu)先進(jìn)入水層。在水層泡沫是通過(guò)氣阻效應(yīng)的疊加產(chǎn)生堵塞。泡沫也會(huì)進(jìn)入油層，泡沫在油層是不穩(wěn)定的。由于油相對(duì)活性劑分子親油部分的吸引力大于氣相，所以當(dāng)油水界面、氣水表面共存時(shí)，活性劑將由氣水表面轉(zhuǎn)到油水界面，引起泡沫破壞。既在油層泡沫不產(chǎn)生它在水層那樣的堵塞。泡沫流體是一種選擇性堵水劑。

主要作用機(jī)理是：泡沫體系在油藏中，具有良好的封堵能力，能夠形成較高的封堵壓力。氮?dú)馀菽黧w調(diào)剖堵水工作原理是利用穩(wěn)定泡沫流體在注水層中疊加的氣阻效應(yīng)——賈敏效應(yīng)作用和地層孔隙中氣泡的膨脹，使水流在巖石孔隙介質(zhì)中流動(dòng)阻力大大增加，改變水流的指進(jìn)或竄流，調(diào)整油層吸氣剖面，同時(shí)液體中的表面活性劑組分能改變巖石表面的性質(zhì)，并能在一定的條件下使多孔介質(zhì)的表面增油，便孔隙表面的油膜剝離。

3注氮?dú)馀菽瓘?fù)合調(diào)剖應(yīng)用

某注蒸汽井，投產(chǎn)Ng3段，生產(chǎn)井段1058.88-1311.70，2010.4.18日注蒸汽2004t，注汽壓力14.6MPa，峰值日油18.1t，含水58%；該井一周期累計(jì)生產(chǎn)540天，累產(chǎn)液10410噸，累產(chǎn)油4846噸 ，油汽比達(dá)到2.4，回采水率270%。轉(zhuǎn)周累注2007噸，注汽壓力10.5MPa，峰值日油9.3t，截止2015年1月份二周期累計(jì)生產(chǎn)708天，累液12591噸，累油4965噸，油汽比2.47，回采水率380%，該井距離油水邊界170m，含水由66%上升至75.6%，在第三輪注汽過(guò)程中輔助氮?dú)馀菽{(diào)剖工藝。注汽前前置100方高溫復(fù)合堵劑，注汽過(guò)程中伴注氮?dú)馀菽?2萬(wàn)方，轉(zhuǎn)周后峰值日液24.2t，峰值日油14.3t，含水40.5%，高產(chǎn)期為7個(gè)月，較上一輪次的日油能力有了較大幅度的提升。

4結(jié)束語(yǔ)

蒸汽吞吐井泡沫調(diào)剖技術(shù)在各稠油油田都有較多井次的應(yīng)用，并且取得了良好的應(yīng)用效果，是蒸汽吞吐井開(kāi)發(fā)后期一種有效的增產(chǎn)手段。利用泡沫調(diào)剖可以從以下幾個(gè)方面改善吞吐效果：降低蒸汽流度，提高注汽壓力，提高波及體積，但不會(huì)堵塞油流通道；提高中低滲透層和含油飽和度較高地層的蒸汽注入量；氮?dú)鈱?dǎo)熱系數(shù)低，可以減少熱損失，提高熱能利用率。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉喜林.難動(dòng)用儲(chǔ)量開(kāi)發(fā)稠油開(kāi)采技術(shù).石油工業(yè)出版社，2005.

作者簡(jiǎn)介：王向峰（1976—），男，山東萊州人，大學(xué)本科，工程師。