低頻諧振波復合空氣泡沫調驅技術實驗研究及應用

王繼超，解 偉，高 峰，謝旭強

(陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院，陜西西安 710075)

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低頻諧振波復合空氣泡沫調驅技術實驗研究及應用

王繼超，解 偉，高 峰，謝旭強

(陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院，陜西西安 710075)

針對延長油田裂縫性特低滲油藏空氣泡沫調驅過程中泡沫在地層中的起泡速度慢、半衰期長及起泡劑利用率低的問題，以甘谷驛油藏唐157井區(qū)為試驗對象，開展了低頻諧振波復合空氣泡沫調驅的室內實驗，研究了低頻振動提高采收率的機制。實驗結果表明，低頻振動作用后巖心的滲透率增大，水驅油見水時間推遲，無水采收期延長，殘余油飽和度降低，可以提高采收率3.4%～14.7%。低頻諧振波復合空氣泡沫調驅技術采收率增幅明顯，相比單純空氣泡沫驅增加3.3%～8.0%。現(xiàn)場試驗表明，該技術提高采收率效果明顯，為延長油田裂縫性特低滲油藏的開發(fā)提供了一種新的技術思路和方法。

提高采收率；空氣泡沫調驅；低頻諧振波；唐157井區(qū)

空氣泡沫調驅技術在國內外已有40多年的歷史[1～6]，這項技術已在延長油田部分采油廠進行了礦場應用，取得了較好的增油降水效果[7-8]。但是在空氣泡沫調驅實施過程中，面臨著空氣泡沫直接注入壓力梯度高、注入阻力大、難以注入等問題。以借鑒國內外工藝采取交替注入泡沫液與空氣段塞、層內發(fā)泡的方式注入，但仍存在起泡速度慢、起泡體積不可控、泡沫劑體系利用率較低的問題，如何提高空氣泡沫調驅的起泡體積和開發(fā)效果成為了提高竄流通道封堵程度及泡沫劑體系利用率的一個關鍵問題。

低頻諧振波用于處理油層的做法來源于天然地震可以使油井原油增產[9-10]，國內外學者進行過一系列室內實驗研究[11-16]。本文以甘谷驛裂縫性特低滲油藏唐157井區(qū)為試驗對象，在水竄水淹嚴重井組將大功率低頻諧振波與空氣泡沫調驅技術有機地結合起來，探索出裂縫性特低滲油藏低頻諧振波復合空氣泡沫調驅技術的應用。

1 低頻諧振波調驅作用機制

1.1 低頻諧振波對水驅采收率的影響

使用砂巖巖心進行實驗，選用3塊不同物性的巖心(表1)，每一塊巖心選用幾種頻率(振動加速度一致)振動，每個頻率下分別測出振動時的采收率。先用地層水建立束縛水，測出不振動條件下巖心的無水采收率和最終采收率，然后用模擬油驅替達到只有束縛水，這時選用某個頻率和振幅，在振動條件下測定水驅無水采收率和最終采收率，換一個頻率振動，再重復這個過程。

表1 實驗巖心基本數(shù)據(jù)表

從圖1結果可以看出：在保持水驅油速度、振幅等參數(shù)基本不變時，含束縛水的天然巖心在振動條件下，水驅無水采收率和最終采收率比不振動條件下平均提高3.4%～14.7%。

1.2 低頻諧振波對巖心滲流能力影響

采用非穩(wěn)態(tài)法進行水驅油相對滲透率的測定，分別進行恒速條件和低頻振動條件下的驅替。在相同時間間隔內依次記錄油水產出體積及驅替壓差，利用解析計算或數(shù)值方法獲得相對滲透率曲線。

實驗儀器：主要由平流泵、模擬油容器、地層水容器、氮氣瓶、巖心夾持器、振動臺、六通閥門等部分構成(圖2)。實驗采用兩組延長油田天然巖心，巖心具體參數(shù)見表2。

實驗原理及流程：油水相對滲透率(相滲)曲線通常由水驅油實驗結果計算得到，本實驗采用非穩(wěn)態(tài)法進行水驅油相對滲透率測定。非穩(wěn)態(tài)法首先將巖心飽和水，然后用油驅至束縛水，再用水驅油到殘余油狀態(tài)。水驅油過程中記錄壓差、油水相對滲透率及注入總量的關系。利用解析計算或數(shù)值方法獲得相對滲透率曲線。

(1)不存在振動的相滲實驗，將建立好束縛水的巖心裝在潔凈的巖心夾持器內，加環(huán)壓，確定合理的驅替速度。在恒速條件下進行驅替，在相同時間間隔內依次記錄油水產出體積及驅替壓差。

(2)低頻振動下的相滲實驗，將巖心夾持器置于振動臺上，選取振動頻率為20Hz，振動加速度為0.3m/s2，開啟振動后按步驟(1)進行實驗。

實驗結果表明(圖3)：①對巖心施加低頻振動后，巖心的相對滲透率曲線會發(fā)生變化，振動后巖心滲透率都有所增大。②巖心振動后相對滲透率曲線明顯上移，水驅油的見水時間推遲，其中水相滲透率曲線上移，表明振動條件下無水采收期延長；油相滲透率曲線右移，表明巖心的殘余油飽和度降低，最終采收率提高。③低頻諧振波對低滲透率巖心的相滲曲線影響更加明顯。

表2 低頻諧振波對巖心滲流能力影響實驗的巖心數(shù)據(jù)

2 低頻諧振波復合空氣泡沫調驅實驗

為了更好地測定滲透率極差對低頻諧振波復合空氣泡沫調驅的影響，采用了雙填砂管模型進行實驗，選取3組不同巖心(表3)，保持振動條件，從填砂管前端交替注入0.6PV的空氣與起泡劑后進行水驅。觀察記錄注入空氣泡沫后的水驅增油量，計算采收率增幅，評價空氣泡沫驅的調驅效果。

實驗儀器：填砂管φ25mm×30cm、真空泵、低頻振動采油實驗系統(tǒng)、量筒、燒杯、移液管、玻璃棒等。

實驗藥品：蒸餾水、原油、煤油、CaCl2、NaCl、MgCl2、BK-6、HPAM(分子量1400萬)等。

表3 不同滲透率極差的填砂管實驗數(shù)據(jù)表

實驗原理與步驟：①在填砂管內填砂，根據(jù)所需的滲透率不同，采用不同質量比的砂子。本實驗主要采用填砂管滲透率為30～200mD。②采用真空泵抽真空3～5min，之后打開另一端的閥門進行飽和水。③測試填砂管的水相滲透率之后飽和油，并記錄飽和油的體積。因為殘余水的體積比較少，所以近似地將飽和油的體積視為孔隙體積。④進行水驅實驗。記錄所得水驅油的體積，并計算得到水驅采收率。同時記錄水驅壓力，根據(jù)達西公式求得水驅穩(wěn)定后的水相滲透率。⑤低頻振動條件(10Hz、0.4m/s2)下在填砂管中交替注入起泡劑和空氣，然后進行振動條件下水驅實驗。記錄所得水驅油的體積，并計算注入空氣泡沫后水驅采收率，得到采收率增幅。記錄水驅壓力，求得注空氣泡沫后水驅穩(wěn)定后的水相滲透率。

實驗結果表明(表4)：隨著滲透率極差的增大，低頻諧振波復合空氣泡沫的調驅效果就越好。滲透率極差由3.08增加到37.08時，采收率增幅由18.52%增加到了38.69%。采收率增幅相比單純空氣泡沫驅增加3.3%～8.0%。

表4 不同滲透率極差下低頻諧振波復合空氣泡沫驅替效果表

3 現(xiàn)場應用試驗

現(xiàn)場試驗選在甘谷驛采油廠唐157井區(qū)，該井區(qū)采用反九點注水井網，注采井網相對完善。主要開發(fā)層系為延長組長6，低孔—特低滲儲層、非均質性強、天然裂縫廣泛發(fā)育。注水開發(fā)過程中隨著注入壓力的提高，形成復雜的裂縫竄通體系，形成了“要么注不進，要么一注就竄”的現(xiàn)象，大部分油井見水早，含水率上升快。2014年11月該井區(qū)平均單井日產量不足0.3t，油井出水狀況逐步顯現(xiàn)?，F(xiàn)場試驗于2015年4月進行，為期6個月。選定1口震源井、5口注入調控井，對應23口油井，震源井振動時間為12h/d，振動頻率為每分鐘約80～90次。泡沫液與空氣在地面分段塞交替從油管注入，注入壓力上限為16MPa，泡沫液注入排量為0.5～1m3/h，空氣注入排量為1.5～3m3/h，注入方式為地下發(fā)泡。

從生產曲線上可見(圖4)：試驗前23口一線受益油井平均日產液12.83m3、日產油4.03t、綜合含水率為63%；試驗后平均日產液16.41m3、日產油5.55t、綜合含水率為60%，日產液相對上升28個百分點，日產油相對增加38個百分點，綜合含水率降低3個百分點。5口綜合含水率高于80%的井由初期的85%下降到68%，下降了17個百分點。

4 結 論

(1)低頻振動作用后巖心的滲透率有所增大，水驅油見水時間推遲，無水采收期延長，殘余油飽和度降低，可以提高采收率3.4%～14.7%。

(2)低頻振動增加了固相和液相的交錯程度，提高了流體的相對滲流速度，振動條件下泡沫更加均勻(減小)、表面活性劑液膜界面潤濕角降低，泡沫起泡速度增加、破滅速率降低，共同使得低頻諧振波復合空氣泡沫調驅效果增強。復合調驅比單純空氣泡沫調驅采收率增加3.3%～8.0%。

(3)礦場試驗表明，低頻振動與空氣泡沫的復合調驅技術在延長油田低滲、特低滲裂縫性油藏中具有較好的應用前景。

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Experimental Study and Application of Low-frequency Vibration-profile Control by Air Foam

Wang Jichao,Xie Wei,Gao Feng,Xie Xuqiang

(ResearchInstituteofShaanxiYanchangPeteoleum(Group)Co.,Ltd.,Xi’an,Shanxi710075,China)

Based on the target of Tang 57 Well area of Ganguyi reservoir, the indoor experiment on low-frequency vibration-profile control by air foam was conducted for the purposes to solve a series of issues, such as the slow foaming speed of air foam in the profile controlling process of the fractured super low-permeability oil reservoirs of Yangchang Oilfield, the long semi-declining period and the low application efficiency of foam agent. The study was focused on the mechanism for enhanced oil recovery on the basis of low-frequency vibration. The experimental results indicated that the core permeability was improved after low-frequency vibration. The water-cut time of water-flooded oil was delayed while the water-free recovery period was prolonged. The saturation of residual oil was reduced and the production factor was increased by 3.4 percent to 14.7 percent. The production factor was remarkably improved by means of low-frequency vibration-profile control by air foam. The production factor was increased by 3.3 percent to 8.0 percent as compared to pure air foal flooded stimulation. The field experiment indicated that this technology had a remarkable effect on EOR. It provided a new technology and method for development of the fractured super low-permeability oil reservoirs like Yangchang Oilfield.

EOR, profile control by air form, low-frequency vibration, Tang 57 Well area

陜西省科技統(tǒng)籌項目，“提高延長油田主力油層小型礦場試驗與示范”(2011KTZB01-04-06)

王繼超( 1983年生) ，男，碩士，工程師，主要從事油田開發(fā)工作。郵箱：27316912@qq. com。

TE357.7

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