二氧化碳驅(qū)封竄技術(shù)降本節(jié)能研究

杜輝?。ù髴c油田有限責(zé)任公司采油工程研究院）

二氧化碳驅(qū)封竄技術(shù)降本節(jié)能研究

杜輝（大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院）

前期用于治理大慶油田CO2驅(qū)試驗區(qū)氣竄問題的泡沫封竄技術(shù)由于成本過高，未能進行大規(guī)模推廣應(yīng)用?？蒲腥藛T通過優(yōu)選泡沫劑與穩(wěn)泡用的弱凝膠，形成了低成本的凝膠泡沫，通過實驗對優(yōu)選出的泡沫劑及弱凝膠的耐酸性、耐溫性的評價，最終確定了凝膠泡沫配方。該體系基液黏度8～12 mPa·s；成膠時間3～7 d可控；發(fā)泡體積550 mL；泡沫半衰期60 d以上。在提高體系性能的基礎(chǔ)上，成功地將泡沫體系的單方液成本降低了60%，并實現(xiàn)了單井節(jié)約用水1000 m3；單井節(jié)約用電50400 kWh；單井節(jié)約CO21000 L。

CO2驅(qū)；封竄；泡沫；弱凝膠

由于CO2在高溫、高壓下能夠有效降低原油黏度、溶解儲層膠質(zhì)與原油混相并使其膨脹，CO2驅(qū)作為一種高效環(huán)保的提高采收率技術(shù)，自上世紀(jì)60年代起就在國內(nèi)各大油田先后進行了現(xiàn)場試驗。目前，大慶油田已建成7個CO2驅(qū)礦場試驗區(qū)，同時還有2個工業(yè)化的試驗區(qū)將陸續(xù)投入開發(fā)。但由于地層條件下超臨界CO2的黏度特性使得試驗區(qū)近年來相繼出現(xiàn)嚴(yán)重的氣竄問題，影響著氣驅(qū)開發(fā)效果。前期針對氣竄問題研制出了泡沫型配方體系，并現(xiàn)場試驗了9口井，取得了較好的封竄效果。但由于施工注入量大、周期長，帶來了大量的藥劑成本、施工成本和水電消耗，嚴(yán)重影響了該技術(shù)的推廣應(yīng)用，降低封竄措施成本是目前控氣竄技術(shù)的首要任務(wù)。

1　試驗區(qū)泡沫封竄技術(shù)現(xiàn)狀分析

近年來，大慶CO2試驗區(qū)封竄用泡沫體系，主要由泡沫劑及穩(wěn)泡劑組成，配置的質(zhì)量濃度分別為9000 mg/L和6000 mg/L；3000 r/min恒速攪拌60 s，發(fā)泡體積460 mL；85℃、20 MPa下泡沫半衰期25 d[1]；單方液成本260元。單井措施：水1500～2000 m3，液態(tài)CO21500～2000 t，注入周期2個月，單井施工費18萬元，單井藥劑費40萬元，單井耗電10.08×104kWh。由于CO2試驗區(qū)的特地滲透油藏物性差，產(chǎn)能低，開發(fā)成本高，大量高成本封竄劑的使用帶來的經(jīng)濟效益并不理想（表1）。

表1　以往單井措施費用及資源消耗

2　高效發(fā)泡劑的優(yōu)選及評價

為了有效降低封竄劑成本，對10余種泡沫劑進行了重新篩選，力求優(yōu)選出高效發(fā)泡劑以降低使用濃度。

將發(fā)泡劑按不同的質(zhì)量濃度（1000～5000 mg/L）分別配制成pH值為3、5、7的100 mL溶液，放入85℃烘箱老化24 h后取出，用高速混調(diào)器3000 r/ min攪拌1 min，讀取發(fā)泡體積，評價發(fā)泡能力。從表2可以看出,中性條件下，3#泡沫劑在質(zhì)量濃度為3000 mg/L時的發(fā)泡體積570 mL，明顯優(yōu)于質(zhì)量濃度為9000 mg/L的原有發(fā)泡劑的發(fā)泡體積460 mL，并在pH值為5和3時此優(yōu)勢依然明顯。

表2　發(fā)泡能力對比評價

3　穩(wěn)泡體系的優(yōu)選及凝膠泡沫體系的形成

由于泡沫自身具有隨時間緩慢消泡的特性，重新篩選了穩(wěn)泡體系來降低穩(wěn)泡劑成本。

決定泡沫穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素在于液膜的強度，而液膜強度主要決定于表面吸附膜的堅固性，在實驗上即以表面黏度為其量度。為此，科研人員優(yōu)選了一套適用于CO2試驗區(qū)地層條件并與3#泡沫劑相配伍的弱凝膠體系，該體系可在地層條件下成膠并穩(wěn)定60d以上，大幅度提升了泡沫體系的穩(wěn)定性并減少注入量，達(dá)到縮短工期降低成本的目的。

弱凝膠體系在地層條件下老化60d后取出觀察黏度變化。老化前凝膠黏度2200 mPa·s，老化后黏度2000 mPa·s，黏損率低于10%，抗老化性良好。

將弱凝膠與3#發(fā)泡劑復(fù)配后形成的凝膠泡沫在不同成膠階段分別放入羅氏米爾儀中，以15 mL/ min的流速吹氣3 min，記錄發(fā)泡體積。實驗結(jié)果表明，隨著凝膠黏度的增加，應(yīng)用吹氣法得出的泡沫體積下降并不明顯，凝膠體系的引入并未對發(fā)泡效率產(chǎn)生負(fù)面影響（表3）。

表3　不同成膠時期發(fā)泡能力評價

通過耐酸性及吹氣法發(fā)泡能力評價實驗的驗證，最終確定了凝膠泡沫體系配方，該體系基液黏度8～12 mPa·s；成膠時間3～7 d可控；發(fā)泡體積550 mL；穩(wěn)定性60 d以上，較原配方的25 d提高了140%；單方液成本小于100元，相同注入量下，單井藥劑成本可節(jié)約60%（表4）。

表4　凝膠泡沫性能

4　結(jié)論

2015年11月，在樹101 CO2驅(qū)試驗區(qū)應(yīng)用弱凝膠和凝膠泡沫封竄體系成功試驗了2口井，單井注入量由2000 m3降為1000 m3，工期縮短了1個月。

◇由于藥劑性能得到提高，單井注入液量由2000 m3降為1000 m3，單井節(jié)約用水1000 m3；

◇單井施工周期由2個月縮短為1個月，單井設(shè)備及人工費節(jié)省6萬元，單井節(jié)約用電5.04×104kWh；

◇由于研發(fā)的弱凝膠可單獨在段塞中部使用，避免了大段塞泡沫劑注入易產(chǎn)生的發(fā)泡效率低的現(xiàn)象，通過段塞優(yōu)化省去了氣液混注工藝，單井節(jié)約CO21000 t。

[1]劉向斌.控制二氧化碳?xì)飧Z泡沫配方體系的研制與應(yīng)用——以宋芳屯油田芳48斷塊為例[J].油氣地質(zhì)與采收率，2011（5）:51-53.

（編輯李珊梅）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.06.003

杜輝，工程師，2008年畢業(yè)于東北石油大學(xué)(石油工程專業(yè))，從事二氧化碳驅(qū)控氣竄技術(shù)研究現(xiàn)工作，E-mail：cyydh@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市讓胡路區(qū)西賓路9號采油工程研究院油田化學(xué)研究室，163453。

氣驅(qū)提高采收率技術(shù)，大慶外圍油田CO2驅(qū)開發(fā)技術(shù)研究與試驗——CO2驅(qū)低成本控氣竄工藝技術(shù)研究，110011333016017。

2015-12-16