新木油田木146區(qū)塊氮?dú)馀菽?qū)注入技術(shù)研究

邢 帥

（中國(guó)石油吉林油田分公司油氣工程研究院 吉林松原 138000）

木146區(qū)塊目前已處于高含水、高采出程度階段，但由于儲(chǔ)層非均質(zhì)性，較低滲透儲(chǔ)層的儲(chǔ)量動(dòng)用不充分，繼續(xù)水驅(qū)動(dòng)用低滲儲(chǔ)層的難度較大，無效水循環(huán)嚴(yán)重。開展氮?dú)馀菽?qū)，可以利用氮?dú)馀菽⑷肽芰?qiáng)的優(yōu)勢(shì)，充分動(dòng)用小孔隙中的剩余油，并且利用泡沫調(diào)驅(qū)作用，降低非均質(zhì)性影響，擴(kuò)大波及體積。因此，進(jìn)行了泡沫體系的篩選評(píng)價(jià)和注入工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)，形成了一套滿足試驗(yàn)區(qū)注入需求的低成本注入工藝，篩選出了4種滿足應(yīng)用需求的泡沫體系，并對(duì)試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行了應(yīng)用。

1 泡沫體系篩選

在常溫常壓下，目前常用的泡沫體系評(píng)價(jià)方法有攪拌法、羅氏法、氣流法、阻力因子測(cè)試法、IMF單筒顯微鏡觀測(cè)法、自由液膜擴(kuò)張粘彈性測(cè)試法等。這里利用攪拌法對(duì)16種泡沫體系的性能進(jìn)行了80余組評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)（圖1），通過多組對(duì)比和平行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)FP1 + WP1泡沫劑、FP6 + WP3泡沫劑、FP9+ WP5泡沫劑和FP10泡沫劑這四種泡沫劑滿足技術(shù)指標(biāo)，初步篩選出了4種滿足要求的泡沫體系。

圖1 室內(nèi)16種泡沫體系發(fā)泡率及洗液半衰期評(píng)價(jià)曲線

對(duì)初步篩選出的4種泡沫體系分別進(jìn)行了耐鹽性、耐油性、界面張力評(píng)價(jià)，并對(duì)常溫常壓條件下和高溫高壓條件下泡沫體系的性能進(jìn)行了對(duì)比。

1.1 耐鹽性

用清、污水分別配制上述四種最佳配比泡沫劑溶液200mL，在室溫條件下進(jìn)行發(fā)泡實(shí)驗(yàn)，測(cè)定其發(fā)泡率和析液半衰期，發(fā)現(xiàn)清、污水分別配制的四種泡沫劑溶液發(fā)泡率變化不大，清水配制的析液半衰期更長(zhǎng)，四種泡沫劑耐鹽性均達(dá)到技術(shù)要求。

1.2 耐油性

用污水分別配制含5%原油的上述四種最佳配比泡沫劑溶液200mL，在室溫條件下進(jìn)行發(fā)泡實(shí)驗(yàn)，測(cè)定其發(fā)泡率和析液半衰期。發(fā)現(xiàn)原油具有較強(qiáng)的消泡作用，會(huì)導(dǎo)致泡沫劑發(fā)泡率和析液半衰期均減小，綜合指數(shù)也明顯降低。加入5%原油后，四種泡沫劑發(fā)泡率均≥350%，析液半衰期均≥80s，滿足技術(shù)指標(biāo)要求。

1.3 界面張力

用污水分別配制上述四種泡沫劑溶液100g，按中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5370-1999《表面和界面張力測(cè)定方法》，采用TX500C界面張力儀，設(shè)定地層溫度下，轉(zhuǎn)速為5000r/min，測(cè)定泡沫劑溶液與木146區(qū)塊原油之間的界面張力，四種泡沫劑溶液與木146區(qū)塊原油之間界面張力均可達(dá)1.0mN/m以下，符合技術(shù)指標(biāo)要求。

1.4 高溫高壓對(duì)比實(shí)驗(yàn)

為了確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，利用高溫高壓可視化實(shí)驗(yàn)裝置模擬地層條件進(jìn)行泡沫體系性能論證，對(duì)常溫常壓與高溫高壓條件下泡沫體系性能對(duì)比評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)常溫常壓攪拌法與高溫高壓氣流法評(píng)價(jià)趨勢(shì)一致。在最佳氣液比（1∶1）下，隨著水質(zhì)礦化度增加，四種發(fā)泡體系的泡沫綜合指數(shù)均有不同程度的下降。隨著含油量增大，四種泡沫體系的泡沫高度和半衰期均有不同程度的下降從整體性能評(píng)價(jià)來看，Ⅱ號(hào)體系泡沫綜合指數(shù)最好。

油藏條件下巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)表明，篩選出的泡沫體系能有效提高采收率，隨著注入泡沫段塞尺寸的增大，泡沫驅(qū)采收率逐漸增大，含水率下降程度逐漸增大，壓力逐漸升高，驅(qū)替過程中采收率逐漸提高，泡沫驅(qū)提高采收率為22.77%。

在油藏條件下對(duì)Ⅱ號(hào)泡沫體系滲流能力進(jìn)行了評(píng)價(jià)。在泡沫驅(qū)過程中，高滲層流量分配率顯著降低，低滲層流量分配率明顯增大，壓力升高，最后逐漸趨于穩(wěn)定，說明泡沫體系液流轉(zhuǎn)向能力強(qiáng)，充分發(fā)揮擴(kuò)大波及體積的作用。

對(duì)油藏條件下II號(hào)泡沫體系發(fā)泡能力進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，驅(qū)替注入方式在巖心中能夠產(chǎn)生泡沫，含油飽和度高時(shí)，泡沫相對(duì)較少。無油條件下，巖心中產(chǎn)生了大量泡沫，對(duì)水層能夠起到很好的封堵作用，高滲層采出液中含有大量的泡沫證明泡沫在高滲層形成有效封堵。最終優(yōu)選II號(hào)泡沫體系作為試驗(yàn)區(qū)應(yīng)用的泡沫體系。

2 低成本注入工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)

考慮到木146試驗(yàn)區(qū)氮?dú)馀菽⑷刖哂芯疁\（小于800米）、壓力低（最大注入壓力15.2MPa）、基本無腐蝕（注入除氧氮?dú)猓┑热齻€(gè)特點(diǎn)，從安全和節(jié)約成本兩方面考慮，設(shè)計(jì)了同心雙管分注工藝（圖2），滿足兩層分別注入不同流體（水、氣）要，層間輪注可通過地面控制，不需進(jìn)行井下作業(yè)。為了降低注入工藝成本，精細(xì)設(shè)計(jì)論證了每一個(gè)工藝環(huán)節(jié)，注氣井口選擇論證。

圖2 氮?dú)馀菽?qū)注入工藝管柱

2.1 壓力級(jí)別論證

目前共有13.8MPa、20.7MPa、34.5MPa、69.0MPa、103.5MPa和138MPa六個(gè)壓力等級(jí)的注氣井井口，試驗(yàn)區(qū)最大注入壓力為15.2MPa，因此，選擇耐壓20.7MPa分注井口

2.2 材質(zhì)級(jí)別論證

目前注氣井井口有從AA到HH共7個(gè)材質(zhì)等級(jí)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)需注入除氧氮?dú)?，從降低成本考慮選用AA級(jí)分注氣井井口。

2.3 油管選擇論證

油管組合論證：外油管與中心管之間環(huán)空截面大，有利于實(shí)現(xiàn)安全施工并避免后期注入堵塞風(fēng)險(xiǎn)，常見3種組合1.9"和2 7/8"、1.9"和3 1/2"、2 3/8"和3 1/2"中1.9"和3 1/2"尺寸油管組合環(huán)空截面積最大，因此，選用1.9"和3 1/2"油管尺寸組合。

2.4 油管鋼級(jí)論證

常見的注入油管材質(zhì)有N80和J55兩種，通過計(jì)算均能滿足安全需求，目前試驗(yàn)區(qū)注水選用的油管為N80油管，已經(jīng)安全注水超過10年，因此，綜合考慮理論計(jì)算模型和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，確定井深均小于800米的木146試驗(yàn)區(qū)注入井選用N80油管。

2.5 插入密封短節(jié)

實(shí)現(xiàn)密封中心管和外油管、完成上層配注功能的插入密封短節(jié)需滿足調(diào)剖等作業(yè)的響應(yīng)需求，按調(diào)剖提供的技術(shù)要求（注入孔道直徑大于等于10mm），在不影響工具拉伸受力安全的條件下設(shè)計(jì)注入孔道為雙孔道，孔道直徑為20mm。

2.6 封隔器國(guó)產(chǎn)化

為了降低完井成本，設(shè)計(jì)采用國(guó)產(chǎn)化封隔器，單共降低成本16萬元。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施應(yīng)用

試驗(yàn)區(qū)注入井從2016年6月13日開始轉(zhuǎn)注氮?dú)馀菽⑷雺毫ζ椒€(wěn)，注氣量保持在5000方/日左右，采出液含水降低20%左右，采收率提高10%左右，無套壓，井筒密封良好。

4 結(jié)論

（1）通過常溫常壓和高溫高壓條件下篩選出來的II號(hào)泡沫體系能夠滿足木146試驗(yàn)區(qū)氮?dú)馀菽w系注入需求。

（2）設(shè)計(jì)形成的低成本氮?dú)馀菽?qū)注入工藝可以滿足木146試驗(yàn)區(qū)低成本安全注入需求。

（3）研究形成的泡沫體系和注入工藝可以推廣到多種氣驅(qū)應(yīng)用中，具有廣闊的應(yīng)用前景。