適用于海上S油田的泡沫凝膠體系的研制與評(píng)價(jià)

高 尚，劉義剛，孟祥海，劉長(zhǎng)龍，符揚(yáng)洋，蘭夕堂

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300459)

目前注水開(kāi)發(fā)是油田進(jìn)入開(kāi)采后期提高采收率的主要手段之一，隨著油田的持續(xù)開(kāi)發(fā)，油藏的非均質(zhì)性增大，優(yōu)勢(shì)通道明顯，水竄嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了注水開(kāi)發(fā)效果。因此，為了保證油田的“穩(wěn)油控水”，有必找到有效的降水增油措施[1-2]。

上世紀(jì)七十年代以來(lái)國(guó)內(nèi)外研究較多的調(diào)堵劑為凝膠調(diào)堵，在油田中得到了廣泛的應(yīng)用[3-4]，但是凝膠調(diào)堵自身存在一些不足之處，比如藥劑用量成本高、占用海上平臺(tái)空間大等。泡沫體系具有一定的封堵性能，且具有“堵大不堵小”的特點(diǎn)，泡沫體系還可以封堵凝膠未波及的區(qū)域、擴(kuò)大波及范圍。同時(shí)，泡沫遇油會(huì)發(fā)生消泡現(xiàn)象，泡沫消泡后的氣體占據(jù)部分孔隙，能夠在一定程度上增加地層能量，有利于吞吐過(guò)后提高油井產(chǎn)量[5-9]。將性能優(yōu)良的凝膠體系與泡沫體系組合起來(lái)，能夠?qū)τ筒睾笃陂_(kāi)發(fā)具有理論指導(dǎo)意義與實(shí)際運(yùn)用價(jià)值。本文針對(duì)渤海SZ36-1油田，研制了一種泡沫凝膠體系，并對(duì)該體系的溶液性能與驅(qū)油能力做出了評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器

表1 渤海油田SZ36-1混合注入水離子組成

實(shí)驗(yàn)環(huán)境：模擬渤海SZ36-1油田油藏溫度，65℃；

地層水礦化度組成：根據(jù)油藏地層水的離子組成，通過(guò)在去離子水中加入礦物質(zhì)模擬SZ36-1混注水，其離子含量如表1所示。

實(shí)驗(yàn)原油：SZ36-1油田脫氣脫水原油，粘度為70 mPa·s(65℃)；

主要儀器：電子天平、磁力加熱攪拌器、恒溫水浴鍋、Brookfield DV-III旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)等。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

(1)泡沫凝膠體系的合成；

(2)泡沫凝膠體系的溶液性能；

(3)泡沫凝膠體系在高滲透稠油油藏的適應(yīng)性研究。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 泡沫凝膠體系的合成

2.1.1 起泡劑的篩選

圖1 幾種表面活性劑的油水界面張力

考慮到表面活性劑需要與聚合物配伍的問(wèn)題，篩選了陰離子型表面活性劑A，新型表面活性劑B、C和非離子表面活性劑D。研究了各種表面活性劑在油藏條件下的界面張力，結(jié)果如圖1所示。

從圖可以看出，B和C低油水界面張力的能力最強(qiáng)。用waring攪拌器分別對(duì)起泡劑A、B、C、D在不同濃度下測(cè)定了起泡量和泡沫穩(wěn)定性。結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同濃度起泡劑的起泡量及泡沫穩(wěn)定性

由表2可知，起泡效果最好的是A和C，因此選用起泡性能較好的A和C作為起泡劑。

2.1.2 交聯(lián)劑與表面活性劑的篩選

用蒸餾水配制Cr3+交聯(lián)劑EC，靜置48 h后使用。將AP-P4聚合物3000 mg/L和不同濃度的表面活性劑A、B混合均勻后，加入交聯(lián)劑攪拌30 min后，觀察是否產(chǎn)生沉淀，然后置于65℃烘箱內(nèi)，觀察其成膠情況。

交聯(lián)劑加量為：EC15 mg/L，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 不同表面活性劑加量下的凝膠成膠強(qiáng)度

由表3可知，AP-P4聚合物與表面活性劑復(fù)配后，加入無(wú)機(jī)交聯(lián)劑溶液透明，不產(chǎn)生沉淀絮凝，且都能成膠。

由上述實(shí)驗(yàn)確定該泡沫凝膠體系的最終配方為：AP-P4聚合物3000 mg/L+起泡劑500 mg/L+交聯(lián)劑(EC)30 mg/L。

2.2 泡沫凝膠體系的溶液性能

2.2.1 泡沫凝膠與地層流體的適應(yīng)性

表4 流體對(duì)泡沫性能的影響

地層水的加入，沒(méi)有使泡沫的穩(wěn)定性變差，地層水加量達(dá)到10%時(shí)，泡沫仍具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，底部未析液泡沫凝膠與地層水有較好的相容性。該泡沫凝膠體系中加入原油后，泡沫凝膠的起泡能力出現(xiàn)顯著變化：原油加量較小時(shí)，泡沫的穩(wěn)定性好，且泡沫均勻；原油加量大于5%時(shí)，泡沫的穩(wěn)定性變差，底部析出液體，泡沫體系中出現(xiàn)油珠。

2.2.2 泡沫凝膠的穩(wěn)定性研究

在油藏溫度下，凝膠容易發(fā)生熱降解而使膠體強(qiáng)度降低和脫水，保證凝膠調(diào)剖劑的長(zhǎng)期穩(wěn)定性對(duì)于整個(gè)泡沫凝膠體系的調(diào)剖作業(yè)效果至關(guān)重要。配制好泡沫凝膠后，分為兩份：一份不起泡，即凝膠體系；一份用waring攪拌器起泡。將其密封放置在65℃的烘箱內(nèi)，定期觀察凝膠粘度的變化(圖2)及泡沫的析液量。

圖2 凝膠體系的長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性

從圖2可知，凝膠體系具有很好的熱穩(wěn)定性，在油藏溫度條件下，120天未出現(xiàn)脫水破膠現(xiàn)象，是性能優(yōu)良的穩(wěn)泡劑。并且通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間觀察，泡沫的穩(wěn)定性良好，經(jīng)過(guò)4個(gè)月，泡沫凝膠底部無(wú)析液或只有很少的液體。

2.3 泡沫凝膠驅(qū)油效果評(píng)價(jià)

在油藏條件下開(kāi)展室內(nèi)巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，分別用兩組驅(qū)油體系做驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)泡沫凝膠體系對(duì)驅(qū)油效果的影響：

(1)0.3PV的HPAM聚合物驅(qū)+0.3PV的AP-P4聚合物驅(qū)；

(2)0.3PV的HPAM聚合物驅(qū)+0.3PV的泡沫凝膠驅(qū)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 驅(qū)油效果實(shí)驗(yàn)

從上述實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，泡沫凝膠體系相比聚合物具有良好的提高采收率的能力，組合使用能夠顯著提高采收率。

3 結(jié)論

(1)研制出了成交效果較好的泡沫凝膠體系，最終配方為：AP-P4聚合物3000 mg/L+起泡劑500 mg/L+交聯(lián)劑(EC)30 mg/L；

(2)該泡沫凝膠體系遇地層水穩(wěn)定，遇油相融，當(dāng)原油加量超過(guò)5%時(shí)泡沫的穩(wěn)定性變差，底部析出液體，泡沫體系中出現(xiàn)油珠，分析認(rèn)為，導(dǎo)致該現(xiàn)象的原因是當(dāng)原油加量較大時(shí)，原油與體系中的起泡劑的作用比較強(qiáng)烈，從而對(duì)泡沫有破壞作用，導(dǎo)致泡沫的穩(wěn)定性變差；

(3)凝膠體系具有很好的熱穩(wěn)定性，是性能優(yōu)良的穩(wěn)泡劑，且泡沫的穩(wěn)定性良好；

(4)泡沫凝膠體系與聚合物組合能夠顯著提高采收率。