泡沫輔助減氧空氣驅(qū)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

沈煥文，陳建宏，曹 麗，饒?zhí)炖?，郭西鋒，孟令為，李化斌

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

試驗(yàn)區(qū)為三角洲前緣沉積，油層橫向連續(xù)性好，縱向非均質(zhì)性強(qiáng)，油層平均孔隙度12.7%、滲透率1.81 mD，地層壓力系數(shù)0.66，屬典型的特低滲三低油藏。目前綜合含水68.8 %，地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度22.9 %，可采儲(chǔ)量采出程度95.2 %，標(biāo)定采收率24.0 %，進(jìn)入中高開發(fā)階段后，縱向、平面水驅(qū)矛盾突出，注水有效率下降，剩余油分布零散且呈分米-厘米級(jí)規(guī)模相間分布，依靠常規(guī)水驅(qū)技術(shù)挖潛采收率的空間變小。

根據(jù)試驗(yàn)區(qū)儲(chǔ)層特征和開發(fā)矛盾，結(jié)合泡沫輔助減氧空氣驅(qū)室內(nèi)研究的基礎(chǔ)上，在特低滲油藏A 區(qū)塊開展泡沫輔助減氧空氣驅(qū)試驗(yàn)，先后經(jīng)歷了井組試驗(yàn)、先導(dǎo)試驗(yàn)、擴(kuò)大試驗(yàn)、工業(yè)化試驗(yàn)四個(gè)階段，目前形成22 注97 采的注采格局，完成方案設(shè)計(jì)總注入量0.5 PV的33.5 %，通過關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)優(yōu)化和配套水驅(qū)治理，歷經(jīng)十年現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，在改善水驅(qū)、提高采收率方面效果顯著[1]。

1 關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

泡沫輔助減氧空氣驅(qū)驅(qū)油機(jī)理為泡沫封堵+基質(zhì)氣驅(qū)，泡沫選擇性封堵油藏高滲層段，減氧空氣進(jìn)入更細(xì)微的孔喉，驅(qū)替低滲層段，有效提高波及體積；同時(shí)起到補(bǔ)充地層能量的作用[2]。圍繞技術(shù)作用機(jī)理，在理論研究基礎(chǔ)上，重點(diǎn)開展注入方式、氣液比、注采比等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)優(yōu)化和配套水驅(qū)組合治理[3]，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果顯著。

1.1 注入方式優(yōu)化

驅(qū)替試驗(yàn)表明，氣液段塞注入階段驅(qū)替壓力明顯上升；而注泡沫過程中，壓力保持穩(wěn)定，后續(xù)水驅(qū)壓力降低，確定了氣液同注的注入方式?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證實(shí)，氣液同注注入壓力穩(wěn)定，較水驅(qū)僅上升2.0 MPa，且注入過程中視吸水、氣指數(shù)曲線保持平穩(wěn)，注入性良好。

1.2 注入?yún)?shù)優(yōu)化

通過物理模擬試驗(yàn)、數(shù)值模擬研究，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)動(dòng)態(tài)，重點(diǎn)對(duì)注入量、注入速度、氣液比等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，不斷提升試驗(yàn)效果，形成了泡沫輔助減氧空氣驅(qū)參數(shù)優(yōu)化技術(shù)。理論研究合理注入量為0.4 PV～0.6 PV，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)計(jì)注入量為0.5 PV，當(dāng)氣液比高于3:1 后，累產(chǎn)油量增幅減緩，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際氣液比為2.0～3.0，當(dāng)單井日注量過大后累產(chǎn)油增幅減小，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)計(jì)注入速度為15 m3/d～25 m3/d。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整效果表明，當(dāng)氣液比在2.8:1～3.1:1、日注氣量20 m3～25 m3，日注液量10 m3～15 m3，注采比在1.5～2.0 時(shí)，試驗(yàn)區(qū)含水上升速度得到有效控制，同時(shí)地層壓力保持水平趨于合理，主側(cè)向壓差由2.9 MPa下降到2.5 MPa，試驗(yàn)效果明顯提升。

1.3 堵水組合配套

針對(duì)大孔道泡沫封堵較差的井，采取堵水調(diào)剖+泡沫空氣驅(qū)組合技術(shù)，不斷改善水驅(qū)效果。對(duì)比單一效果，堵水組合井組低滲層段吸水厚度增加，高滲層段注入強(qiáng)度減弱，吸水形態(tài)變好，井組含水上升得到有效控制。

1.4 地面工藝優(yōu)化

自主研制了減氧增壓一體化集成裝置、產(chǎn)出氣含氧在線監(jiān)測(cè)裝置和伴生氣安全防控裝置，建立SCADA監(jiān)控平臺(tái)，形成了低含氧、低風(fēng)險(xiǎn)、安全可控的空氣泡沫驅(qū)地面工藝流程，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)氧含量6.5 %，遠(yuǎn)低于理論安全值10.0 %，確保了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)安全運(yùn)行。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

2.1 波及體積有效擴(kuò)大

縱向上，室內(nèi)試驗(yàn)和注氣剖面測(cè)試表明[4]，氣液同注時(shí)低滲層段吸氣比例達(dá)到94.5 %、高滲層段吸液比例達(dá)到72.4 %，低滲層段以氣驅(qū)動(dòng)用、高滲層段泡沫封堵為主，整體水驅(qū)動(dòng)用程度由60.0 %上升到66.8 %，有效擴(kuò)大了波及體積。平面上，通過參數(shù)優(yōu)化、加大堵水聯(lián)作工作，主向井含水上升幅度由0.88%下降到-0.05%，側(cè)向井遞減由2.45%下降到1.03%，側(cè)向波及范圍增加。

2.2 地層能量快速補(bǔ)充

規(guī)模注入后地層補(bǔ)能效果較好，地層壓力年上升0.35 MPa，壓力保持水平由107.7 %上升到121.9 %，主側(cè)向壓差由2.9 MPa 下降到2.5 MPa，主向井流壓由5.1 MPa 下降到4.8 MPa，側(cè)向井流壓由2.4 MPa 上升到2.7 MPa，說明有效壓力驅(qū)替系統(tǒng)建立，地層能量平面分布更加均勻。

2.3 試驗(yàn)區(qū)控水效果好于注水區(qū)

試驗(yàn)區(qū)含水上升率變化優(yōu)于同期水驅(qū)，試驗(yàn)區(qū)整體注入后階段年均含水上升率3.29 %，目前含水上升率0.37 %。同期注水區(qū)階段年均含水上升率5.62 %，目前含水上升率0.52 %。

試驗(yàn)區(qū)正常試驗(yàn)期間降遞減優(yōu)勢(shì)明顯，試驗(yàn)區(qū)遞減呈下降態(tài)勢(shì)，遞減最低降低至-0.87 %；同期注水區(qū)域遞減呈緩慢上升態(tài)勢(shì)，目前遞減11.9 %。

2.4 采收率提升幅度明顯

泡沫輔助減氧空氣驅(qū)試驗(yàn)區(qū)整體注入后，見效油井60 口，見效率95.2 %，平均單井增油峰值0.35 t，通過不斷優(yōu)化注入?yún)?shù)和堵水技術(shù)組合拳應(yīng)用，試驗(yàn)區(qū)含水與采出程度曲線向右偏移，截至目前階段累計(jì)增油7.3×104t，預(yù)測(cè)最終采收率提高10.21 %。

3 結(jié)論及下步攻關(guān)方向

3.1 結(jié)論

（1）合理的注入方式、氣液比、注入速度、注采比是泡沫輔助減氧空氣驅(qū)技術(shù)效果提升的關(guān)鍵核心技術(shù)參數(shù)，堵水組合是提升效果的輔助手段。

（2）快速補(bǔ)能和波及體積有效擴(kuò)大。地層能量快速恢復(fù)且平面分布均勻，說明有效壓力驅(qū)替系統(tǒng)建立，同時(shí)縱向上，低滲層段的剩余油得到有效驅(qū)替，高滲層段封堵效果明顯；平面上，優(yōu)勢(shì)水驅(qū)方向封堵，弱水驅(qū)方向有效驅(qū)替，試驗(yàn)動(dòng)態(tài)與作用機(jī)理相符。

（3）提高采收率發(fā)展趨勢(shì)良好。通過不斷優(yōu)化注入?yún)?shù)和堵水技術(shù)組合拳應(yīng)用，油井見效率95.2 %，試驗(yàn)區(qū)含水與采出程度曲線向右偏移，預(yù)測(cè)最終采收率提高10.21 %。

（4）空氣減氧撬裝注入裝置和在線含氧監(jiān)測(cè)有效結(jié)合，既保證了靈活方便低成本注入又保證了運(yùn)行安全。

3.2 下步攻關(guān)方向

（1）針對(duì)因儲(chǔ)層非均質(zhì)性影響，注入端物性較好層段吸水強(qiáng)度大，注入單向突進(jìn)，低滲層段不吸水或弱吸水，下步開展泡沫輔助減氧空氣驅(qū)精細(xì)分層注液、注氣技術(shù)攻關(guān)。

（2）針對(duì)采出端物性較好層段水洗程度高，物性較差的油層頂部、底部剩余油富集的問題，開展精細(xì)小層挖潛、射孔技術(shù)優(yōu)化以及開展水平井開發(fā)試驗(yàn)技術(shù)攻關(guān)。