渤海J油田氮氣泡沫酸化用泡沫酸體系優(yōu)選

石 洪，鄭繼龍，陳立群

中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452

隨著渤海油田的不斷開發(fā)，油藏的地層壓力不斷降低，部分油井出現了嚴重的虧空問題，給渤海油田穩(wěn)產帶來困擾，目前常規(guī)酸化措施已經無法滿足現場增產需求，結合現場油井開發(fā)的現狀，采用常規(guī)酸化存在如下問題[1]：1)儲層非均質性強，酸液進入地層后主要沿高滲透層帶發(fā)生竄流，低滲儲層無法得到有效改善；2)油水同層的油藏，酸化體系首先進入水層，造成油井酸化后含水大幅增加，油井產量降低等問題；3)低產低效井酸化作業(yè)后的殘酸體系無法得到及時返排，造成儲層二次污染，嚴重影響酸化作業(yè)效果。

氮氣泡沫酸化技術主要是采用起泡及穩(wěn)泡性能好的起泡劑與不同的酸液混合，與氮氣作用后形成的泡沫體系能有效封堵高含水儲層，提高流體在高滲透層的滲流阻力，在氣阻作用下泡沫酸液進入低滲透層與巖石進行酸化反應，從而開發(fā)低滲透儲層。泡沫酸體系具有酸化選擇性，泡沫酸體系中的H+主要沿泡沫壁面運動和擴散，能有效延長酸液體系與儲層的反應時間，擴大酸液酸化半徑，最終實現深層酸化[2]。泡沫酸化工藝技術對低滲透儲層、水敏儲層、低壓儲層非常有效，與常規(guī)酸化技術相比，具有黏度高、返排能力強、濾失小、酸化距離長、液柱壓力低、施工簡單、成本低等優(yōu)勢[3]。筆者通過室內試驗為目標油藏篩選適宜的泡沫體系，并對該體系的耐溫、耐礦化度性能及驅油效果等進行評價，為渤海油田氮氣泡沫酸化技術的應用提供技術指導。

1 實驗部分

1.1 原料及儀器

陰離子表面活性劑QP-4、QP-6、QP-7、QP-10、QP-11、QP-12，天津市雄冠科技發(fā)展有限公司；陽離子表面活性劑QP-1、QP-2、QP-3、QP-5，比爾化工有限公司；非離子表面活性劑QP-8和QP-9，天津市順隆達科技有限公司。實驗用水為渤海J油田低滲儲層注入水，礦化度為6 556 mg/L。實驗用油為渤海J油田低滲儲層脫水原油，原油黏度(135 ℃)為6 mPa·s。

泡沫動態(tài)性能評價裝置，江蘇拓創(chuàng)科研儀器有限公司；Waring-Blender攪拌器，北京中科科爾儀器有限公司；TX500C 旋轉滴界面張力儀，天津市順隆達科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 泡沫體系篩選及性能評價

采用Waring-Blender攪拌法對泡沫的起泡高度、穩(wěn)泡時間、泡沫綜合值等參數進行測定[4]，泡沫綜合值是表征泡沫起泡高度和穩(wěn)泡能力的參數，重點觀察泡沫起泡過程和消泡過程中泡沫起泡高度隨時間的變化，泡沫綜合值的計算公式如下[5]：

式中，FCI為泡沫綜合值，mL·s；hmax為泡沫起泡高度，mL；t1/2為泡沫半衰期，s。

1.2.2 泡沫體系驅替試驗

泡沫驅替試驗包括水驅、泡沫驅和后續(xù)水驅，具體試驗步驟如下[6]：1)連接實驗流程并檢測流程氣密性，巖心抽真空后飽和地層水，計算巖心滲透率和孔隙體積；2)巖心飽和油，計算巖心含油飽和度，以0.2 mL/min的注入速度水驅油至巖心出口含水98%，計算巖心水驅采收率；3)以0.2 mL/min的注入速度轉注泡沫驅，氣液體積比1∶1，注入量0.3 PV，計算泡沫驅采收率；4)以0.2 mL/min的注入速度轉注后續(xù)水驅至巖心出口含水98%，計算后續(xù)水驅采收率。

2 結果與討論

2.1 起泡劑體系篩選及使用濃度優(yōu)化

2.1.1 起泡劑體系篩選

對起泡劑體系的起泡高度、穩(wěn)泡時間和泡沫綜合值等性能進行評價，以目標油藏地層水配制質量分數為0.3%的起泡劑溶液，篩選適合目標油藏的起泡劑體系，結果見表1。

表1 起泡劑體系篩選試驗結果

從表1可知，QP-12的泡沫起泡高度和穩(wěn)泡時間優(yōu)于其他種類的起泡劑，因此選用QP-12起泡劑開展后續(xù)的泡沫濃度優(yōu)選試驗。

2.1.2 起泡劑使用濃度優(yōu)選

實驗方法同2.1.1，配制不同濃度的QP-12起泡劑溶液，測定泡沫的起泡高度和穩(wěn)泡時間，實驗用水的礦化度為6 556 mg/L，實驗溫度為80 ℃，結果如圖1所示。隨著QP-12濃度的增加，起泡高度呈先大幅上升后緩慢增加最后趨于平緩的趨勢，泡沫穩(wěn)泡性則呈先大幅增加后緩慢降低的趨勢。這主要是由于隨著起泡劑濃度的增加，泡沫液膜表面上的表面活性劑分子的數量不斷增加，降低了泡沫的界面張力，從而提高了泡沫的性能，當表面活性劑溶液的濃度達到臨界膠束濃度時，增加起泡劑濃度對泡沫性能的影響變小。從泡沫綜合值及經濟性考慮，確定起泡劑的質量分數為0.5%。

圖1 不同濃度的起泡劑體系的起泡高度和穩(wěn)泡時間

2.2 起泡劑體系性能評價

2.2.1 耐溫性能

對質量分數為0.5%的QP-12泡沫體系的耐溫性能進行評價，結果見表2。隨著溫度的增加，起泡劑體系的起泡高度和穩(wěn)泡時間均呈先增加后緩慢降低的趨勢，其中起泡高度受溫度的影響較小[7]。這主要是由于在一定溫度范圍內，隨著溫度的增加，起泡劑溶液膨脹，使泡沫分子間距拉長，提高了泡沫液膜中表面活性劑的濃度，導致泡沫界面張力降低，最終提高了泡沫的性能。當泡沫液膜中表面活性劑的濃度達到臨界膠束濃度時，泡沫的性能不再提升，但后期隨著溫度的繼續(xù)上升，泡沫溶液中基液的蒸發(fā)量增加，造成泡沫液膜變脆，使泡沫穩(wěn)定性降低[8]。結合考慮泡沫綜合值及經濟性，確定起泡劑的使用溫度為60～80 ℃。

表2 泡沫體系的起泡高度及穩(wěn)泡時間隨溫度的變化

2.2.2 耐鹽性能

對篩選出的泡沫體系的耐鹽性能進行評價，結果見表3。隨著礦化度的增加，泡沫高度和穩(wěn)泡時間呈先增加后降低的趨勢。由泡沫綜合值可知，該體系的耐鹽性能較強，適宜的礦化度范圍為1.0×104～ 2.0×104mg/L。

表3 泡沫體系的起泡高度及穩(wěn)泡時間隨礦化度的變化

2.3 巖心驅替實驗

參照1.2.2泡沫體系驅替試驗方法采用非均質巖心開展試驗，重點對水驅和泡沫驅的驅油效果進行評價研究[9]，結果見表4。在驅替過程中，注入水后會在高滲透層發(fā)生竄流，導致高滲透層出口見水提早，降低了水驅有效期，從而降低了采收率。泡沫驅能夠有效提高注入流體的黏度[10]，改善儲層流度比，提高流體的滲流阻力，同時泡沫具有“堵水不堵油、堵大不堵小”的特點，在儲層中具有一定的封堵性，能夠有效抑制儲層流體的竄流和水淹，同時氣液分離后的氣體具有補充能量的優(yōu)勢和特點，因此對非均質油藏具有較強的驅油效果，與水驅相比，采收率提高30.25%。

表4 不同驅替方式下的驅替采收率

3 結論

1)在質量分數為0.5%，使用溫度為60～80 ℃，礦化度為1.0×104～ 2.0×104mg/L的條件下，氮氣泡沫酸化高效起泡劑QP-12具有較強的穩(wěn)定性和起泡性。

2)非均質巖心驅替試驗結果表明，QP-12具有一定的暫堵能力，能有效封堵高滲透層，抑制儲層流體的竄流和水淹，對非均質油藏具有較強的驅油效果，與水驅相比采收率提高30.25%。