冀東油田用CO2泡沫驅(qū)體系篩選與評(píng)價(jià)

紀(jì)娜　馬英　李芳芳　楊曉拂　張帆

摘 要：目前冀東油田已經(jīng)進(jìn)入高含水開發(fā)期，三采工作已經(jīng)開始，CO2驅(qū)油作為新技術(shù)已經(jīng)在高淺北等區(qū)塊開展實(shí)施，但在具體施工過程中出現(xiàn)了地層內(nèi)竄流問題，嚴(yán)重影響了提高采收率的效果。室內(nèi)開展了一系列泡沫體系的評(píng)價(jià)手段， 研究開發(fā)新的適合冀東油田的地層封堵技術(shù)，最大限度地抑制層間水、氣的竄流。優(yōu)選出了一種由陰離子表面活性劑和其他藥劑復(fù)配而成的BH-1泡沫體系，確定了現(xiàn)場(chǎng)BH-1泡沫體系的最優(yōu)加量為0.8%，氣液比為1：1。滲透率氣液比是影響泡沫封堵能力的最主要的因素，隨著滲透率和氣液比的增加，泡沫的封堵能力均呈現(xiàn)現(xiàn)增加后減小的趨勢(shì);泡沫封堵竄流通道的能力減弱，在氣液比達(dá)到1：1的時(shí)候達(dá)到最佳的封堵效果。

關(guān)鍵詞：CO2驅(qū);泡沫驅(qū);綜合指數(shù);封堵能力

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

秒表、電子天平（AR1530/C、分辨率0.001g）、變頻高速攪拌器（GJS-B12K）、恒溫箱（DHP-9082）、量筒（500 mL）等。

1.2 實(shí)驗(yàn)藥品

發(fā)泡劑：JRPM-1、JRF-2、ZY-1、SD、HM-2;實(shí)驗(yàn)用水：冀東油田高尚堡高淺北區(qū)塊地層水;試驗(yàn)用油：密度0.8613g/cm3，黏度11.68MPa.s（油層溫度50℃），凝固點(diǎn)36℃;試驗(yàn)用巖心：人造巖心，滲透率8×10-2-1×10-3μm2，尺寸100mm×Φ25mm。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 泡沫劑的性能評(píng)價(jià)

本實(shí)驗(yàn)所用的方法為高速攪拌法，該法所用儀器為高速攪拌器，試驗(yàn)時(shí)，先將100 mL表面活性劑（起泡劑）溶液在恒溫水浴鍋中恒溫至實(shí)驗(yàn)溫度，開啟攪拌器，在2000±100 r/min轉(zhuǎn)速下攪拌溶液1 min，關(guān)閉攪拌器，開始計(jì)時(shí);記錄起泡劑的泡沫體積（起泡能力）。將攪拌量杯中泡沫快速倒入500 mL恒溫（實(shí)驗(yàn)溫度）量筒中，記錄最大泡沫體積，記為V;然后記錄量筒中泡沫泡沫析出50 mL液體所需時(shí)間，稱為析液半衰期，記為t1/2;體積衰減一半時(shí)所需時(shí)間，稱為泡沫半衰期，記為T1/2。為了考察泡沫質(zhì)量和泡沫半衰期對(duì)泡沫性能的綜合影響，提出了泡沫綜合指數(shù)概念，泡沫綜合指數(shù)綜合表征了泡沫的發(fā)泡效果和泡沫穩(wěn)定性。[2]

通過進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，得到發(fā)泡及消泡時(shí)間與泡沫高度h之間的關(guān)系，表示為泡沫的綜合指數(shù)（FCI）。用曲線方程h=f（t）表示，則有：

為了方便計(jì)算，近似將梯形ABCD的面積當(dāng)成S，即得到以下公式：

FCI=S=0.75hmaxt1/2

1.3.2 泡沫劑的封堵實(shí)驗(yàn)

巖心的滲透率對(duì)泡沫體系的封堵能力有較大的影響，滲透率越大泡沫體系封堵能力就越強(qiáng)，也就是所謂的堵大不堵小。

巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)方法：室內(nèi)配制濃度為0.8%的泡沫劑JRPM-1溶液。用500 mL的燒杯，稱量蒸餾水496 g，發(fā)泡劑4 g，用電動(dòng)攪拌器攪拌5 min，配制成濃度為0.8%發(fā)泡劑溶液，待用;安裝巖心夾持器。選用10 cm的人造巖心，滲透率范圍在100～300×10-3um2之間，然后將巖心進(jìn)行抽真空飽和后，接好進(jìn)出口和圍壓的進(jìn)口，擰緊;將配制好的泡沫劑JYPM-1溶液裝入驅(qū)替裝置的樣品罐中，連接好氣源、注入液體的管線，設(shè)置高壓氮?dú)馄康某隹趬毫?.2 MPa;啟動(dòng)驅(qū)替裝置注入泵，設(shè)置注入泡沫劑JYPM-1的速度為2 mL/min，注入氣體的速度為2 mL/min，（氣液比1：1），接通氣源，開始進(jìn)行泡沫劑JYPM-1驅(qū)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。

2 結(jié)果與討論

2.1 氣液比確定

氣液比也是影響泡沫性能的重要指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)設(shè)定氣液體積比為1：2，1：1，2：1，4：1，泡沫劑的濃度為0.5%。在65℃實(shí)驗(yàn)條件下得到如圖2所示的結(jié)果，表明在所測(cè)的范圍內(nèi)氣液比越大，泡沫的綜合指數(shù)越高，但是綜合泡沫的性能和經(jīng)濟(jì)效益考慮，確定泡沫劑的最佳氣液比1：1。

2.2 泡沫體系優(yōu)選

用現(xiàn)場(chǎng)水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的泡沫劑溶液，在固定氣液比為1：1的情況下，65℃實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)量其泡沫的半衰期，起泡高度及泡沫的綜合指數(shù)。由表1可知，泡沫劑JRPM-1的綜合指數(shù)最高，無論在發(fā)泡和穩(wěn)泡上都有很好的性能，是一種性能很穩(wěn)定的起泡劑。

2.3 泡沫劑濃度確定

設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度為65℃，發(fā)泡體積為CO2，氣體的氣液體積比分別為1：1，1：2，2：1，4：1，并配制不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.1%，0.3%，0.5%，0.7%，0.9%的JRPM-1泡沫劑溶液，測(cè)定不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的泡沫劑對(duì)泡沫性能的影響，由圖1可知，泡沫劑JRPM-1的濃度由0.1%-0.5%綜合指數(shù)增長(zhǎng)很快，但濃度0.5%后泡沫的綜合指數(shù)增長(zhǎng)緩慢并趨于平穩(wěn)，最終確定泡沫劑的發(fā)泡濃度為0.5%。

2.4 CO2泡沫巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)

10cm低滲透率（kg=200-400md）巖心65℃下驅(qū)替

10cm低滲透率（kg=200-400md）巖心65℃下驅(qū)替結(jié)果見圖3。

由圖3可得出，10 cm低滲透率（kg=200-400md）巖心65℃下驅(qū)替的泡沫封堵率為83.97%，殘余封堵率為88.60%。阻力因子為12.34，殘余阻力因子為12.45。

通過以上實(shí)驗(yàn)我們可以看出：封堵率和氣液比是影響泡沫封堵能力的主要因素，在加溫條件，即65 ℃條件下，對(duì)水驅(qū)滲透率為140 md的巖心。泡沫的封堵效果較好，阻力因子超過12.00;加溫條件下，泡沫劑的瞬時(shí)封堵能力較強(qiáng)，雖然不能保持穩(wěn)定，但依然具有封堵效果，并且殘余封堵效果較好。在2.3中也可以的出在氣液比約為1：1時(shí)，封堵效果較好。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

在室內(nèi)研究基礎(chǔ)上，在冀東油田采用該體系進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)，注泡沫時(shí)，壓力明顯上升，說明泡沫體系起到封堵作用。髙淺北區(qū)Ng6小層CO2氣體泡沫交替驅(qū)試驗(yàn)區(qū)綜合開采，經(jīng)過CO2+泡沫驅(qū)見到明顯效果。日產(chǎn)油由注入前的3.2t上升到2014年1月26日的7.4t，含水由98.2%下降到93.2%，累計(jì)增產(chǎn)原油343t。從見效井來看，受效后油井含水降低，日產(chǎn)油顯著升高，尤其是G104-5P82井最為明顯，日產(chǎn)油約0.52t上升到日產(chǎn)液11.8m3，日產(chǎn)油2.34t，日增油1.8t，至2014年1月27日累計(jì)增產(chǎn)原油148t。有力地證明了CO2+泡沫驅(qū)中兩者協(xié)同作用，提高了原油采收率水平。

4 結(jié)論與建議

通過上述實(shí)驗(yàn)，從以上5種起泡劑中優(yōu)選出陰離子表面活性劑類JRPM-1泡沫劑。JRPM-1泡沫劑的泡沫高度為14.7h/cm，半衰期400s，綜合指數(shù)為4000。

最終確定的發(fā)泡劑的濃度為0.5%，綜合泡沫的性能和經(jīng)濟(jì)效益考慮，確定泡沫劑的最佳氣液比1：1。

封堵率和氣液比是影響泡沫封堵能力的主要因素。

參考文獻(xiàn)：

[1]岳湘安，趙仁寶，趙鳳蘭，我國(guó)CO2提高石油采用收率面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)[J].中國(guó)科技論文在線，2007，2（7）：487-491.

[2]劉宏生，聚驅(qū)后超低界面張力泡沫復(fù)合驅(qū)實(shí)驗(yàn)研究[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，27（3）：72-75.