空氣泡沫驅(qū)應(yīng)用效果研究

王 健，李 瑞，周方迪，趙彬彬，郜元元

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

1 試驗(yàn)機(jī)理研究

1.1 封堵調(diào)剖

當(dāng)泡沫進(jìn)入地層時(shí)，先進(jìn)入高滲透層，由于賈敏效應(yīng)，流動(dòng)阻力將逐漸增加，主要表現(xiàn)是降低注入流體的流度，改善流度比，降低流體的相對(duì)滲透率，延緩注入流體的突破時(shí)間，封堵高滲層的大孔道，改變液流的方向，較好地實(shí)現(xiàn)封堵作用，所以隨著注入壓力的變大，泡沫可依次進(jìn)入低滲透層，提高波及系數(shù)。同時(shí)，泡沫中的氣泡形狀是可變的，因而可以進(jìn)入和填塞各種結(jié)構(gòu)的孔隙，把不連續(xù)的殘余油驅(qū)出，從而提高微觀波及效率。同時(shí)發(fā)泡劑本身是一種表面活性劑，能大幅度降低油水界面張力，增加油對(duì)巖石表面的潤(rùn)濕角，有利于提高驅(qū)油效率。

1.2 提高油層能量

室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，空氣能有效進(jìn)入基質(zhì)巖心中，降低注入壓力，提高了油藏注入能力，同時(shí)也補(bǔ)充了地層能量。試驗(yàn)認(rèn)識(shí)：氣體能夠進(jìn)入更微小基質(zhì)孔隙，空氣的注入能力高于水驅(qū)；氣驅(qū)比水驅(qū)巖心內(nèi)部壓力高，能夠補(bǔ)充地層能量。

2 試驗(yàn)概況

2.1 試驗(yàn)進(jìn)展

A 油藏2009 年12 月起開(kāi)始在試驗(yàn)區(qū)開(kāi)展先導(dǎo)試驗(yàn)、擴(kuò)大試驗(yàn)，至2013 年底形成了15 注63 采的試驗(yàn)規(guī)模，空氣泡沫的持續(xù)注入，有效的改善了地層環(huán)境，驅(qū)替效果明顯，提高了采收率，區(qū)塊自然遞減持續(xù)降低，實(shí)現(xiàn)了老油田硬穩(wěn)產(chǎn)[1-3]。

2.2 開(kāi)發(fā)指標(biāo)

A 油藏整體注入后，試驗(yàn)區(qū)開(kāi)發(fā)形勢(shì)逐步好轉(zhuǎn)，含水上升率下降，階段自然遞減下降，受間歇注入影響，空泡封堵性能有所減弱，2018 年油井含水上升加劇，自然遞減增大，空泡驅(qū)提高采收率效果變差（見(jiàn)圖1、圖2）。

圖1 空泡驅(qū)歷年含水上升率柱狀圖

圖2 空泡驅(qū)歷年階段遞減柱狀圖

3 效果提升配套技術(shù)研究

3.1 持續(xù)探索合理注入?yún)?shù)，有效提升試驗(yàn)效果

2021 年通過(guò)與空泡驅(qū)機(jī)理結(jié)合，并深化注入?yún)?shù)研究，重點(diǎn)突出氣液比等關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，不同氣液比條件下月度遞減率相關(guān)性明顯，氣液比由1.20 上升至3.02，月度遞減由最初的0.97%下降到0.61%，含水率上升幅度下降0.35%，含水上升受控，日產(chǎn)油量穩(wěn)定，油藏開(kāi)發(fā)形勢(shì)向好，試驗(yàn)效果逐步體現(xiàn)。

3.2 開(kāi)展注氣剖面測(cè)試新技術(shù)試驗(yàn)，掌握注氣井吸氣狀況

通過(guò)對(duì)比歷年同位素測(cè)試吸水剖面發(fā)現(xiàn)一段不吸水比例逐年增大，并普遍存在吸水段下移現(xiàn)象，為掌握空泡驅(qū)真實(shí)吸水、吸氣狀況，2019 年開(kāi)始開(kāi)展注氣剖面測(cè)試2 口，結(jié)果顯示在單注泡沫、單注空氣、氣液混注三種狀態(tài)下測(cè)試，A 井確定上下兩段均吸水吸氣，氣液混注狀態(tài)存在一定油水分異現(xiàn)象；B 井確定下層為主力吸入層段，同時(shí)引入持氣率測(cè)試，氣液混注測(cè)試顯示上層吸氣、下層吸液，氣液分異更加明顯，分析認(rèn)為泡沫液與空氣在井筒內(nèi)存在分異現(xiàn)象，受層內(nèi)非均質(zhì)性影響，氣體進(jìn)入滲透率及孔隙度較高層段。

3.3 開(kāi)展多種技術(shù)組合拳應(yīng)用，不斷改善試驗(yàn)效果

針對(duì)單一空氣泡沫驅(qū)改善水驅(qū)效果差、吸水剖面持續(xù)變差或者開(kāi)發(fā)形勢(shì)惡化的井組開(kāi)展堵水聯(lián)作試驗(yàn)，2019 年實(shí)施4 口堵水調(diào)剖，實(shí)施后吸水厚度由7.8 m 上升到10.1 m，水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度由60.9%上升到78.1%，遞減率由13.7%下降到10.9%，含水上升速度由5.9%下降到3.4%。

2021 年實(shí)施4 口堵水調(diào)剖，實(shí)施后可對(duì)比井吸水厚度由3.3 m 上升到6.0 m，水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度由41.3%上升到70.5%，月度遞減率由0.89%下降到0.01%，含水上升速度由0.51%下降到-0.03%。整體水井剖面綜合治理效果明顯，水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度增加，油藏開(kāi)發(fā)形勢(shì)好轉(zhuǎn)。

3.4 低產(chǎn)井措施挖潛，提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度

通過(guò)氣液比優(yōu)化和注采調(diào)整強(qiáng)化后，地層能量逐步恢復(fù)，針對(duì)低產(chǎn)低效井實(shí)施措施引效，均衡平面產(chǎn)液結(jié)構(gòu)，實(shí)施壓裂引效14 井次，單井日增油0.9 t，有效期233 d，年增油量2 939 t，措施效果較好。同時(shí)開(kāi)展單砂體刻畫(huà)研究，在精細(xì)注采對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)上，開(kāi)展小層動(dòng)用，針對(duì)有注無(wú)采井實(shí)施補(bǔ)孔3 口，單井日增油1.2 t，持續(xù)有效，油藏儲(chǔ)量動(dòng)用程度上升。

4 提升試驗(yàn)效果配套技術(shù)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

4.1 水驅(qū)狀況有所改善，裂縫封堵效果得到體現(xiàn)

2018 年水驅(qū)效果變差后，通過(guò)優(yōu)化注入?yún)?shù)，加大堵水聯(lián)作，水驅(qū)指數(shù)下降0.1，存水率逐步穩(wěn)定至0.66，目前水驅(qū)狀況有所好轉(zhuǎn)，對(duì)比歷年試井資料，空泡注入后注水井探測(cè)半徑下降120 m，裂縫半長(zhǎng)下降13 m，空泡封堵作用得到進(jìn)一步增強(qiáng)。

4.2 能量分布趨于均衡，主側(cè)向壓差逐步縮小

規(guī)模注入后地層壓力逐年上升，2018 年壓力保持水平達(dá)到130.1%，對(duì)比合理壓力保持水平110%明顯偏高，2021 年通過(guò)開(kāi)展優(yōu)化注采比，壓力保持水平降至127.2%，主側(cè)向壓差下降0.3 MPa。

4.3 含水上升率下降，提高采收率趨勢(shì)有所好轉(zhuǎn)

試驗(yàn)區(qū)動(dòng)態(tài)響應(yīng)敏感性強(qiáng)，表現(xiàn)為停氣效果變差、注氣效果變好特征，整體穩(wěn)定注入期間穩(wěn)油控水效果較好，2019 年以來(lái)通過(guò)開(kāi)展各項(xiàng)配套技術(shù)應(yīng)用，A 油藏空泡驅(qū)含水上升率下降1.1%，日產(chǎn)油量趨于穩(wěn)定。

對(duì)比水驅(qū)開(kāi)發(fā)區(qū)塊，空氣泡沫驅(qū)控含水效果較好，水驅(qū)特征曲線斜率變緩，存水率增加，提高采收率發(fā)展趨勢(shì)良好，預(yù)測(cè)提高采收率10.21%。

5 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

（1）注入?yún)?shù)趨于合理。通過(guò)不斷優(yōu)化注入?yún)?shù)（氣液比上升1.16，注采比下降0.45），試驗(yàn)效果逐步增強(qiáng)。

（2）改善水驅(qū)效果明顯。通過(guò)加大堵水聯(lián)作，水驅(qū)指數(shù)下降0.1，存水率逐步穩(wěn)定至0.66，試驗(yàn)區(qū)水驅(qū)狀況有所好轉(zhuǎn)，空泡封堵作用得到進(jìn)一步增強(qiáng)。

（3）技術(shù)組合拳應(yīng)用是提升試驗(yàn)效果的方向。開(kāi)始注入階段單一空氣泡沫驅(qū)改善水驅(qū)、穩(wěn)油控水效果明顯，但隨著采出程度增加，效果減弱，多項(xiàng)技術(shù)組合拳應(yīng)用是提升試驗(yàn)效果的關(guān)鍵。

（4）氣體優(yōu)先物性較好層段。泡沫液與空氣在井筒內(nèi)存在分異現(xiàn)象，受層內(nèi)非均質(zhì)性影響，氣體進(jìn)入滲透率及孔隙度較高層段。

（5）預(yù)測(cè)提高采收率10.21%。