超低滲油藏氮氣泡沫驅(qū)合理交替周期研究

郝杰 代曉旭 霍萍萍 武金衛(wèi) 涂彬

1.延長油田股份有限公司七里村采油廠 陜西 延安 716000

2.中國石油大學(xué)（北京） 北京 100000

超低滲油藏氮氣泡沫驅(qū)通常采用氮氣和泡沫液交替注入的方式，交替周期及段塞組合方式對氮氣泡沫驅(qū)效果有重要的影響。如果交替周期過于頻繁，由于超低滲油藏滲透率低，往往造成井筒附近多相流嚴重，注入壓力增加，引起注入困難；如果交替周期過長，長時間注泡沫液或者注氣，在毛管力的作用下，單一注入某種流體都將沿著大孔隙運移并最終造成竄流，這種水竄或氣竄現(xiàn)象也會造成開發(fā)效果變差[1-3]。

1 實驗設(shè)備

空氣-泡沫巖心驅(qū)替實驗用到的主要設(shè)備及參數(shù)包括：100DX型雙缸控制泵；GCS10空氣壓縮機；TY-4型巖心夾持器，承壓50MPa，巖心規(guī)格φ25×25—100mm；2XZ-2型旋片真空泵，極限壓力6×10-2Pa，抽速2L/s，轉(zhuǎn)速1400r/min；ZR-Ⅲ型中間容器3個，容積1000ml，壓力小于70MPa；JB-50型高壓手動計量泵，容積210mL，工作壓力80MPa；D07系列質(zhì)量流量計，流量規(guī)格5SCCM；精密壓力表2個，量程為25MPa；WH-30L電子天平；計量管等；

在保證實驗可行性的基礎(chǔ)上為了盡可能地接近實際儲層條件，根據(jù)延長七里村采油廠某油藏儲層物性，制作人造低滲巖心若干，具體參數(shù)見表1。實驗用油由煤油與實際原油配制而成，使其盡可能在物性及組分上接近實際油藏，模擬油密度為0.79g/cm3，黏度為4.3mPa·s。泡沫液體系起泡劑濃度為0.8%，穩(wěn)泡劑濃度為0.1%，實驗用水為模擬地層水。巖心參數(shù)見表1。

表1 巖心參數(shù)

2 氣液比優(yōu)選實驗

為了優(yōu)選最優(yōu)的氣-泡沫液交替最佳注入氣液比，設(shè)計了5組實驗，注入?yún)?shù)如表2所示。選擇巖心建立束縛水飽和度后，在圍壓為5MPa條件下，首先以0.2mL/min的速率注水驅(qū)替，在產(chǎn)出流體含水率達到90%左右時，從注入端分別向1、2、3、4、5號巖心交替注入水氣比分別為1∶5、1∶3、1∶1、3∶1、5∶1的模擬泡沫液和氮氣，將1、2、3、4、5號巖心氣-液交替的段塞尺寸控制為0.3PV，實驗方案設(shè)計見表2，氮氣與泡沫液的注入速率均為0.2mL/min（地層條件下），實驗過程中記錄出口端產(chǎn)油量、產(chǎn)水量、產(chǎn)氣量，以及注入端與出口端壓力表讀數(shù)。

表2 氣液比優(yōu)選實驗方案設(shè)計表

不同氣液比條件下的實驗結(jié)果統(tǒng)計見表3。由表3可知，水驅(qū)之后轉(zhuǎn)為氮氣-泡沫液交替驅(qū)能夠顯著提高微觀驅(qū)油效率。幾種氣液比段塞組合下，整體增油效果都較好，相比而言，提采幅度最高的為氣液比5∶1和氣液比1∶5，氣液比1∶1情況下效果偏差。

表3 不同氣液比條件下的實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

圖1和圖2所示分別為不同水氣比條件下采出程度和含水率隨注入量變化曲線。可以看出，隨著注氣段塞增加，含水率降幅逐漸增大，但也同時造成含水率波動較大。在現(xiàn)場應(yīng)用中，可根據(jù)水源和氣源情況，如果水源充足，可以選擇注入較長的水段塞和較短的注氣段塞；如果水源不足、氣源充足，可以選擇較長的注氣段塞和較短的注液段塞。

圖1 不同氣液比條件下采出程度隨注入量變化曲線

圖2 不同氣液比條件下含水率隨注入量變化曲線

3 段塞尺寸優(yōu)選實驗

為了優(yōu)選出超低滲油藏氮氣泡沫驅(qū)最佳注入段塞尺寸，將巖心6、7、8、9分別按照實驗準備步驟建立束縛水飽和度后，控制出口端回壓維持在原始地層壓力5 MPa條件下，首先進行水驅(qū)，在水驅(qū)含水率達到60%時，分別從注入端向長巖心交替注入氣液比為5∶1的氮氣和地層水，4個巖心分別控制氣水交替段塞尺寸為0.1PV、0.2PV、0.3PV、0.4PV，段塞尺寸設(shè)計見表4，氮氣與泡沫液的注入速率均為0.3 mL/min（地層條件下），實驗過程中記錄長巖心夾持器出口端產(chǎn)油量、產(chǎn)水量、產(chǎn)氣量，以及注入端與出口端壓力表讀數(shù)，實驗結(jié)果見表5。

表4 段塞尺寸優(yōu)選實驗方案設(shè)計

表5 不同段塞尺寸下驅(qū)替實驗結(jié)果數(shù)據(jù)

可以發(fā)現(xiàn)，在水驅(qū)轉(zhuǎn)為氮氣泡沫驅(qū)后，采收率明顯增加，但不同段塞尺寸條件下，累計采收率不同，隨著段塞尺寸的增加，氮氣泡沫驅(qū)采出程度先增加后減少，在段塞尺寸為0.2PV時達到最大。

這是由于段塞越小，交替次數(shù)越頻繁，這樣會導(dǎo)致液或氣無法形成有效的穩(wěn)定段塞，注入液體無法發(fā)揮對氣體的液阻效應(yīng)，造成氣、液仍以連續(xù)相在巖心中流動，從而不利于發(fā)揮氣、液交替的調(diào)驅(qū)作用。隨著注入時間的增加，氣液交替壓差快速增大且段塞尺寸越小，交替次數(shù)越頻繁，注入壓差越大，這是因為交替次數(shù)過多，油氣水三相充分接觸，三相流動的特征與混相驅(qū)特征更加明顯，難以發(fā)揮氣液交替非混相驅(qū)補充能量的優(yōu)勢，反而導(dǎo)致三相滲流狀態(tài)相對單純氣驅(qū)更為復(fù)雜。在現(xiàn)場實施過程中，注入設(shè)備也很難滿足短周期的注入?yún)?shù)要求。

隨著注入段塞的增大，交替周期越長，單個周期注入氣的時間也越長，進而導(dǎo)致氣體快速推進，氣竄風(fēng)險也開始加大，當(dāng)段塞尺寸大于0.2個PV后，氣體過早突破，從而降低了氣水交替的驅(qū)油效果。綜上所述，為了充分發(fā)揮氣水交替非混相驅(qū)補充地層能量的優(yōu)勢，在較小注入壓差下，最大程度地提高采收率，優(yōu)選段塞尺寸為0.2 PV，即注采井間注入1個有效波及孔隙體積的周期數(shù)建議為5個。

4 結(jié)束語

巖心驅(qū)替實驗結(jié)果表明，氣液比1∶5和5∶1時提采幅度最高。在現(xiàn)場應(yīng)用中，如果氣源不足、水源充足，可以選擇注入較長的水段塞和較短的注氣段塞；如果水源不足、氣源充足，可以選擇較長的注氣段塞和較短的注液段塞。

通過開展氮氣、泡沫液交替段塞尺寸優(yōu)選實驗，優(yōu)選了最佳段塞尺寸為0.2 PV，即井間注入量達到1PV時的合理交替周期數(shù)為5個。