空气泡沫驱

空气泡沫驱理论：

泡沫流体应用于油田, 在国内外已有 4 0 多年的历史。最初的泡沫驱为了防止因注气的气体粘度过低而导致发生过早气窜的现象, 只是简单的加活性剂水溶液进行处理。但在实践中由于常规泡沫稳定性较差, 阻碍了它的推广应用。空气泡沫驱油技术是在常规泡沫驱和注空气驱基础上发展起来的一项三次采油新技术, 其主要原理是注空气时空气与原油发生低温氧化反应, 产生烟道气形成烟道气驱。空气泡沫驱技术除具有常规泡沫的驱油机理外, 还有空气驱时的低温氧化效果。

空气泡沫驱时, 原油在油藏温度下自发发生氧化反应消耗空气中氧气, 生成烟道气实现烟道气驱,利用泡沫降低气体流度, 提高波及系数, 从而达到提高采收率目的。

(1) 空气注入油藏以后, 氧气和原油发生低温氧化反应, 氧气被消耗, 生成碳的氧化物, 并且反应产生热量使油层温度有所升高, 促使原油粘度降低, 膨胀产生驱动效应。

(2) 对陡峭或倾斜油藏来说, 顶部注空气还可产生重力驱替作用; 在油藏温度下通过原油低温氧化把空气中的氧气消耗掉, 实现氮气驱或间接烟道气驱; 烟道气有85% 的N 2 , 15% 的CO 2 , 在注入压力下,易溶解于原油中, 发展为混相驱。

(3) 泡沫能够堵大不堵小, 堵水不堵油; 封堵高渗夹层, 泡沫与空气交替有效防止气窜, 达到调驱目的, 可较好驱扫残余油, 实现注水未波及驱油的效果, 提高原油驱替和波及效率。

(4) 泡沫能减低水和气的相对渗透率, 增加裂缝油藏及高渗夹层不均质油藏的水驱和气驱采收率,同时起泡剂本身是活性强的阴离子表面活性剂, 能较大幅度地降低油水界面张力, 改善岩石表面润湿性, 提高注入剂洗油效率, 从而提高油藏产油量和采收率。

(5) 空气泡沫驱综合了注气、泡沫两种驱替作用, 充分发挥泡沫驱和空气驱两种技术的优点, 能更大幅度提高波及系数和洗油效率

采用空气代替天然气注入轻质油藏,除气源丰富、成本低的优点外,其提高采收率机理不但包括传统的注气作用,还具有氧气反应产生的其它效果。在油藏中,消耗氧气生成一氧化碳或二氧化碳。氧化反应的程度与原油特征、岩石流体性质及油藏温度压力等有直接的关系。放热反应使温度升高,使原油中的轻质组分蒸发。氧化生成的一氧化碳、二氧化碳、空气中的氮气以及蒸发的轻烃组分等组成的烟道气驱替地层原油。因此注空气的主要机理应包括烟道气驱油机理,混相驱机理和原油膨胀机理等。

注入压力对空气泡沫驱油效果影响研究：

压力可以从多个方面对泡沫产生影响,压力升高,会使泡沫的稳定性得到增强,此外,压力还可以通过泡沫质量、密度等参数间接的影响泡沫的流变性能。压力的微小变化,会引起泡沫流体中气体体积的显著变化,从而导致泡沫质量、密度等参数的变化。在泡沫体系中,随着压力的增加,使得泡沫中气泡被压缩,气泡的平均尺寸减小,在一定的剪切速率范围内,泡沫流体的表观粘度也就随压力升高而相应增加。在实验中,针对四种注入压力进行了空气泡沫驱油的实验研究

从图5-1可以看出,水驱后,注入空气泡沫,四种注入压力下,采收率均有不同程度的提高。从图5-2可以看出,注入压力23MPa时比20MPa采收率提1.91%;26MPa 比23MPa采收率提高1.28%;30MPa比26MPa采收率提高0.29%。从采收率提高的幅度可以看出随着注入压力增大采收率提高,但提高趋势逐渐趋缓。分析原因认为,随着注入压力的增加,空气泡沫体系稳定性增强,表观粘度增加,这使得空气泡沫体系对高渗层、大孔道的封堵能力得到加强,从而使得后续注入液发生转向,进入水驱未波及到的区域,因而扩大了波及体积,提高了采收率。这从实验过程中也能明显验证:水驱时,中、低渗透层基本不出油,注入水绝大部分都从高渗层流走;

注入空气泡沫后,高渗层基本不产液,中低渗层产出大量的油,驱替压差显著提高,这说明高渗层完全被封堵住,从而使驱替液发生转向,扩大了波及体积。

实验结论：

(1)空气泡沫驱油室内实验结果表明,水驱后进行空气泡沫驱能显著提高原油采收率,采收率最高可达80.20%。

(2)注入压力对空气泡沫驱提高采收率有一定影响,当注入压力在20～30MPa 范围时,随着注入压力增大采收率提高,但提高趋势逐渐趋缓。

(3)气液比在1:1至3:1范围变化时,最佳气液比为3:1,此时驱油效果最好。

(4)对发泡剂、空气交替段塞,发泡剂、空气、水交替段塞,泡沫、空气交替段塞三种注入方式的驱油实验表明,泡沫、空气交替段塞驱油效果最好;发泡剂、空气、水交替段塞次之;发泡剂、空气交替段塞驱油效果相对较差。

泡沫驱作为提高稠油油藏采收率的方法在国内外已进行了大量的室内研究和现场试验. 研究结果表明, 泡沫作为蒸汽驱流度控制剂可以有效地防止蒸汽的汽窜, 在热水驱中可以抑制热水的指进, 从而提高蒸汽和热水驱的波及体积泡沫作为稠油油藏的驱油剂, 能够改善驱替剂对稠油的不利流度比,提高驱替剂的波及系数, 同时起泡剂还具有提高洗油效率的作用. 因此泡沫驱技术不论作为流度控制剂改善稠油蒸汽和热水驱的开发效果, 还是作为驱油剂提高稠油油藏采收率等方面, 都显示了良好发展前景。

坨11 区块泡沫驱油的室内研究与现场实践

胜利油田坨11区块稠油油藏水驱开发已进入高含水期。油藏地温60℃,平均渗透率1.5μm2,地层水矿化度12.4 g/ L ,含Ca2++ M2+580mg/L。筛选出了发泡剂DP- 4,其5g/L溶液形成的氮气泡沫表观粘度La =7 89.5mPa·s ,阻力系数FR=1579, 残余阻力系数FRR=186,加入聚合物HPAM(0.5~ 2.5g/L)对La和FR影响不大,但使FRR急剧增至488.5 ~ 737.0。气液比为1:1和2:1时聚合物复合氮气泡沫的FR均在1500以上,表明该泡沫体系有强封堵能力;FR随渗透率增大( 0.7 ~ 10μm2)由1100增至4200,表明该泡沫体系的封堵具有渗透率选择性。在油饱和人造岩心上, 在水驱之后注入DP - 4/HPAM氮气泡沫使采收率由54%提高至79%。在坨11北