浅谈中高渗油藏空气泡沫驱油机理
中高渗油藏空气泡沫封堵与流度控制实验研究
中高渗油藏空气泡沫封堵与流度控制实验研究陈振亚;张帆;刘印华;任韶然【摘要】注空气是提高采收率的有效技术;但对于中高渗、非均质油藏,单纯注空气容易引发气窜,加剧老井腐蚀,带来安全隐患.因此,针对此类油藏进行空气驱,需要加入泡沫进行封堵和流度控制.通过室内实验,进行了空气泡沫封堵能力影响因素的敏感性分析,研究了空气泡沫段塞在不同驱替方式和不同驱替速率下的流度控制作用.研究结果表明,温度对空气泡沫稳定性有不利影响;在实验压力范围内,高压可以提高空气泡沫的稳定性;当气液比在1∶1 ～2∶1之间时,空气泡沫的封堵能力达到最大值;泡沫段塞后气驱,体系阻力因子先增大后减小;泡沫段塞后水驱,在一段时间内体系的阻力因子持续增大;无论是泡沫段塞后气驱还是泡沫段塞后水驱,较高的注入速率会带来较强的封堵能力.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)017【总页数】5页(P51-55)【关键词】中高渗;注空气泡沫;流度控制;提高采收率【作者】陈振亚;张帆;刘印华;任韶然【作者单位】广东石油化工学院石油工程学院,茂名525000;中国寰球工程公司,北京100000;中石油煤层气有限责任公司陕西技术服务分公司,西安710000;中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛266580【正文语种】中文【中图分类】TE357.45实践证明注气(如二氧化碳、天然气或氮气等)是一种提高采收率的有效技术［1—5］;但是注氮气成本较高，注天然气、二氧化碳都存在气源不足等问题。
注空气驱油技术以其成本低廉、气源丰富等特点，受到国内外各石油公司越来越多的重视。
油藏注空气，空气中的氧气可以与原油发生低温氧化反应［6—11］，消耗掉氧气，而生成的二氧化碳、一氧化碳可以形成烟道气驱，可以有效、安全的提高油藏的采收率。
但是，对于中高渗、非均质、无倾角的油藏来说，单纯的注空气容易引起气窜，气窜降低了气驱采收率，使注入的空气形成无效的循环，加剧了老井的腐蚀，同时也会因为氧气气窜到生产井而引起安全隐患。
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。
油藏条件下泡沫油的油气相渗规律研究
油藏条件下泡沫油的油气相渗规律研究
油气相渗规律研究是指研究在油藏条件下泡沫油的油气渗流规律。
油气渗流是指油气在油藏中的渗流过程，它是油藏开发过程中的重要环节。
油气渗流的规律研究，可以帮助我们更好地理解油藏的渗流特性，从而更好地控制油藏的开发。
泡沫油是指在油藏中添加了一定量的泡沫剂，使油藏中的油气混合物形成泡沫状态的油气混合物。
泡沫油的油气渗流规律研究，可以帮助我们更好地理解油藏的渗流特性，从而更好地控制油藏的开发。
泡沫油的油气渗流规律研究，主要包括以下几个方面：
1、渗流特性：研究不同渗流条件下泡沫油的渗流特性，包括渗流速率、渗流压力、渗流温度等；
2、渗流机理：研究不同渗流条件下泡沫油的渗流机理，包括渗流机理的变化规律；
3、渗流模型：研究不同渗流条件下泡沫油的渗流模型，包括渗流模型的变化规律；
4、渗流控制：研究不同渗流条件下泡沫油的渗流控制，包括渗流控制的变化规律。
通过对泡沫油的油气渗流规律的研究，可以更好地控制油藏的开发，从而提高油藏的开发效率。
致密油油藏空气泡沫调驱机理实验
致密油油藏空气泡沫调驱机理实验吴永彬;张运军;段文标【期刊名称】《现代地质》【年(卷),期】2014(000)006【摘要】以长庆某致密油井区取心样品、注入水与地层水、优选的空气泡沫体系等为基础，利用一维长岩心驱替实验装置开展了致密油储层基质与裂缝岩心分别注入纯泡沫液、空气与空气泡沫的注入能力实验，揭示在实际储层条件下，空气泡沫体系无法直接进入致密油基质岩心，但由于泡沫剂受到储层吸附，消泡后的纯泡沫液与气体可以顺利注入致密油基质岩心实现稳定驱替。
设计并开展了基质渗透率级差为10、基质与裂缝双重发育的三管并联岩心驱替实验，明确了空气泡沫封堵裂缝调驱机理。
泡沫流体主要进入裂缝岩心并有效封堵裂缝，部分泡沫消泡后形成的泡沫液与空气进入并驱替基质中的剩余油，最终空气泡沫驱残余油饱和度比水驱降低了21.12％，驱油效率提高了32.89％，改善水驱后开发效果明显；为避免暴性水淹的低效阶段，应在含水90％以前尽早转入空气泡沫驱，提高采油速度与经济效益。
%Based on the coring samples,injection water and formation water,optimized air foam,etc,from a typical tight oil block in Changqing oilfield,the 1D long core flooding system is utilized to carry out the experi-ments of injection capacity of pure foaming liquid,air and air foam into the core matrix and fracture.The exper-imental results indicate that under the real formation conditions,the air foam is not able to be injected into the tight core matrix directly,but because some of the foaming surfactant is absorbed by the reservoir rock,the de-foamed liquid and air are able toflow into the tight core matrix and realized the stabledisplacement.According to the actual formation characteristics,three-core parallel flooding experiment is designed which include two ma-trix cores with permeability difference of 10 and one fractured core and the profile-controlling mechanisms by air foam are analyzed and determined.The air foam majorly flows into the fractured core and plugs the fractures,a part of defoamed liquid and air flow into the matrix cores to displace the waterflooded residual oil.Finally,the residual oil saturation of air foam flooding is 21.12% lower than that of waterflooding,and the oil displacement efficiency is 32.89% higher,which indicates encouraging performance following waterflooding.In order to avoid the inefficient production phase of ultra high watercut,it is recommended to convert to air flooding as early as possible before the water cut reaches 90%,so as to enhance oil rate and economic performance.【总页数】7页(P1315-1321)【作者】吴永彬;张运军;段文标【作者单位】中国石油勘探开发研究院，北京 100083; 提高石油采收率国家重点实验室，北京 100083;中国石油勘探开发研究院，北京 100083; 提高石油采收率国家重点实验室，北京 100083;长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安710000【正文语种】中文【中图分类】TE357.4【相关文献】1.致密油藏空气泡沫驱用起泡剂的室内实验筛选 [J], 雷金华;张永忠;曾云;王有良;郭辉2.空气泡沫调驱技术在浅层特低渗透低温油藏的适应性研究 [J], 杨红斌;蒲春生;吴飞鹏;张新春;杨兴利;李星红;郑黎明3.空气泡沫/凝胶复合调驱技术在浅层特低渗低温油藏中的模拟应用研究 [J], 饶鹏;杨红斌;蒲春生;李星红;吴飞鹏;张新春;杨兴利4.致密油藏注空气泡沫驱机理数值模拟研究 [J], 金泽宁;潘婷5.中渗特高含水油藏空气泡沫调驱先导试验 [J], 高海涛;李雪峰;赵斌;张兵涛;邓德亭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
空气泡沫驱动高温高盐油藏
据 高 海 涛 介 绍 ，注 入 空 气 中
的氧气 在 与原 油发 生不 完 全氧 化反 应 时 ，地 层 中 的轻 烃 组 分 会 和 氧
化 大 ，油层 温度 和 地层 水 矿化 度较 高 ，特别 是 钙镁 离 子含 量 高 。在这 样 苛 刻 的条 件下 ，利用 化 学驱 大 幅 提高 采 收率举 步维 艰 。科研 人 员调 研 认 为 ，东濮 老 区三次 采 油技 术 的 突破 点在 气 驱技 术 领域 ， 比如 二 氧 化 碳 驱 、氮 气驱 、天然 气 驱 、空气
增油６ ２ １ １ 吨 ，可 采储 量 增￣ Ｊ Ｉ ］ ４ ． ４ ３ 万 吨 ，采 收率提高５ ． ２ ２ ％。 此 后 ，中原油 田分别在 胡 １ ９ 块 、卫３ １ ７ 块 、明１ ５ 块 、胡 ５ 块等 油
藏 展开空气 泡沫调 驱矿场试 验 。
为赶 走拦 路 虎 ， 科 研 人员 一边 加 强油 藏精 细 描述 ，一 边 优化 试验
一
速 、温 度 及 分 压 对 腐 蚀 的 影 响 幅
度 ，开 发 出 缓 蚀 剂 、牺 牲 阳极 材
程 技 术研 究 院就 已展开 “ 注空 气泡 沫调 驱 提高 采 收率 ”技 术研 究 。经
过 多年 室内研究 ，２ ０ ０ ７ 年５ 月 ，中原
料 ，优 选 出 防腐 管材 ，形 成 系列综 合 防腐 技术 ，使 系统腐 蚀 速率 控制
研 究所 高海涛说 。
“ 中原油 田注 空气 泡沫 驱油 ， 前 期 以个 别 井 组 试 验 为 主 ，规 模 小 ，只能 说是 ‘ 调 ’ ，在 ２ ０ ０ ９ 年 之 后 ，随着 试 验规 模 的扩 大 ，逐步 达 到 ‘ 驱 ’的层次 。”高海涛 说 。
空气泡沫驱驱油机理与实验研究
石亚琛 ，戈薇娜 ，孙 超 ，李 进
（ 长江 大学 石 油工 程学 院 ，湖 北 武汉 ４ ３ ０合物 驱 、三元复合驱等 驱油体 系在中后期油 田开采 中采 油效 率不高的问题 ，提 出一
种高效空气泡沫驱驱油技术 。为验证高效泡沫驱 的驱油效果 ，以延长油 田 １ 地质条件 为背 景 ， 探讨不 同起泡剂 浓度 、矿化度下对空气泡沫驱 的性能影响 ，从 而筛选出空气泡沫驱 的最优综合性能 ，通过驱替实验 ，对 高效 泡
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｙ ａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｈｕ ｂ ｅ ｉ Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ １ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｏ ｆ ａ ｉ ｒ ｏａ ｆ ｍ ｌ ｆ ｏ ｏ ｄ ｉ ｎ ｇ ｗｅ ｒ ｅ ｖ ｅ ｒ ｉ ｉｅ ｆ ｄ ｂ ｙ ｐ ｌ ｕ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｙ ｔ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ａ ｉ ｒ ｏａ ｆ ｍ ｌｏ ｆ ｏ ｄ ｉ ｎ ｇ ； ｆ ｏ ａ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｇ ｅ ｎ ｔ ； ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ； ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ； ｐ ｌ ｕ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｙ ｔ
空气泡沬驱油机理及注入方式
三、泡沫与泡沫驱油对投入开发的油藏，剩余油的分布有以下几种分布方式存在：不连续状的油珠存在于孔隙中间部位；低渗区孔隙存在大部分未启动油；亲水岩石个别孔隙中也存在油膜状态的剩余油；亲油岩石表现粘附油。
原油采收率为波及效率与洗油效率的乘积；因此，提高采收率主要有二个途径，一是提高波及系数，主要是通过加入聚合物来减少驱替液的流度而达到目的；二是提高洗油效率，主要方法是改变岩石表面的润湿性和减少毛细管现象的不利影响，一般利用表面活性剂。
泡沫驱是提高采收率的方法中最有发展前途的三次采油方法之一，空气泡沫驱既能显著地提高波及系数，又能提高洗油效率。
1、泡沫的物理特性①压缩性：泡沫是由以液膜壁分开的气泡组成，泡沫总体积中气体部分体积含量称为泡沫质量，液体部分的体积含量称为泡沫湿度；通常泡沫质量的变化范围是50-99%。
若泡沫质量低于50%，这种水-气混合物的状态是液体中悬浮着气泡和没有气泡的单一流体。
由于气体的存在，这种流体可以压缩。
泡沫的液体部分本质上是不可压缩的，而气体部分是可以压缩的，所以这种流体为半压缩体。
②流变性：泡沫是一种假塑性流体，在低剪切速率下具有很高的表观粘度，但其粘度随剪切速率的增加而降低。
在一定剪切速率下，泡沫的表观粘度随泡沫质量的增加而升高。
③稳定性：泡沫具有十分巨大的气液界面面积，因而有较高的表面自由能。
从热力学角度看，泡沫是不稳定体系，自由能具有自发减少的倾向；导致泡沫的逐渐破灭，直至气、液完全分离；然而体系中表面活性剂的存在，大大降低了气液之问的界面张力；使泡沫具有了相对的暂时稳定性。
泡沫稳定性通常是以一定数量的泡沫样品在单位时间内的排出液量来量度的。
排出液量越多，则泡沫越不稳定。
泡沫稳定性与泡沫质量和体系中的液相粘度有关。
泡沫质量越高，泡沫稳定性越好；液相粘度增加，可增加液膜的机械强度，因而稳定性变好。
但是，如果液相粘度过高，不仅阻碍气体在液相中的分散，而且不利于活性剂分子在液膜中的移动，体系在受到物理和机械作用时，便会产生严重的降解。
空气泡沫驱油机理及影响因素研究的开题报告
空气泡沫驱油机理及影响因素研究的开题报告一、研究背景及意义近年来，随着全球能源需求的快速增长，人们对于石油和天然气等能源资源的开发和利用程度也越来越高。
在采油、运输、储存等过程中，油污染和泄漏等现象时有发生，对环境和人类健康造成了严重的影响。
因此，如何有效地应对和解决这些问题成为了工业和科研领域的重点研究课题之一。
空气泡沫驱油技术是一种较为成熟的治理方法，其基本原理是通过混入气体的方式，将空气泡沫作为驱油剂注入受油藏，以达到减少油污染和泄漏的效果。
目前，空气泡沫驱油技术已经得到广泛应用，并在实际生产中取得了良好的效果。
但是，对于其机理和影响因素的认识还需要进一步的研究和探讨，以进一步提高其驱油和治理效果。
二、研究内容和方法本研究将围绕空气泡沫驱油技术的机理和影响因素展开深入的研究。
（1）机理研究：通过对空气泡沫驱油过程中气泡特性、流体动力学特性、水油界面作用力等方面的分析，探讨空气泡沫驱油机理的形成过程及其优化方式。
（2）影响因素研究：重点探讨温度、压力、气泡浓度、水油比等因素对于空气泡沫驱油的影响，并进一步寻找优化方案和途径。
本研究的方法主要包括实验和模拟两种方式。
实验将通过模拟实际的油泄漏事件，对空气泡沫驱油技术进行验证和测试；同时，利用微观和宏观等多种尺度下的模型，进行模拟研究，对影响因素进行定量分析和优化设计。
三、预期结果和意义预期本研究将对空气泡沫驱油技术的机理和影响因素有更深入的理解和认识，为工程应用提供更为有效的科学依据和技术支持；同时，期望通过本研究的开展，能够进一步提高空气泡沫驱油技术的驱油和治理效果，为环保和能源安全做出贡献。
浅谈中高渗油藏空气泡沫驱油机理
对 密 度 要 小 于 ０９ ４ 油 层 深 度 越 深 ． ．３ ０
在 国 内 ．注 空气 驱 油起 步较 晚 ． 但
发 展 迅 速 ． 取 得 了 一 定 的 成 果 大 庆 已
定 的 热 量
２３１ 氧 化 反 应 过 程 －．
收 率项 目 ． 其 是 注空 气驱 油 及其 配 套 尤 技术 逐渐 完 善。 １８ ９ ５年 至 今 ， 国对 低 美 渗 轻 质 油 油 藏进 行 注空 气 二 次 和 三 次
采 油 先 导 性 试 验 ． 得 了 巨 大 的 经 济 技 取
温 度越 高 ． 施 条 件越 好 高 温 高压 能 实
提高 氧气 的利 用率 和混 相能 力 注空气 不 但 具 有一 般 注气 的作 用 ．
而 且 具 有 氧 化 产 生 的 其 他 效 果 — — 低
的氧化带 ． 在这 里氧气与原油发生反应而 被消耗 ， 氧气 的浓度从 ２ ％逐渐 降至 ０ １ 。
一
１ 国 内外 研 究 现 状
１１ 注 空 气 驱 油 研 究 现 状 ． ２ ０世 纪 ６ ０年 代 以 来 ．提 高 采 收 率 成 为 当今 石 油 工 业 发 展 的 热 点 提 高 采
国内外 研 究及 实 践 证 明 ． 合 注空 适
气提高采收率技术的条件如下 ： 油藏 ①
岩 石 中 最 好 含 有 粘 土 矿 物 和 金 属 ． 化 催
应 二 是 裂解 反应 ： 氧 一二 氧 化碳 ＋ 烃＋
水。 轻 质 油 藏 注 空 气 驱 油 机 理 是 多 方
进 一 步 加 深 对 空 气 泡 沫 驱 油 机 理 的 认
《泡沫驱机理》课件
在高含水饱和度的油田中，泡沫驱替 可以改善水驱效果，提高原油采收率 。
2023
PART 02
泡沫的生成与性质
REPORTING
泡沫的生成
泡沫是由气体被液体或固体分散形成的分散体系，其中气体是分散相，液体或固体 是分散介质。
在泡沫驱过程中，通常通过向地层中注入含有表面活性剂的水溶液，使气体在溶液 中形成气泡，进而形成泡沫。
气泡的形成是由于表面活性剂分子在溶液中形成的界面膜具有一定的弹性，能够承 受一定的压力差，从而使气体被困在膜内形成气泡。
泡沫的性质
泡沫具有较大的表面积和体积比，能 够有效地降低油水界面张力和毛细管 力，从而提高洗油效率和波及系数。
泡沫在流动过程中具有一定的粘度， 能够减缓流速，降低水相渗透率，从 而减少指进现象和过早突破现象。
保护油层
泡沫驱替可以减少对油层的伤 害，保护油层的生产能力。
泡沫驱替的挑战
稳定性问题
泡沫在多相流中容易破 裂和聚并，影响其稳定
性。
流度控制问题
泡沫驱替需要控制流度 比，以实现最佳的驱替
效果。
调剖问题
泡沫驱替需要解决调剖 问题，以实现更好的驱
替效果。
成本问题
泡沫驱替需要大量的化 学剂和能源，增加了成
技术优化方向
根据实验结果和案例分析，提出泡沫 驱技术的优化方向和改进措施。
2023
REPORTING
THANKS
感谢观看
驱替效率。
泡沫在油藏中形成“活塞式”驱 替，能够将原油从低渗透层推向
高渗透层，提高了采收率。
泡沫驱替的应用场景
低渗透油田
复杂油藏
由于低渗透油田渗透率低，水驱效果 差，泡沫驱替可以有效提高采收率。
石油化工技术专业《泡沫驱机理》
效应叠加机理
教 学 设 计
对泡沫，Jamin效应是指气泡对通过喉孔的液流所产生的阻力效应。
当泡沫中气泡通过直径比它小的孔喉时，就发生这种效应。Jamin效应可以叠加，所以当泡沫通过不均质地层时，它将首先进入高渗透层。由于Jamin效应的叠加，所以它的流动阻力逐渐提高．因此，随着注入压力的增加，泡沫可以依次进入那些渗透性较小，流动阻力较大而原先不能进入的中、低渗透层，提高涉及系数。
而油田现场产生泡沫的方法一般有两步：第一步，交替的向地层注入起泡剂溶液和气体，第二步，将起泡剂和气体分别从油管和套管同时注入地层。这种方法也称作层内成泡。层内泡沫是否形成是泡沫驱油的关键，一般判断方法是观察注入压力的变化，注入压力随着注入量的增加而明显增加是泡沫形成的主要标志之一。
3泡沫性质
A泡沫特征值：指泡沫中气体体积对泡沫总体积的比值。
B增粘机理
由于泡沫有大于水的粘度，所以它有大于水的涉及系数，因而泡沫驱有比水驱高的采收率
C稀外表活性剂体系驱油机理
泡沫的分散介质为外表活性剂溶液，根据外表活性剂在其中的浓度，它应具有稀外表活性剂体系〔加活性水、胶束溶液〕的性质，因此具有与它们相同的驱油机理。
课后
小结
泡沫驱油原理与应用
新课讲授：
泡沫驱
1定义：泡沫驱是以泡沫做驱油剂的驱油法。
2泡沫配制：
A水：淡水，也可用盐水
B气：氮气、二氧化碳气、天然气、炼厂气或烟道气
C起泡剂：主要是外表活性剂如烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基醇醚-15、聚氧乙烯烷基苯酚醚-10、聚氧乙烯烷基醇醚硫酸酯盐、聚氧乙烯烷基醇醚羧酸盐等 。在起泡剂中还可参加适量的聚合物〔如局部水解聚丙烯酰胺、钠羧甲基纤维素等〕提高水的粘度，从而提高泡沫的稳定性。
科技成果——空气泡沫驱提高采收率技术
科技成果——空气泡沫驱提高采收率技术
技术开发单位
中石化中原油田分公司
适用范围
高温高盐、不同含水开发阶段严重非均质的中高渗油藏
成果简介
1、原油与氧气的低温氧化反应原理。
2、泡沫体系具有一定的乳化和润湿性，能有效降低油水界面张力，进一步提高采收率。
工艺技术及装备
1、空气泡沫驱提高采收率技术
耐温抗盐发泡体系的配方
注空气安全技术
注空气防腐技术
空气泡沫复合驱工艺技术
2、空气泡沫表面活性剂复合驱提高采收率技术
发泡剂性能改进
表面活性剂性能
复合驱性能评价
注空气防腐技术深化
表面活性剂产出检测方法
复合驱评价体系
市场前景
该技术克服了高温高盐高钙镁离子的影响，主要设备国产化，气源易得，注入剂性能稳定，经济效益好，便于推广。
同时，在中原油田大部分油藏都可以应用，覆盖储量约2.8亿吨，在其他地区同类型油藏也可以推广。
泡沫驱机理
日 产 油 (t) 日 产 液 (t)、 含 水 (%)
仑16-17井采油曲线
5
4
正常 注水
井组水 井停注
3
2
1
0
仑 16-7井 注混气水
洗井
100 80 60 40 20 0 -20 -40 -60
12月 25日 11月 25日 10月 26日 9月 26日 8月 27日 7月 28日 6月 28日 5月 29日 4月 29日 3月 30日 2月 29日 1月 30日 12月 31日 12月 1日 11月 1日
注水(泡沫)
120.0 100.0
80.0 60.0 40.0 20.0
0.0
3〕现场试验效果及分析
➢泡沫辅助气-水交替注入方式，能减慢气窜速度，试验井组 未出现气窜现象； ➢泡沫辅助气-水交替注入先导试验年累计增油509.6t,投入产 出比1:3.54; ➢仑16块油藏温度低于50℃，注入空气与地下剩余油同样可以 发生低温氧化〔LTO〕，产出气氧含量在2.6%以内； ➢泡沫辅助气-水交替方式能增加原油产油、降低含水率，最 终采收率可提高5-8%。
1996年9月～2004年8月在百4块5口井上累计注入空气泡沫/ 空气31井次
累计注入泡沫液3.43×104m3，空气843×104m3 ，累计增油 1.48×104t。
累计投入产出比约1：4.49。
17
空气泡沫驱试验生产效果
注泡沫
18
空气-泡沫段 塞
19
空气与地下原油发生低温氧化反响〔LTO〕，产出气含氧量 低于2.5%。
项目
数值
平均中深
1362m
平均有效厚度 26.8m
平均有效孔隙度 4%
平均渗透率
空气泡沫驱开采技术的特点及应用
空气泡沫驱开采技术的特点及应用作者：邵堃来源：《中国新技术新产品》2016年第12期摘要：经济的快速发展加大了对于原油的需求，据不完全统计，我国去年进口的原油占据国内原油需求总量的60%以上，巨大的原油需求对我国的原油开采提出了新的挑战。
在原油开采的过程中所使用的空气泡沫驱油集合了空气驱油和泡沫驱油两种驱油方式的优点，不论是在原有的开采效率还是在开采成本降低方面都有着不小的优势。
空气泡沫驱油具有调剖和驱油的双重功能，同时还有效地改进了空气驱油所具有的气窜的缺点，是一种优秀的原油开采技术。
空气泡沫驱油在高渗透油藏中的应用较为广泛并取得了较为良好的应用效果，但是其在潜山透油藏中的应用较少。
本文在分析了空气泡沫驱油工作机理的基础上，通过在实验室试验和采油现场进行综合试验对空气泡沫驱油在潜山油藏中的应用进行分析阐述。
关键词：空气泡沫驱油；潜山油藏；增油机理；驱油效率中图分类号：TE357 文献标识码：A0. 前言经济的快速发展以及石油的巨大需求促进了石油勘探开采技术的不断发展，随着我国油藏资源的不断开采，潜山油藏将成为今后石油勘探开采的重点。
据不完全统计，在近期勘探的油藏中有接近7成都为潜山油藏。
该油藏的渗透率、孔隙度以及含油饱和度方面都较高，水驱开发效果变差。
空气泡沫驱油是一种新型的开采技术，其集中了空气驱油和泡沫驱油的特点，开采成本低、开采效率高，能够充分提高潜山油藏的动用程度，通过实验室和注采现场的不断测试，空气泡沫驱油正在逐渐应用于油井的开采过程中。
空气泡沫驱油在潜山油藏中的应用较少，其多应用于低渗透的油藏开采中，在做好空气泡沫驱油机理分析和实验室试验的基础上，不断调试，做好空气泡沫驱油技术在潜山油藏中的应用。
1. 在潜山透油藏中应用空气泡沫驱油技术的机理空气泡沫驱油技术充分结合了泡沫驱油和空气驱油技术的特点，将泡沫驱作为调剖剂，将空气作为驱油剂，使得其在具备了泡沫驱油和空气驱油技术的特点的基础上能够实现低温氧化驱油。
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。
空气泡沫驱提高采收率实践与认识2010[1].0405S
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泡沫选择性堵塞大孔道
盲端孔隙中泡沫的挤压和占据
（一）空气泡沫驱机理研究
2、空气泡沫驱油机理 （1）宏观驱油机理
矿场试验分析认为，空气泡沫的宏观驱油机理以调为主
注水压力升高，压降曲线变缓
25 20
胡1 2 - 1 5 2 井压降曲线
压力(MPa)
15 10 5 y = -0.0509x + 10.838 0 0 50 压力（MPa)(2007.4.17) 线性 (压力（MPa)(2007.4.17)) 100 150 200 250
4、注入井油气防回流及油井封气窜技术
（1）注入井筒防油气回流技术
注入管线上安装单向流动阀，防注入井筒油气回流。 注入井停注空气超过30min以上时，利用液体将井筒内的空气顶替进地层，防油 气回流。
注入管柱安装顶封装置，防油气回流。
（2）气窜井封堵技术
胡12块试验区，利用注发泡剂实施气窜油井压井技术应用试验。胡12-32井
泡沫气液比 胡12-32井气窜时间
1.2：1 120
3.1：1 46
采液强度大的油井易气窜；髙气液比在非均质性严重的油藏易发生气
窜，从而影响泡沫提高波及效率。
（四）腐蚀防护技术
1、研究了注空气泡沫中的腐蚀规律
地面管线比地下管柱严重 注入管柱上部比下部严重
管柱里面比外面腐蚀严重
注入系统比产出系统严重
（一）空气泡沫驱机理
1、原油氧化机理 （3）原油的溶解膨胀（新进展）
120
air formation crude
10.89
gas cap oil dissolved air
15.64 7.32 2.39 19.02 10.93
100
浅谈中高渗油藏空气泡沫驱油机理
注空气泡沫驱油综合了空气驱与泡沫驱的优点，成本很低，安全可靠，它适用的油藏种类、深度、范围较为广泛，尤其适用于高含水、非均质严重、存在裂缝或大孔道的油藏，是相对较廉价、具有很好发展前景的三次采油方式之一。
深入研究空气泡沫驱油机理，可以进一步加深对空气泡沫驱油机理的认识，为空气泡沫驱矿场试验提供依据，对指导实际油田空气泡沫驱采油具有现实意义。
1国内外研究现状1．1注空气驱油研究现状20世纪60年代以来，提高采收率成为当今石油工业发展的热点。
提高采收率项目，尤其是注空气驱油及其配套技术逐渐完善。
1985年至今，美国对低渗轻质油油藏进行注空气二次和三次采油先导性试验，取得了巨大的经济技术成果，引起了广泛影响。
在国内，注空气驱油起步较晚，但发展迅速，已取得了一定的成果。
大庆油田、新疆油田和胜利油田对此项技术分别进行了实验性研究。
2004年9月吐哈油田注空气可行性研究获得良好成果。
由其突出的是胜利油田和中国石油大学合作立题，在室内进行了相关的机理研究试验和现场前期工作。
1．2华北油田现状分析从华北油田开发现状看，注空气采油技术拥有广阔的发展前景。
华北油田油藏部分属于中低渗透油藏，如何提高这些油藏的开发水平，开发新区块，探索新的可替代资源提高采收率的研究工作刻不容缓。
华北油田部分老油区也急需开展三次采油工作，以寻找继注水开发打后期的提高采收率的接替技术。
所以注空气驱油技术是华北油田这种双低油藏提高采收率的有效手段，是目前挖掘低渗透剩余油最廉价、最有发展前景的三次采油方法之一。
2注空气提高采收率2．1适用条件国内外研究及实践证明，适合注空气提高采收率技术的条件如下：①油藏岩石中最好含有粘土矿物和金属，催化氧化反应；②地层条件中垂向变化和地层倾角，对重力驱油起到双驱作用；③注空气泡沫驱油技术适用于进入注水开发后期的各类油藏；④油藏原油的相对密度要小于0．9340。
油层深度越深，温度越高，实施条件越好。
高温高压能提高氧气的利用率和混相能力。
空气泡沫驱动高温高盐油藏
空气泡沫驱动高温高盐油藏
孙世高
【期刊名称】《中国石化》
【年(卷),期】2013(000)011
【摘要】向储层同时注空气和泡沫能发挥空气和泡沫复合驱的技术优势，比较适用于中高渗、高含水、非均质严重的油藏提高采收率。
6月17日下午,中原油田采油三厂明19号空气泡沫驱注入站内一片繁忙.该厂工艺研究所调剖室主任吝拥军正在仔细查看明1 5块明486井空气和发泡液的注入量、注入压力等工艺参数.＂注入井明486井只对应明408井一口油井.明408井2009年底见效,初期日增油5.1吨,目前已累计增油5120吨.＂吝拥军说. 2007年5月至今,中原油田在高温高盐油藏开展空气泡沫驱矿场试验,先后注入1322.5万立方米空气和8.7万立方米发泡液,累计增油3.55万吨,采收率提高5～9个百分点.其中,胡12块空气泡沫调驱采收率提高5.52个百分点,明15块空气泡沫驱采收率提高8.84个百分点.
【总页数】2页(P60-61)
【作者】孙世高
【作者单位】中原油田
【正文语种】中文
【相关文献】
1.高温高盐油藏空气泡沫驱注入井筒技术研究
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注空气泡沫驱油综合了空气驱与泡沫驱的优点，成本很低，安全可靠，它适用的油藏种类、深度、范围较为广泛，尤其适用于高含水、非均质严重、存在裂缝或大孔道的油藏，是相对较廉价、具有很好发展前景的三次采油方式之一。
深入研究空气泡沫驱油机理，可以进一步加深对空气泡沫驱油机理的认识，为空气泡沫驱矿场试验提供依据，对指导实际油田空气泡沫驱采油具有现实意义。
1国内外研究现状1．1注空气驱油研究现状20世纪60年代以来，提高采收率成为当今石油工业发展的热点。
提高采收率项目，尤其是注空气驱油及其配套技术逐渐完善。
1985年至今，美国对低渗轻质油油藏进行注空气二次和三次采油先导性试验，取得了巨大的经济技术成果，引起了广泛影响。
在国内，注空气驱油起步较晚，但发展迅速，已取得了一定的成果。
大庆油田、新疆油田和胜利油田对此项技术分别进行了实验性研究。
2004年9月吐哈油田注空气可行性研究获得良好成果。
由其突出的是胜利油田和中国石油大学合作立题，在室内进行了相关的机理研究试验和现场前期工作。
1．2华北油田现状分析从华北油田开发现状看，注空气采油技术拥有广阔的发展前景。
华北油田油藏部分属于中低渗透油藏，如何提高这些油藏的开发水平，开发新区块，探索新的可替代资源提高采收率的研究工作刻不容缓。
华北油田部分老油区也急需开展三次采油工作，以寻找继注水开发打后期的提高采收率的接替技术。
所以注空气驱油技术是华北油田这种双低油藏提高采收率的有效手段，是目前挖掘低渗透剩余油最廉价、最有发展前景的三次采油方法之一。
2注空气提高采收率2．1适用条件国内外研究及实践证明，适合注空气提高采收率技术的条件如下：①油藏岩石中最好含有粘土矿物和金属，催化氧化反应；②地层条件中垂向变化和地层倾角，对重力驱油起到双驱作用；③注空气泡沫驱油技术适用于进入注水开发后期的各类油藏；④油藏原油的相对密度要小于0．9340。
油层深度越深，温度越高，实施条件越好。
高温高压能提高氧气的利用率和混相能力。
2．2原油的氧化反应注空气不但具有一般注气的作用，而且具有氧化产生的其他效果———低温氧化和烟道气驱。
空气注入轻质油藏后，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，并且反应产生的热量使油层温度有所升高，促使轻质组分蒸发。
因此，直接起驱替作用的并不是空气，而是在油层内生成的CO、CO2、以及由N2和轻烃组分等组成的烟道气。
原油氧化反应主要分两大类：一是加氧反应：烃＋氧一加氧化产物。
这里的加氧产物包括有机酸、乙醛、烷基过氧化氢等。
因为加氧反应常在350℃以下发生，所以常称为低温氧化反应。
二是裂解反应：烃＋氧一二氧化碳＋水。
2．3轻质油藏注空气驱油机理轻质油藏注空气驱油机理是多方面和复杂的，对不同的特定油藏来说驱油的主要因素也各不相同。
主要原因有以下几点：空气由于氧化反应而使得注入气以N2为主，反应形成烟道气，产生一定的热量。
2．3．1氧化反应过程轻质油藏注空气过程根据原油与氧气发生低温氧化的不同反应阶段，可以划分为3个区域，不同区域具有以下不同的特征：（1）氧化反应前缘区。
是一个较大的氧化带，在这里氧气与原油发生反应而被消耗，氧气的浓度从21％逐渐降至0。
（2）氧化反应后缘区。
为注入井附近油藏带，该区被注入空气所驱替，部分原油被氧化，剩余油饱和度较低，并且不再耗氧。
（3）氧气未波及区。
是位于氧化带前方的一个较宽的烟道气驱带，为烟道气以及少量轻质油组分驱油的过程。
当空气注入油藏后，油藏中的原油饱和度很快降低，原油受到驱替，生成浅谈中高渗油藏空气泡沫驱油机理李楠田敏（西南石油大学四川成都610500）摘要：空气泡沫驱综合了空气驱油和泡沫驱油的双重优势，是一项富有创造性的提高采收率新方法，阐述了空气泡沫驱油的国内外研究现状，分析了注空气／空气泡沫提高采收率机理及其安全性，空气泡沫驱可用于中高渗油藏的调驱或驱油，效果较好。
指出对注空气泡沫提高采收率技术在相关油田的应用与推广可起到一定的指导作用。
关键词：空气泡沫；低温氧化；驱油机理；提高采收率；实验研究中图分类号：TE357文献标识码：A收稿日期：2010－05－28应用技术185P I ONEERING WITH SCIENCE&TECHNOLOGY MONTHLY NO.82010PIONEERING WITH SCIENCE &TECHNOLOGY MONTHLY月科技创业PIONEERING WITH SCIENCE &TECHNOLOGY MONTHLY 刊科技创业月刊2010年第8期的二氧化碳气体与原油极快接触，使原油膨胀，导致油相密度降低，地层体积系数增大，粘度减小，流度增加。
同时氮气、二氧化碳抽提原油中轻质组分，使之在燃烧前缘不远处冷凝，形成油墙，有混相驱作用。
气体穿过油墙时形成很大的阻力同时推动油墙前进，从而提高了气体的波及效率。
在这个低温氧化过程中，产量的增加不是来源于温度的升高，而是由于二氧化碳、氮气等气体的综合作用提高了驱油效率。
注空气驱油机制是烟道气溶胀驱动效应，主要是降粘（CO 2溶解）、原油轻组分萃取、混相驱作用以及热效应。
2．3．2主要驱油机理包括：①空气驱增加储层压力，提高油藏能量；②烟道气使原油膨胀。
烟道气有85％的N 2，15％的CO 2，在注入压力下，比较容易溶解于原油当中；③燃烧产生的热使原油产生热膨胀引起抽提效应；④在地层温度下，可实现间接的烟道气驱；⑤产生的CO 2溶于水产生弱酸，对碳酸盐岩层起酸化作用；⑥改善注入气、残余油和水之间的密度和粘度比度，可有效减少空气和氧化前缘超过油带而发生指进；⑦针对正韵律油藏依靠气体重力分异作用能改善顶部油层低渗透部位的开发效果；⑧在地层条件相应的温度下，通过原油低温氧化把空气中的氧气消耗，至少可实现氮气驱。
3注空气泡沫提高采收率3．1泡沫驱利用表面活性剂发泡性配成驱油剂进行采油的方法称为泡沫驱，泡沫驱是在三元复合驱基础上发展起来的一种新的驱油方法，它既能显著提高波及效率，又可提高驱油效率，同时减小了以往化学驱导致的环境伤害。
注空气泡沫提高采收率技术，可以有效的封堵大孔道，防止指进和气窜现象的发生。
3．1．1泡沫驱的应用条件起泡剂、工艺处理、油藏环境是泡沫驱能否获得成功的三个条件。
起泡剂主要是用来产生为了满足驱油过程中对泡沫性能的不同要求的气泡。
工艺处理是为了保证泡沫的生成、泡沫对油藏环境的适应能力以及作用效果，主要包括起泡剂配液、成泡方法、注人方式、注人速度与压力控制、动态监控等。
3．1．2泡沫驱机理泡沫驱有广泛的应用范围，在蒸汽开采稠油、注气驱油、注水驱油、化学驱油过程中都可以应用泡沫驱技术。
其机理如下：（1）泡沫降低水（气）相的相对渗透率。
油藏中的泡沫也能降低水相的相对渗透率，因而也能改善或提高水驱或强化水驱的原油采收率。
同时泡沫能减少气相相对渗透率，因而能改善或提高注气（汽）驱油的采收率。
（2）泡沫的调剖作用。
油层的非均质性，关系到其高导流通道，驱油剂是优先流经这些通道，绕过或封闭了相邻较低渗透率层带中的原油，驱油剂洗油效率差。
泡沫能够改善驱油剂波及效率，同时在油层中，渗透率越高的地方越有利于泡沫的生成和存在，阻力系数或阻力因子也越大，调剖效果越好，是一种“堵高不堵低”的选择调堵，对低渗透富油带的渗透率不会造成较大伤害。
3．2空气泡沫驱3．2．1驱油机理空气泡沫驱油现场实施中更多的采用利用空气加起泡剂经气液接触后产生泡沫的原理；但是，在中高渗油藏采用地面发泡，段塞式注入方式其抑制气窜的相对效果更好。
3．2．2空气泡沫驱展望空气泡沫驱能提高特低渗油田采收率，注空气泡沫后油井产液量增加，含水率降低，产油量增加，取得了油井稳产、增产的效果，达到了温油控水和增加产能的目的，在低渗、特低渗油田具有较高的推广使用前景。
油井在注空气泡沫时期产油量高，效果好；而未注空气泡沫或者注入不正常时，油井产油量低，油井稳产、增产效果变差。
开展注空气泡沫技术后，油井伴生气增加，需要采取相应的措施，降低“气锁”的影响。
空气泡沫驱能提高中高渗油田注水开发后期采收率，对于高渗透油藏到了注水开发后期，通过注空气泡沫能够改善驱油效率、降低产水率、提高采收率。
油藏温度越高越有利于氧气消耗，从而延长无氧生产时间，更有利于提高采收率。
降低驱替速度，延长气体突破及含氧量上升的时间，提高这段时间内注入空气泡沫体积，从而增加在安全限值内的驱油效率。
4结论（1）空气泡沫驱油综合了空气驱与泡沫驱的优点，有利于保持地层压力，增加弹性能量；稀释降粘、堵水不堵油、提高洗油效率、调剖作用。
（2）空气泡沫驱有效的控制了气窜现象，延缓气体的突破时间；有效的调整注入剖面，使驱油效率不断提高。
（3）泡沫驱与后续水驱阶段泡沫有效地封堵气窜，可提高采收率约20％，空气泡沫驱可用于中高渗油藏的调驱或驱油，效果较好。
（4）空气泡沫驱在非均质严重的中高渗油藏中的应用有着巨大的潜力，是一种十分有发展潜力的提高采收率方法。
参考文献1黄建东，孙守港，陈宗义等．低渗油田注空气提高采收率技术［J ］．油气地质与采收率，2001（8）2孙守港．低渗透油藏注空气提高采收率配套技术［J ］．油气与采收率，2002（2）3李松林，王东辉，陈亚东．利用高压注空气技术开发低渗透轻质油油藏［J ］．特种油气藏，2003（5）4张旭，刘建仪，易洋等．注气提高采收率技术的挑战与发展———注空气低温氧化技术［J ］．特种油气藏，2006（1）5张旭，刘建仪，孙良田等．注空气低温氧化提高轻质油气藏采收率研究［M ］．天然气工业，20046张景存等．正韵律注水开发后期注空气矿场试验［J ］．石油勘探与开发，1985（4）（责任编辑高平杜倩倩）浅谈中高渗油藏空气泡沫驱油机理186。