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。

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

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P I ONEERING WITH SCIENCE&TECHNOLOGY MONTHLY NO.82010

PIONEERING 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

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（责任编辑高平杜倩倩）

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