氮气泡沫调驱技术研究与实践

doi:10 3969/j issn 1006 6896 2010 07 011

氮气泡沫调驱技术研究与实践

由艳群 大庆油田采油工程研究院

摘要:针对大庆油田老区注入水无效循

环问题,开展了氮气泡沫调驱技术研究。首

先进行氮气泡沫层内封堵机理研究,针对不

同渗透率储层,筛选了3套配方体系,讨论

了影响氮气泡沫质量的因素;并利用H QY

-3型多功能物理模拟装置测定了氮气泡沫

调剖的各参数。非均质岩心实验表明,氮气

泡沫驱能提高油田采收率,在改善大庆油田

聚驱后油藏的开发效果方面效果明显。

关键词:泡沫;控制水窜;稳定性;阻

力因子

大庆油田老区已进入到特高含水期开采阶段,

注入水窜流严重。依靠化学深、浅调剖改善注水井

吸水剖面,提高采收率的效果逐年变差。为控制产

水,降低含水上升速度,提高油井产油量,开展了

注泡沫控制水窜技术研究[1-2]。泡沫不仅具有显著

的选择性封堵的特点,而且具有明显的提高驱油效

率的作用,能明显控制水窜。

1 泡沫剂体系及封堵机理

氮气泡沫驱替液主要由发泡剂、稳泡剂和水组

成,本文研制了3种氮气泡沫驱替液。从表1中可

以看出,氮气泡沫驱替液的表界面张力要比纯水低

得多,这主要是因为氮气泡沫驱替液含有大量的表

面活性剂分子[3]。根据Gibbs原理,系统总是趋向

较低表面能的状态,低表面张力可使泡沫系统能量

降低,有利于泡沫的稳定。

表1 泡沫驱替液的组成和性质

名称发泡剂

浓度/

%

稳泡剂

浓度/

m g L-1

发泡

体积/

mL

半衰期/

h

表面

张力/

m N m-1

界面

张力/

mN m-1

SW-10 33048028 625 30 27 SW-20 370047551 725 60 30 SW-30 5150047515925 70 32

泡沫剂注入地层后,在氮气驱替作用下形成泡沫,该泡沫体系能有效封堵高渗透层,迫使后续液体转向含油饱和度高的部位驱替原油,从而提高波及系数[4]。

泡沫剂是一种表面活性剂,能降低油水界面张力,提高驱油效率;在含油饱和度高的油层部位,泡沫剂易溶于油,不起泡,也不堵塞孔隙孔道,能提高洗油效率。

2 物理模拟实验

评价泡沫在岩心中的封堵能力实验装置采用一维单管模型,实验时单管模型水平置于恒温箱内,单管模型长30cm,直径2 5cm。

(1)最佳气液比优选。气液比对氮气泡沫的质量影响明显,从气液比对封堵性能影响实验表明, 3种泡沫剂体系的最佳气液比都在11~21之间(见表2)。

表2 不同体系的最佳气液比优选

气液比

阻力因子

WT-1W T-2W T-3

实验条件1266 672 2109 6

11100 0123 4154 8

32100 8128 6151 3

2199 6123 2146 4

3172 886 189 6

T=45!

P=1 0M Pa

K=1 05 m2

V=4m L/min

(2)注入方式确定。氮气泡沫调剖的注入方式有两种,一是气和泡沫剂交替注入,二是气和泡沫剂同时注入。室内实验表明,气液混注效果明显好于气液交替注入,在气液交替注入中,交替的频率越高,交替段塞越小,阻力因子越大,泡沫封堵效果越好(见表3)。

表3 注入方式筛选实验

注入方式

基础

压差/

M Pa

工作

压差/

M Pa

阻力

因子

实验条件气、液混注0 066 42107

气、液交

替注入

0 5PV液1PV气0 064 7579 16

1PV液2PV气 0 064 2270 33

气液比21,加

1M Pa回压,注入速

度2mL/min

(3)注入速度确定。从不同注入速度产生的阻力因子看,在低注入速度下,随注入速度的增加,泡沫产生的阻力因子增大(见表4)。在现场应用时,为扩大油层纵向波及体积,应在低于地层破裂压力下,尽量提高注入速度。

表4 氮气泡沫调剖注入速度对封堵效果的影响注入速度/

mL min-1

基础压差/

M Pa

工作压差/

M Pa

阻力

因子

实验条件

0 50 02251 54668 7

1 00 026

2 2787 3

1 50 0295

2 90898 6

3 00 0403 9498 5

4 00 0424 18299 6

浓度:0 5%

T=45!

P=1 0M Pa

气液比=11

K=1 02 m2

21 油气田地面工程第29卷第7期(2010 7)

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大型非锚固原油储罐低温越冬应力分析

郭俊杰 大庆油田储运销售分公司

摘要:建立大型非锚固原油储罐三维空

间非线性有限元模型,采用罐底和地基材料

接触单元的方法,替代罐底和地基材料弹性

杆单元的方法,模拟罐底和地基材料的接触

力。以一台新建15∀104m3储罐为分析对

象,分析储罐内储存不同温度原油在冬季越

冬时,壁板、开孔边缘和大脚焊缝应力分布

规律,为大型原油储罐安全、可靠越冬提供

了理论依据。

关键词:原油储罐;地基;接触单元;

应力;高寒地区

建立大型原油储罐有着明显的经济效益和十分重要的战略意义,但是我国石油储罐建设地区范围广,有的建在沿海地区,有的建在高寒地区,使得油罐底板、开孔边缘、罐壁底部大脚焊缝以及罐壁下部圈板的受力情况十分复杂[1-6]。本文以一台新建15∀104m3储油罐为分析对象,采用三维建模的方法来模拟储罐底板与基础的接触状态,建立储罐的温度场和应力场非线性有限元模型,研究罐内介质对于储罐罐壁及焊缝的影响,以及含水和含砂的冻土地基由于温度变化产生的不均匀沉降对罐体的影响,根据计算结果对储罐的冬季运行提出可行性建议。

1 储油罐力学模型的建立

选取某油田油库新建15∀104m3原油储罐作为分析对象。储油罐内径为 96000mm,罐壁总高22800mm,共8圈壁板,其中第一至第六圈采用日本进口的SPV490Q钢板,第七圈壁板为16 MnR,第八圈壁板为Q235-B,这八圈板高自下向上分别为2980、2980、2980、2980、2980、

(4)非均质三管岩心水驱后注氮气泡沫、聚合物和三元液提高采收率对比实验。该实验采用三管非均质模型进行,实验结果表明:水驱后聚驱采收率提高17 92个百分点;水驱后三元驱采收率提高21 87个百分点;水驱后泡沫驱采收率提高30 92个百分点。水驱后采用氮气泡沫驱油技术,能进一步挖潜油藏中的剩余油,提高非主力油藏的动用程度,应该大面积推广应用。

3 氮气泡沫驱替液的现场应用

先后在萨北油田北2-丁2-59井组开展了注氮气泡沫驱油的先导性现场试验,增产效果显著。见效的6口井,措施前日产液量561t,日产油34 5t,井组平均综合含水93 9%;措施后,受效高峰期日产液520t,日产油50 9t,井组平均综合含水90 2%。与措施前相比,日降液41t,日增油16 4t,含水下降3 7个百分点,整个井组累计增油3486t,有效生产时间6个月。从现场试验可证明,注氮气泡沫驱油增产和综合效益显著,是一项适合大庆萨北油田高含水期进一步提高采收率的技术,具有较好发展前景。

4 结语

(1)注氮气泡沫段塞是高含水开发后期一项先进的厚油层挖潜措施,具有选择性封堵高渗透带和高含水层,扩大波及体积和提高驱油效率的作用。

(2)注氮气泡沫驱油时,最佳气液比在11 ~21之间;建议现场实施时,在设备允许及地层破裂压力以下,尽量提高注入速度,提高压力梯度;气液混注比气液交替注效果好;非均质岩心实验结果表明,水驱后进行泡沫驱采收率可提高30 92个百分点,注氮气泡沫技术用于改善大庆水驱后油藏或聚合物驱后油藏的开发效果是可行的。

(3)北2-丁2-59井组采用氮气泡沫驱效果非常显著,目前该井组周围连通油井已累计增油3486t,按1840元/t计算,产出费用614 42万元,投入产出比12 87。

参考文献

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石油钻采工艺,2005,27(4):71-74

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气田地面工程,2002,21(5):25-26

[4]徐克彬,徐念平 雁翎油田注氮气提高采收率工艺技术[J] 石

油钻采工艺,1998,20(3):69-75

(栏目主持 杨 军)

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