氮氣泡沫調剖技術改善汽驅效果研究

1 引言

氮氣采油技術是往油井中注入氮氣、發泡劑，在油層條件下形成氮氣泡沫，起到提高驅油效率、調整吸液剖面、封堵竄流、壓水錐等作用。近幾年來，河南油田技術人員根據氮氣的性質及氮氣來源充足、價格低的特點，先后在稠油油區應用了氮氣隔熱、氮氣助排現場應用提高蒸氣熱采采收率效果明顯，目前稠油熱采老區已經進入中高周期開發，出現問題越來越多，加大氮氣采油技術的研究力度，對這項技術進行綜合配套，是目前老井挖潛的一項重要增油措施。隨著油田開發進入中后期階段，稠油蒸汽驅長期開采后，蒸汽在油層中發生沿高滲透層的竄槽、指進、舌進和蒸汽超覆現象，造成蒸汽耗量大，蒸汽沿著竄進通道提前突破至生產井，使油層中大部分滲透性差或處于底部的高含油區域未受到蒸汽波及，蒸汽沿狹窄的通道進入生產井，波及系數很小，使生產井采出率降低。尤其是中厚稠油油藏或地層物性及滲透率相差較大的薄互層狀油藏，油層縱向吸汽厚度或動用程度一般僅50％，上部分物性好的油層吸汽充分，加熱效果好，采油量大，含油飽和度下降快，甚至采空出現枯竭；而下部及物性差層系吸汽較少甚至完全不進汽，資源動用少或未動用。油田稠油產量占總產量的80％以上，稠油開采以熱力采油為主。稠油蒸汽驅井組存在油汽比遞減加快、油層縱向吸汽厚度或動用程度嚴重不足等問題。利用氮氣泡沫調剖技術改善深層稠油動用程度，是挖掘整個層系的潛能、改善井組蒸汽驅效果、提高采收率及經濟效益的行之有效的方法。

2 蒸汽驅井組氮氣泡沫調剖機理

2.1封堵上部或采出程度高的層系

氮氣泡沫黏度高、流動度低，不易進入物性差的層系。而采出程度高的油層，能讓出較大的空間容納泡沫進入其中，在含油飽和度低的上部或高滲透層，即可形成黏度高、流動度差的穩定泡沫，從而減小或避免蒸汽竄槽、指進、舌進和蒸汽超覆現象，可有效地封堵采出程度高或滲透率高的層系。原油是一種天然消泡劑，當泡沫進入含油飽和度仍然很高的中、低或下部層系時，泡沫發生消泡，不能形成黏稠、穩定的泡沫。

2.2憋開低滲透層

泡沫黏度高，流動阻力大，在地下多孔介質中流動，泡沫壓力顯著提高，壓力因子可提高4.7～31.0倍，從而可以憋開低滲透層，誘導蒸汽進入其中，以達到調整吸汽剖面，啟動中、低滲透層，提高油層動用程度。

2.3注入氮氣泡沫段塞增加汽驅能量

氮氣壓縮系數大，受溫度影響小，不溶于水、油。當被高壓注入井底，隨著壓力下降，在地下驅替舉升時能提供強大的彈性能，提高汽驅井組的排液量。

泡沫劑也是表面活性劑，在油層中含油飽和度高時不產生泡沫，但泡沫劑擴散在油層中能夠降低表面張力，大幅度提高驅油效率，提高采收率。

注入油層中的蒸汽是濕飽和蒸汽，只要加入起泡劑，也能形成泡沫流，但強度低，容易消泡，在凝結水中完全消失。如果蒸汽中加入氮氣存在這種非凝結氣體時，形成的泡沫流很穩定，而且運移深度較深。

3 氮氣泡沫調剖方案設計

3.1篩選高溫調剖劑

從目前使用的幾種高溫調剖劑中優選一種適合于選定的汽驅井組的藥劑，需要進行下列試驗研究。

1)靜態評價。進行發泡性和泡沫穩定性試驗，給出發泡體積和衰減曲線。

2)動態評價。進行巖心的實際封堵能力試驗，得出實際阻力因子。

3)敏感性分析。濃度對泡沫封堵性的影響；含油飽和度對封堵性的影響；滲透率對泡沫流動阻力的影響；泡沫劑的吸附及油相分配。

3.2合理確定注入量及注入方式

結合選定的井組，依據選定的調剖劑所做的巖心驅替試驗和注氮裝置的注藥劑能力，確定合理的氮氣及藥劑注入量；并視具體情況確定氮氣泡沫的注入方式為連續注入還是分期注入。

4 結束語

熱力采油是稠油開采的主要手段，隨著稠油蒸汽吞吐開采進入中后期，油汽比遞減加快，已經到了經濟開采極限，必須轉換開采方式。蒸汽驅作為轉換開采方式的重要接替技術，由于存在著蒸汽超覆、指進、舌進及竄槽等現象，造成油層縱向吸汽厚度和動用程度嚴重不足，稠油蒸汽驅開采一直沒有到達預期效果。利用氮氣泡沫調剖能明顯改善稠油蒸汽驅效果，提高蒸汽驅井組動用程度，具有很好的應用前景。