泡沫驅油技術在非均質油藏區塊的應用與研究

梁大鵬

遼河油田經過40多年的開發,大部分區塊都已進入開發中后期,開采難度逐年增大。由于層間、層內的非均質性非常明顯,在平面上和縱向上都存在著注水死角,現在進行注水開發和水驅的效果均不理想,采油產出下降。作為多次采油技術的成員,泡沫驅油技術的應用,能夠有效改善中高含水期油田注水開發效果,從而提高波及系數和原油采收率,有效解決注水開發矛盾。遼河油田在這方面的應用較早并取得了較好效果,從而證明泡沫驅油體系能夠有效地延長開發年限,是老油田延長生產壽命,提高采油率的有效手段,對于改善水驅開發效果具有重要借鑒意義。

泡沫驅油;三次采油;采收率;研究;分析

遼河油田的區塊油氣分布主要以小斷塊、多層系為特點,油層層間、層內存在著非常明顯的非均質性,由于在油藏平面和縱向兩個方向上都存在著注水死角,儲層的吸水能力差異大,水驅儲量動用程度高,波及體積小,驅油效果差,單純依靠水驅進行穩產的難度不斷加大;針對開發現狀開展復合泡沫體系驅油試驗,可以從增加驅油的波及體積入手,實現驅油效率提升的效果,從而使剩余儲量得到有效動用。泡沫驅試驗選取注水井做為目標井組,結合井組特點進行了泡沫驅油物理模擬試驗;在物模的基礎上設計了井組的泡沫驅油方案、對泡沫驅油的效果進行了預測和評價。

1.油藏主要開發現狀和分析

油藏概況。油田構造位于遼河斷陷盆地中央凸起南部傾沒帶大洼斷層西側,清水凹陷東側,是油區稱產的主力區塊。此區塊為注水開發稀油油藏,注采系統比較完善,水驅儲量動用不均,目前已進入中高含水開采階段,綜合含水70.2%。油層的層間、層內的非均質性非常明顯,在平面上和縱向上都存在著注水死角,儲層吸水厚度不均,單井各層吸水厚度變化也比較大;經過多年的注水開發和強化注水開發,水驅的效果呈下降趨勢,采油速度處于較低的水平線上。由于儲層巖性主要為中粗粒、粉粒砂巖,泥質粉砂巖,其儲層膠結物主要為泥質和碳酸鹽,泥質平均含量為9.7%,碳酸鹽含量平均為6.1%,膠結類型以孔隙式為主。儲層物性屬中、高滲透儲層,孔隙度最大39.2%,最小4.6%,平均26%;滲透率最大23.9 m2,最小小于0.1 m2;平均0.72 m2;粒度中值平均0.14mm,儲層非均質性較強。

存在的主要矛盾。由于油井層間剩余油飽和度差異較大,縱向上儲量動用不均:層內分流河道主線形成注水流動通道,水洗程度高,而河道的邊部、分流間灣、前緣薄層砂體水洗狀況差,滲透性好的部位采出程度高,滲透性差的部位剩余油相對富集,水驅油效率低。由于剩余油分布極為分散,油水分布狀況復雜,為油田進一步開發調整帶來一定的困難。注入水的波及效率是限制采收率提高的主要矛盾。由于儲層非均質性嚴重,層間滲透率級差大,導致注水井層間吸水不均,主力厚油層吸水量大,水淹嚴重,中低滲油層吸水量小或不吸水。

2.泡沫驅油劑組成及原理

泡沫復合驅是泡沫流體在提高采收率方面的重要應用,它是利用發泡劑、氮氣、水以及其它助劑形成的穩定泡沫體系,驅油劑注入地層后,能有效地使巖石潤濕性發生反轉,強親水巖石變為弱親水巖石降低油水界面張力,使原油從巖石表面剝離,并且使油包水乳狀液變為水包油乳狀液從而降低原油粘度,從而達到提高油井產能,延長油井生產周期和提高油井的周期產量。綜合來講,泡沫驅油的機理主要包括以下幾個部分。一是泡沫體系能夠有效增加注入流體的粘度,達到改善流度、提高波及系數的效果;二是能夠利用表面活性劑的潤濕、洗油、乳化、液膜置換等作用,提高驅油效率;起泡劑聚集在泡沫的表面上,起泡劑本身也是一種表面活性物質,因此泡沫在地層中運移時,地層原油也可能被泡沫乳化、增溶、降粘和降低界面張力等,起一定的洗油作用。地層油可不斷使部分泡沫破裂,而后面隨之而來的泡沫又不斷起洗油和驅油作用,推動原油向前進,這樣便在泡沫段塞前沿逐漸聚集起一個富油帶,最后被推向生產井。在常規泡沫驅的室內研究和現場試驗中,觀察到流出液中除了水相、油相以外,還有泡沫油和含油乳狀液。三是利用泡沫體系堵水不堵油、堵大不堵小的特性,實現選擇性調剖作用。四是泡沫中的氮氣組分在氣泡破裂后產生重力分異,上升到滲透率更低的、注入水難以到達的油層頂部,擴大了波及體積,提高了驅油效率。

3.驅油方案的制定

試驗井組的選擇應該遵循以下幾個原則:試驗井網完善,油水井對應關系清楚,連通性好;井組中各井井況良好;試驗區內油層分布穩定,剩余油較富集;泥巖隔層發育且穩定。

穩泡劑篩選。穩泡劑是泡沫復合驅的重要組成部分。除了聚合物之外,還有其它一些高分子、無機鹽類可以實現穩泡的目的(除說明外,每種穩泡劑的濃度均為2000ppm)。從下表中的實驗結果顯示,聚丙烯酰胺與胍膠均有顯著的穩泡效果,但是胍膠用量較大,而且在地層中容易降解變質。聚丙烯酰胺化學性質比較穩定,相對更經濟一些,因此選擇聚丙烯酰胺作為穩泡劑。

聚合物情況。從提高采收率幅度來看,隨著聚合物(聚丙烯酰胺)濃度的增大,其增油幅度逐漸減小,聚合物濃度在1000mg/L-1500mg/L之間可取得較高的采收率,在經濟條件允許的情況下,聚合物濃度可采用1200mg/L。

表活劑濃度。從提高采收率幅度來看,表活劑(十二烷基苯磺酸鈉)濃度超過0.3wt%后,采收率提高幅度減小,濃度0.3wt%時比0.2wt%時提高2.8%,而0.4wt%時比0.3wt%高1.5%,0.5wt%時比0.4wt%時高0.3%,綜合考慮經濟成本、地層吸附損失因素、采收率提高幅度,表活劑濃度可采用0.5wt%。

氣液比例。從采收率提高幅度來看,氣液比高于2∶1時,提高幅度要降低;所以氣液比在1∶1與2∶1之間是合理的;考慮到經濟因素,氣液比取1:1為最佳方案。

5.現場實施

按照試驗方案,完成試驗井的地層壓力測試和吸水剖面測試,于1個月后進入現場實施,現場采用段塞式正注工藝,地面控制壓力,低排量注入。泡沫劑和氮氣交替注入,先注350m3泡沫劑,再注350m3(地下體積)氮氣,每3天一個周期,交替進行,直至達到設計注入量。

措施前后對應油井產量對比。增氣按1150m3折算1噸油計算,973100?150=846噸,井組累計增油2319噸。項目投入資金40萬元,技術創新成果凈現值289.6萬元;投入產出比:1:7.24。

6.結論及展望

研究和實驗應用表明,針對稀油區塊的開發現狀,開展非均質區塊油藏泡沫驅油試驗,能夠有效增加驅油的波及體積,提高驅油效率,加大了剩余儲量的動用程度,對于改善區塊的水驅開發效果具有重要的現實意義;可望成為進一步改善水驅開發效果或聚合物驅后提高原油采收率的有效接替技術。