SZ36－1油田氮氣泡沫驅油體系的篩選及性能評價

鄭繼龍，宋志學，陳 平，張相春，胡 雪，王嘯遠，趙 軍

(1.中海油能源發展股份有限公司鉆采工程研究院;2.中海油田服務股份有限公司鉆井事業部:天津 300452)

綏中36－1油田位于遼西低凸起中段，面積43.3 km2，原油地質儲量2.5 ×108t以上，油田分布范圍廣，埋藏淺，層系多，油層厚，黏度平均為1 478.4 mPa·s，油層厚 50.0～248.5 m，孔隙度28%～35%，滲透率變化較大(30～5 000)×10－3μm2。原油性質具有高密度、高黏度、高膠質和高瀝青質含量，以及低凝固點、低含硫量、低含蠟量等特點。油田全面開發時，可通過分層采油和注水工藝減少層間矛盾，提高油田水驅油效率。

泡沫驅封堵調剖能力強、表觀黏度高、可降低油水相對滲透率、對油水的封堵具有選擇性，能有效降低N2流度并改善N2在非均質油層內的流動狀況，控制氣體指進、降低氣液產量比、推遲氣體的突破時間，從而大幅提高采收率［1］。泡沫進入地層后，首先進入高滲透率層，由于泡沫有較高的表觀黏度，且具有遇油消泡、遇水穩定、堵大不堵小、堵水不堵油的特性［2］。為此，筆者利用Waring Blender法，采用復配增效原理［3－7］，研制成一種海上油田N2泡沫驅油體系，并對其性能進行評價。

1 實驗

1.1 原料

油:SZ36－1油田原油，油藏溫度下黏度為1 478.4 mPa·s;水:室內配制 SZ36－1油田模擬地層水和注入水，地層水總礦化度9 907.98 mg/L，注入水礦化度 6 556 mg/L，經 0.45 μm 微孔濾膜過濾;氣:N2，純度99.9%。

起泡劑AOS，HON － 1103，ABS，NK630，SON －1230，ON －209，SON －1123，HON －1104，SON－1238，AS，均屬于陰離子型表面活性劑，天津市雄冠科技發展有限公司;穩泡劑 WP－1，WP－2，WP －3，WP －4，均屬于陰離子表面活性劑，法國愛森絮凝劑有限公司。

1.2 儀器

高壓恒壓恒速泵，型號QX5210－HC－AAH－S，美國Qiuzix;巖心驅替試驗裝置，揚州華寶石油儀器有限公司;填砂管模型，φ25 mm×300 mm，江蘇海安發達石油儀器有限公司;泡沫發生器，揚州華寶石油儀器有限公司;Waring攪拌器，美國威力;布氏黏度計，Brookfield DV－Ⅱ，轉子S00。

1.3 起泡能力和半衰期測定方法

向量杯中加入200 mL，質量分數(下同)0.3%的泡沫體系溶液，高速攪拌3 min;關閉Waring Blender攪拌器，讀取泡沫體積，表征泡沫體系的起泡能力;紀錄從泡沫中析出100 mL液體所需的時間，即為泡沫的半析水期，表征其穩定性;Waring Blender攪拌器轉速7 500 r/min，實驗溫度25℃。

1.4 靜態吸附實驗方法

配制400 mL 0.5%的泡沫體系溶液;分別取100 g油砂，按油砂與泡沫劑質量比為1∶4混合;放入恒溫水浴中恒溫96 h，過濾，測定泡沫體系的起泡高度和穩泡時間。

1.5 熱穩定性實驗

取泡沫體系原液放入烘箱，分別在不同溫度下放置不同時間，取出，分別配制0.5%的泡沫體系溶液，攪拌后，測定起泡體積和穩泡時間。

1.6 驅油性能實驗方法

用石英砂填充φ 25 mm×300 mm的填砂管，儲氣罐、回壓儲氣罐充氣至壓力為3.4 MPa，檢查裝置密閉性;調節減壓閥至實驗壓力，待壓力表穩定0.5 h后進行實驗;抽真空，并飽和地層水和實驗用油;用地層水驅替至含水率98%，計算水驅采收率;改為N2泡沫驅，注入0.2 PV泡沫體系作為前置液，再混合注入N2和泡沫體系2.0 PV，轉水驅至產出液含水率98%，計算N2泡沫驅采收率。

2 泡沫體系配方篩選

2.1 起泡劑

對商家提供的起泡劑進行配伍性實驗，從中篩選出5種與地層水配伍性良好的起泡劑，分別命名為BZ－1，BZ－2，BZ－3，BZ－4，BZ－5，通過對其進行起泡能力和穩泡能力實驗、靜態吸附實驗可知，BZ－1，BZ－3，BZ－4起泡劑在清水和鹽水中性能均較差，BZ－2在水溶液中的泡沫體積比BZ－5大，但在模擬地層水中的較果遠小于BZ－5。這是由于BZ－2在模擬地層水中影響起泡劑的有效成分，從而嚴重影響起泡效果和穩泡時間，而BZ－5起泡劑在水溶液和模擬地層水中均具有較強的起泡能力和較長的穩泡時間，具有較強的抗鹽能力，且被地層巖石吸附量小，來源廣、價廉等。因此，推薦起泡劑BZ－5為SZ36－1油田N2泡沫驅用起泡劑。考察BZ－5起泡劑質量分數對起泡能力的影響結果見表1。隨著BZ－5質量分數增加，泡沫體積和半衰期均先增加再下降。綜合考慮，起泡劑BZ－5質量分數以0.3%為宜。

表1 BZ－5起泡劑質量分數對起泡能力的影響

2.2 穩泡劑

由于單一起泡劑在油藏溫度壓力條件下，泡沫穩定性較差，表觀黏度較低，易發生氣竄，因此，必須加入穩泡劑增加泡沫體系的表觀黏度，提高泡沫體系的穩定性和封堵能力［8］。對現場用WP－1，WP－2，WP－3，WP－4進行溶解時間實驗、水不溶物實驗、黏濃關系實驗、黏鹽關系實驗、黏溫關系實驗和穩泡劑濃度實驗，采用布氏黏度計，轉速6 r/min，實驗溫度80℃，在不同穩泡劑濃度下，測定不同穩泡劑的黏度，結果見表2。隨著穩泡劑濃度增加，黏度增加。根據泡沫體系的綜合性能及現場注入性因素，確定穩泡劑WP－1作為助劑，其濃度為500 mg/L。因此，N2泡沫體系FP－1的最佳配方為:500 mg/L穩泡劑WP－1+0.3%起泡劑 BZ －5。

表2 不同穩泡劑濃度對黏度的影響

3 性能評價

3.1 N2泡沫驅油體系與地層水的配伍性

采用SZ36－1油田模擬地層水配制N2泡沫體系溶液，考察N2泡沫驅油體系FP－1與地層水的配伍性，并與常規起泡劑比較，結果見表3。多數起泡劑起泡體積小、半衰期短，有沉淀，泡沫劑體系性能優于常規起泡劑，與地層水具有良好的配伍性，其起泡體積660 mL。

表3 起泡劑與地層水的配伍性

3.2 靜態吸附實驗結果

泡沫體系受巖石表面性質、組成、巖石礦物等因素影響，會在巖石表面產生吸附［9］。實驗通過評價N2泡沫驅油體系FP－1及起泡劑BZ－5在地層中吸附性能，指導泡沫體系現場用量，結果見表4。體系FP－1經油砂靜態吸附后，起泡體積和穩泡時間雖減少，但下降不明顯，說明地層吸附對泡沫體系吸附性能影響較小。

表4 N2泡沫體系FP－1靜態吸附實驗結果

3.3 耐油性能

泡沫體系具有遇水穩定，遇油消泡的特性，原油的存在會降低泡沫的封堵能力。通過殘余油巖心和飽和水巖心的泡沫體系FP－1注入壓力變化曲線，考察原油對泡沫體系封堵能力和穩定性的影響，結果見圖1。在飽和水巖心中，隨著泡沫體系的注入，被捕集氣體越來越多，流動阻力逐漸增大，當達到平衡時，注入壓力保持相對穩定的狀態。而在殘余油巖心中，由于原油的存在，泡沫體系的穩定性變差，不能形成穩定的泡沫，封堵能力相對較弱;隨著巖心中原油不斷被驅出，含油飽和度逐漸降低，泡沫體系穩定性逐漸增強，流動阻力增加，注入壓力逐漸升高。表明泡沫體系具有一定的耐油能力。

圖1 殘余油巖心與飽和水巖心注入壓力變化關系曲線

3.4 驅油性能

在上述研究工作的基礎上，結合實際油藏條件，對研制的泡沫體系FP－1進行驅油效果評價，結果見圖2。水驅后轉N2泡沫驅提高原油的采收率。水驅后轉N2泡沫驅，采收率從38.2%提高至59.3%，提高了21.1%。N2泡沫驅中產生的泡沫能進入更多的孔隙空間，波及體積更大，采收率提高。

圖2 N2泡沫驅油采收率曲線

4 結論

1)油田 N2泡沫體系 FP－1最佳配方為:500 mg/L穩泡劑WP－1+0.3%起泡劑BZ-5。

2)N2泡沫體系靜態評價結果表明，SZ36－1油田N2泡沫驅油泡沫體系具備良好的起泡、穩泡能力，在油藏溫度和礦化度條件下，其穩定性、吸附量，均能滿足現場施工要求。

3)N2泡沫驅動態實驗結果表明，SZ36－1油田N2泡沫驅油泡沫體系FP－1在地層條件下具有良好的選擇封堵性和耐油能力;水驅和泡沫驅實驗結果表明，N2泡沫驅提高采收率21.1%。

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