靖安油田空氣泡沫驅配套技術研究及應用

張文來，饒天利，曹 瑛，付 波，侯艷紅，雷 琛，陳超林，宋文嬌

（中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

空氣泡沫驅油技術是將注氣驅和泡沫驅有機的結合起來，用泡沫的調剖效果，空氣的驅油效果，二者既獨立作用又互相扶助，在大幅度提高注入地層壓力的同時，又能有效避免單獨使用中出現的水竄、氣竄、泡沫半衰期低、表面活性劑損耗等問題，而且二者相結合又能有效的降低成本，提高安全性，從而提高單井產油量、驅油效率以及采收率，是老油田最具潛力挖潛增效的方式之一；五里灣二區空氣泡沫驅油措施實施以來從地面工藝配套升級及管理，新型發泡劑研發及評價體系建立，防腐防垢技術研究，安全風險控制三方面做了大量的工作，取得了一定的成績，積累了一定的經驗，為空氣泡沫驅油技術在本廠的推廣應用打下了堅實的基礎。

1 新型發泡劑研發及評價體系建立

針對空氣泡沫驅油發泡劑體系現場應用藥劑（發泡劑AES、穩泡劑PAM）低溫流動性差，制約冬季該項目的正常運行，發泡劑AES、穩泡劑PAM 質量監測方法復雜，現場無法快速監測等問題，開展了新型發泡劑體系的研發及快速評價體系的建立。

1.1 發泡劑的研發

通過與現場水的配伍性、起泡性能、表面張力、抗鹽性能、抗溫性能、溶解性及流變性等實驗復配研發的發泡劑AKF3 和現場用發泡劑AES 對比試驗性能均優于現場用發泡劑AES。

采用模擬注入水（清水）為溶劑，分別以起泡劑AES（現場）、AKF3（自主研發）及穩泡劑PAM（現場）配制不同的泡沫體系，并考察其對填砂管的封堵性能。實驗中泡沫體系的注入量為1 PV。

表1 泡沫體系填砂管封堵實驗表

隨著起泡劑濃度的增加，泡沫體系的封堵性能明顯提高，當起泡劑濃度達到5 ‰后，濃度增加封堵率增加較小。起泡劑相同加量下，AKF3 的封堵性能明顯優于AES，因此確定最佳的泡沫體系為：5 ‰AKF3+1 ‰PAM。

新型發泡劑2014 年1 月23 日在柳72-62 井開始現場中試，流動性能和溶解性良好。

1.2 發泡劑評價體系的建立

對不同純度AES 配制1 ‰的溶液，采用羅氏泡沫儀測定起泡體積，并繪制標準曲線相同條件下測定未知樣的起泡體積，通過標準曲線可計算未知樣純度。

目前，國內最常用的是C12-14，平均EO 加成數為2、3 的AES。但其中常含有15 %～45 %的脂肪醇硫酸鹽（通常為十二烷基硫酸鈉K12）。因此，分析測定AES 中游離K12 的含量，可反應AES 的純度，K12含量越高則AES 的純度越低。高效液相色譜法可在30 min 內分離出K12 和AES，同時可以觀察到AES 中的EO 加成情況。該方法簡單易行，結果準確可靠。

以現場實錄數據及發泡劑研發實驗數據為基礎，利用標準曲線法和高效液相色譜法建立了空氣泡沫驅油用發泡劑體系的評價體系。

表2 空氣泡沫驅藥品性能指標

圖1 標準曲線

2 防腐防垢技術研究

自空氣泡沫驅項目實施以來，試驗區塊注水井注水管柱腐蝕嚴重，個別注水管柱有被腐蝕穿孔的現象，除了實現減氧注氣外，開展高效緩蝕環空保護液研發工作。研發工作主要從緩蝕、除氧、殺菌和pH 調節4個方面進行。

2.1 環空保護液研發

2.1.1 高溫高壓動態腐蝕試驗 通過評價試驗篩選出緩蝕劑HCR-2、除氧劑CHY-2、殺菌劑CD-11、pH 調節劑AMP-95 作為復配環空保護液的基樣，依此來用高溫高壓動態腐蝕試驗驗證四者的協同效應；配方為：緩蝕劑HCR-2:1 100 mg/L，除氧劑CHY-2：300 mg/L，殺菌劑CD-11：200 mg/L，pH 調節劑AMP-95：9 g/L。

高溫高壓動態腐蝕實驗結果表明，殺菌劑、緩蝕劑、除氧劑和pH 調節劑有協同緩蝕效果，加藥濃度為緩蝕劑HCR-2:1 100 mg/L，除氧劑CHY-2：300 mg/L，殺菌劑CD-11：200 mg/L，pH 調節劑AMP-95：9 g/L時，平均腐蝕速率為0.06 mm/a，緩蝕率達到84 %，可以達到標準要求。

2.1.2 正交實驗 根據以上評價結果，設計了4 因素三水平正交表，按照常壓敞口腐蝕評價方法，對9 組配方進行了評價。考察緩蝕劑、pH 調節劑、殺菌劑和除氧劑是否具有協同緩蝕作用，確定四個因素的最佳加量。

表3 高溫高壓動態腐蝕試驗結果

表4 正交實驗結果

正交實驗結果表明，緩蝕劑、pH 調節劑、殺菌劑和除氧劑具有協同緩蝕作用，對緩蝕效果影響最大的是緩蝕劑濃度，其次是除氧劑濃度和殺菌劑濃度，pH 調節劑濃度影響最小。通過正交實驗得出最佳配方為CHR-2 濃度為900 mg/L，AMP-95 濃度為5 g/L，CD-11 濃度為120 mg/L，CHY-2 濃度為50 mg/L。

2013 年9 月在柳76-60 加注了HHS-08 緩蝕劑來延緩套管腐蝕，新型專用緩蝕環空保護于2013 年12 月16 日在柳76-62 實施加注，干劑加量100 kg，配液10 m3，填充套管環空。

2.2 其它防護措施

（1）通過減氧來減緩氧腐蝕對注入系統的腐蝕，目前實現減氧注入11 口，其余4 口井減氧裝置已定制，計劃2014 年一季度完成安裝投運。

（2）利用新型封隔器實現環空靜態保護，15 口措施井全部加裝新型Y521-114 聯合封隔器。

3 實施進展及效果

3.1 實施進展

方案設計：數值模擬結果隨著泡沫劑量增加，提高采收率幅度也增加，最優空氣-泡沫液用量為0.2 PV～0.25 PV；隨著氣液比增加，采收率增量不斷增加，當氣液比為1.5:1 時，采收率增量達到最大值。為了泡沫劑能夠在地層中盡可能充分起泡，確定擴大試驗空氣泡沫驅氣液比為1.0:1～1.5:1。

實施概況：按照“整體設計、分步實施”的原則，經歷了從井組試驗、先導試驗到擴大試驗三個階段。

井組試驗階段：從2009 年11 月開始，選取檢查井柳76-60 井組開展試驗。

先導試驗階段：從2010 年8 月開始，擴大柳74-60、柳74-62、柳76-62 三個井組構成4 注20 采的先導試驗格局。

擴大試驗階段：從2012 年5 月開始，試驗由先導試驗階段進入擴大試驗階段，擴大至15 個井組，形成5 萬t 的試驗規模。截至目前，累計注入氣量8.75 萬m3，泡沫液12.01 萬m3，完成設計的9.6 %。

3.2 實施效果

地層壓力上升，分布區域均衡，由11.8 MPa 上升到14.7 MPa，壓力保持水平由96.8 %上升到120.5 %。

吸水狀況變好，6 口可對比井吸水剖面由措施前7.62 m 上升至11.11 m，吸水狀況均有改善。泡沫空氣驅改善了滲流場，有效封堵了高滲竄流通道，擴大了平面波及體積，平面調驅作用明顯。

圖2 空氣泡沫驅油階段實施圖

圖3 先導試驗井組試驗前水驅前緣示意圖

圖4 先導試驗井組試驗后水驅前緣示意圖

井組動態變化，對應70 口井見效40 口，日增油19.06 t，累計增油16 624 t。

主向井21 口，見效8 口，日增油5.41 t，累計增油3 028 t，主要表現在液量上升，油量上升，含水下降，復產1 口（柳74-59），日增油1.29 t，含水84.6 %。

側向井49 口，見效32 口，日增油14.81 t，累計增油13 595 t，從生產曲線看出，2012 年前液量、油量、綜合含水保持穩定，從2012 年開始由于參數調整以及加密井等導致含水上升。

對試驗區15 口油井原油進行全烴色譜分析，其中11 口井原油輕質組分增加，說明空氣泡沫驅擴大了波及體積。提高采收率發展趨勢良好，預測試驗井組采收率可增加4 %。

4 結論

（1）三疊系油藏條件下，原油可發生低溫氧化反應，消耗氧氣；泡沫體系的抗高鹽、穩定性、封堵性好；空氣泡沫體系可提高驅油效率20 %以上。

（2）空氣泡沫驅通過強化流程改造、撬裝注入工藝、減氧裝置、產出氣在線監測系統等的應用，有效削減了安全隱患，確保高效平穩運行。

（3）通過新型發泡劑研發及評價體系的建立解決了現用發泡劑低溫流動性及溶解性問題。

（4）研發了空驅專用環空保護液輔助其它防護措施，有效保護了注入系統的井筒及設備。

（5）通過安全風險分析及辨識，從措施、技術、油藏三個方面建立了嚴密的風險防控體系，有效的保障了措施的安全運行。

（6）與五里灣長6 油藏開發階段和特征相似的油藏覆蓋地質儲量大，空氣泡沫驅具有較大推廣前景。

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