渤海J油田氮氣復合泡沫調驅室內實驗研究

鄭繼龍，翁大麗，宋志學，陳 平，趙 軍，胡 雪，張 強

(中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司 天津300452)

渤海J油田氮氣復合泡沫調驅室內實驗研究

鄭繼龍，翁大麗，宋志學，陳 平，趙 軍，胡 雪，張 強

(中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司 天津300452)

為了能夠給JZ25-1S油田氮氣泡沫調驅現場施工應用提供理論依據，基于JZ25-1S油田油藏特征，采用Waring Blender法為其篩選出氮氣泡沫調驅用起泡劑體系：質量濃度為0.5%,QP-18＋800,mg/LHPAM。通過室內巖心流動阻力因子實驗研究，優選了該體系的注入參數，實驗結果表明，最佳氣液比1∶3，最佳注入速度2,mL/min，通過室內實驗研究，能夠為現場施工提供指導性意見。

渤海油田 泡沫綜合值 氮氣復合泡沫 注入速度 泡沫調驅

0 引 言

JZ25-1S油田位于遼西凸起中北段，西側緊鄰遼西凹陷中洼，東側毗鄰遼中凹陷中、北洼，屬于斷裂半背斜構造。儲層孔隙度多大于25%,，滲透率100～6,117,mD，屬于中高孔滲油藏，地層油粘度為3.31,mPa．s。

JZ25-1S油田A22井沙二段III油組采油井出現水淹，2013 年1月見水后，含水上升迅速，調驅前井組含水100%,，目標井組油藏存在非均質性較強、滲透率相對較低、注入壓力較高問題。氮氣能夠有效進入地層，泡沫封堵水流優勢通道，同時泡沫無污染，對地層沒有傷害。推薦采用氮氣泡沫調驅技術來抑制井組水流優勢通道，擴大波及體積，提高原油采收率。

基于此，本文針對JZ25-1S油田儲層特征，通過室內實驗研究篩選出一種適合該油田的新型氮氣泡沫調驅體系，并對注入參數進行室內動態優化，從而評價該體系的調驅性能，為JZ25-1S油田A22井氮氣泡沫調驅的現場施工提供參考。

1 實驗儀器及試劑

1.1 實驗條件

實驗用水：JZ25-1S油田A22井地層水，地層水總礦化度為5,253.64,mg/L。

實驗試劑：陰離子起泡劑QP-1、QP-2、QP-3、QP-4、QP-5、QP-6、QP-7、QP-8、QP-9、QP-10、QP-11、QP-12、QP-13、QP-14、QP-15、QP-16、QP-17、QP-18、QP-19、QP-20、QP-21、QP-22、QP-23、QP-24，天津市雄冠科技發展有限公司；聚合物HPAM，四川光亞聚合物化工有限公司；分析純，無水氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀、氯化鈉，天津科密歐化學劑有限公司。

實驗裝置：Waring Blender攪拌器，美國科爾帕默儀器公司；動態驅替實驗裝置，海安縣石油科研儀器有限公司；填砂管3.8,mm×300,mm，海安發達石油儀器科技有限公司；Quizix高精度驅替泵，美國Chandler公司；其他，量筒、秒表等。

1.2 實驗方法

本文采用Waring Blender法對氮氣泡沫調驅用起泡劑體系進行篩選，[1]首先取一定質量濃度的起泡劑200,mL，在攪拌速度7,500,r/min的條件下，攪拌3,min，然后迅速倒入1,000,mL的量筒，觀察體系的起泡高度和半衰期。[2]

泡沫體系參數優選主要是基于泡沫阻力因子，篩選起泡劑體系的最佳注入參數，泡沫體系阻力因子是泡沫體系注入跟水驅注入壓差的比值。[3]

2 結果與討論

2.1 起泡劑初篩選

通過對室內24種起泡劑進行配伍性、起泡高度、半衰期和泡沫綜合值的測定，[4]實驗過程采用JZ25-1S油田A22井地層水，其中起泡劑起泡能力和泡沫綜合值實驗結果見圖1：

圖1 不同起泡劑起泡能力實驗對比柱狀圖Fig.1 Histogram of foaming abilities of different foaming agents

通過實驗數據可知，通過分析起泡劑起泡能力跟泡沫綜合值，從以上24種起泡劑中最終篩選出QP-8、QP-17、QP-18和QP-20進行配伍性試驗研究。通過室內配伍性實驗研究結果顯示，QP-17在溶解8,h的時候，產生白色沉淀，最終篩選出3種最優的起泡劑進行氮氣泡沫調驅用起泡劑篩選評價。

2.2 起泡劑耐油性能評價

配制濃度為0.5%,的起泡劑，分別取JZ25-1S油田原油20,mL、40,mL、60,mL、80,mL和100,mL與起泡劑混合至200,mL，在室內條件下測混合原油后起泡劑的起泡高度，[5]結果見圖2：

圖2 不同含油比例起泡劑耐油性能實驗Fig.2Oil resistivity performance of foaming agent with different oil ratios

通過圖2的實驗數據可知，JZ25-1S油田原油對起泡劑性能影響較大。當含油比例低于20%,時，起泡劑起泡體積變化較小；當含油比例高于20%,時，起泡劑起泡高度明顯降低；因此，通過實驗可知，QP-18和QP-8具有一定的耐油能力。

2.3 起泡劑界面張力評價

用JZ25-1S油田A22井地層水分別配起泡劑質量濃度為0、0.1%,、0.2%,、0.3%,、0.5%,、0.8%,和1.0%,不同濃度的起泡劑溶液，在地層溫度(75,℃)條件下，與JZ25-1S油田脫水原油進行起泡劑界面張力評價實驗，[6]實驗結果見圖3：

圖3 不同濃度起泡劑的界面張力變化曲線Fig.3Interfacial tension curves of foaming agent with different concentrations

通過分析圖3中的實驗數據可知，兩種起泡劑均具有一定的降低油水界面張力的能力，其界面張力隨著起泡劑濃度的變化趨勢一致，在質量濃度為0.3%,～0.8%,之間時界面張力趨于穩定。但分析兩種起泡劑降低界面張力的能力后，選擇QP-18為JZ25-1S油田A22井氮氣泡沫調驅用起泡劑，其使用濃度為0.3%,～0.8%,。

2.4 起泡劑濃度篩選

現場施工過程中，起泡劑的使用濃度對整個施工影響非常大，因此，施工前對起泡劑濃度篩選意義重大。[7]將篩選出的起泡劑QP-18配置濃度分別為0.3%,、0.4%,、0.5%,、0.6%,、0.7%,和0.8%,的溶液，進行阻力因子測定實驗，篩選出起泡劑最佳使用濃度。實驗結果見圖4，考慮施工的經濟性，結合實驗結果最終篩選JZ25-1S油田A22井氮氣泡沫調驅用起泡劑的使用濃度為0.5%,。

圖4 起泡劑濃度與阻力因子關系曲線Fig.4 Relation curve of foaming concentration and resistance factor

2.5 穩泡劑濃度篩選

起泡劑穩定性能決定其在地層中的封堵性能，穩泡劑能夠有效提高泡沫的穩泡能力，提高體系的封堵能力。[8]JZ25-1S油田A22井氮氣泡沫調驅用聚合物HPAM作為穩泡劑，選用不同濃度(500,mg/L、800,mg/L、1,000,mg/L、1,200,mg/L和1,500,mg/L)的HPAM與質量濃度為0.5%,的起泡劑QP-18進行穩泡劑濃度篩選研究，實驗結果見圖5。通過數據分析，聚合物HPAM對起泡劑起泡性高度有所降低，但是不明顯，考慮施工的經濟性，結合實驗結果最終篩選JZ25-1S油田A22井氮氣泡沫調驅用穩泡劑的使用濃度為800,mg/L。由此最終篩選出JZ25-1S油田A22井氮氣泡沫，調驅用氮氣泡沫體系為：0.5%,QP-18＋800,mg/L HPAM。

圖5 穩泡劑不同濃度起泡高度、穩泡時間關系曲線Fig.5 Relation curve of foaming height and foaming stabilization time under different concentrations

2.6 體系現場最佳氣液比實驗

合理的氣液比能夠有效提高泡沫在地層中的封堵性。[9]該實驗注入速度為2,mL/min，測定不同氣液比(1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1)下，氮氣與起泡體系(0.5%,QP－18＋800,mg/L HPAM)的阻力因子，從而篩選出JZ25-1S油田A22井氮氣泡沫調驅最佳氣液比，實驗結果見圖6：

圖6 泡沫體系阻力因子隨氣液比變化曲線Fig.6 Variation curve of resistance factor with GLR

通過圖6中的實驗結果可知，氣液比對于該體系的阻力因子影響較大，隨著氣液比的增加，體系的阻力因子呈現先增加后降低的趨勢。當氣液比為3∶1時，阻力因子達到最大195，封堵性能最大。

2.7 體系最佳注入速度實驗

注入速度的大小對泡沫體系的封堵性能影響較大。[10]該實驗氣液比3∶1，不同注入速度(0.5,mL/min、1.0,mL/min、1.5,mL/min、2.0,mL/min、2.5,mL/min、3.0,mL/min)下，分析氮氣與起泡體系(0.5%,QP－18＋800,mg/L HPAM)的阻力因子，從而篩選出JZ25-1S油田A22井氮氣泡沫調剖最佳注入速度，實驗結果見圖7。

圖7 阻力因子隨注入速度的變化曲線Fig.7Variation curve of resistance factor with injection speed

通過圖7中的實驗數據可知，泡沫注入速度過低會導致其在地層中無法形成良好的封堵效果。隨著注入速度的不斷增加，泡沫在地層中的封堵效果也在不斷增加，但當其注入速度增加到一定值后，泡沫封堵效果逐漸降低，主要是由于隨著注入速度的不斷增加，地層中的氣量過高引起氣體竄流，降低了其封堵效果。通過實驗可知，該體系的最佳注入速度為2,mL/min，阻力因子為195。

3 結 論

通過起泡劑初篩選、耐油性能評價、界面張力評價和濃度篩選以及穩泡劑濃度篩選，最終篩選出JZ25-1S油田A22井氮氣泡沫調驅用氮氣泡沫體系為：0.5%,QP－18＋800,mg/LHPAM。

通過阻力因子測定實驗，優選出JZ25-1S油田A22井氮氣泡沫調驅體系的最佳注入氣液比為3∶1，最佳注入速度為2,mL/min，阻力因子為195。■

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An Indoor Experimental Study of Nitrogen Composite Foam Flooding in Bohai J Oilfield

ZHENG Jilong，WENG Dali，SONG Zhixue，CHEN Ping，ZHAO Jun，HU Xue，ZHANG Qiang
(CNOOC EnerTech-Drilling & Production Co.，Tianjin 300452，China)

In order to provide a theoretical basis for the field application of nitrogen foam profile controlling and flooding in JZ25-1S oil field, the Waring Blender method was used to screen out the nitrogen foam profile control with foaming agent system on the basis of characteristics of the oil reservoir. The system consists of the mass concentration 0.5% QP-18+800 mg/L HPAM. On the basis of an indoor experimental study of core flow resistance factors, injection parameters of the system were chosen and experimental results showed that the optimum gas-liquid ratio was 1∶3 and the optimal injection speed was 2,mL/min. The indoor experimental study can provide guidance for onsite construction.

Bohai oilfield；foam combined value；complex nitrogen foam；injection speed；foam profile

TE254

：A

：1006-8945(2016)10-0059-03

2016-09-09