二氧化碳驅封竄技術降本節能研究

杜輝　（大慶油田有限責任公司采油工程研究院）

二氧化碳驅封竄技術降本節能研究

杜輝（大慶油田有限責任公司采油工程研究院）

前期用于治理大慶油田CO2驅試驗區氣竄問題的泡沫封竄技術由于成本過高，未能進行大規模推廣應用。科研人員通過優選泡沫劑與穩泡用的弱凝膠，形成了低成本的凝膠泡沫，通過實驗對優選出的泡沫劑及弱凝膠的耐酸性、耐溫性的評價，最終確定了凝膠泡沫配方。該體系基液黏度8～12 mPa·s；成膠時間3～7 d可控；發泡體積550 mL；泡沫半衰期60 d以上。在提高體系性能的基礎上，成功地將泡沫體系的單方液成本降低了60%，并實現了單井節約用水1000 m3；單井節約用電50400 kWh；單井節約CO21000 L。

CO2驅；封竄；泡沫；弱凝膠

由于CO2在高溫、高壓下能夠有效降低原油黏度、溶解儲層膠質與原油混相并使其膨脹，CO2驅作為一種高效環保的提高采收率技術，自上世紀60年代起就在國內各大油田先后進行了現場試驗。目前，大慶油田已建成7個CO2驅礦場試驗區，同時還有2個工業化的試驗區將陸續投入開發。但由于地層條件下超臨界CO2的黏度特性使得試驗區近年來相繼出現嚴重的氣竄問題，影響著氣驅開發效果。前期針對氣竄問題研制出了泡沫型配方體系，并現場試驗了9口井，取得了較好的封竄效果。但由于施工注入量大、周期長，帶來了大量的藥劑成本、施工成本和水電消耗，嚴重影響了該技術的推廣應用，降低封竄措施成本是目前控氣竄技術的首要任務。

1　試驗區泡沫封竄技術現狀分析

近年來，大慶CO2試驗區封竄用泡沫體系，主要由泡沫劑及穩泡劑組成，配置的質量濃度分別為9000 mg/L和6000 mg/L；3000 r/min恒速攪拌60 s，發泡體積460 mL；85℃、20 MPa下泡沫半衰期25 d[1]；單方液成本260元。單井措施：水1500～2000 m3，液態CO21500～2000 t，注入周期2個月，單井施工費18萬元，單井藥劑費40萬元，單井耗電10.08×104kWh。由于CO2試驗區的特地滲透油藏物性差，產能低，開發成本高，大量高成本封竄劑的使用帶來的經濟效益并不理想（表1）。

表1　以往單井措施費用及資源消耗

2　高效發泡劑的優選及評價

為了有效降低封竄劑成本，對10余種泡沫劑進行了重新篩選，力求優選出高效發泡劑以降低使用濃度。

將發泡劑按不同的質量濃度（1000～5000 mg/L）分別配制成pH值為3、5、7的100 mL溶液，放入85℃烘箱老化24 h后取出，用高速混調器3000 r/ min攪拌1 min，讀取發泡體積，評價發泡能力。從表2可以看出,中性條件下，3#泡沫劑在質量濃度為3000 mg/L時的發泡體積570 mL，明顯優于質量濃度為9000 mg/L的原有發泡劑的發泡體積460 mL，并在pH值為5和3時此優勢依然明顯。

表2　發泡能力對比評價

3　穩泡體系的優選及凝膠泡沫體系的形成

由于泡沫自身具有隨時間緩慢消泡的特性，重新篩選了穩泡體系來降低穩泡劑成本。

決定泡沫穩定性的關鍵因素在于液膜的強度，而液膜強度主要決定于表面吸附膜的堅固性，在實驗上即以表面黏度為其量度。為此，科研人員優選了一套適用于CO2試驗區地層條件并與3#泡沫劑相配伍的弱凝膠體系，該體系可在地層條件下成膠并穩定60d以上，大幅度提升了泡沫體系的穩定性并減少注入量，達到縮短工期降低成本的目的。

弱凝膠體系在地層條件下老化60d后取出觀察黏度變化。老化前凝膠黏度2200 mPa·s，老化后黏度2000 mPa·s，黏損率低于10%，抗老化性良好。

將弱凝膠與3#發泡劑復配后形成的凝膠泡沫在不同成膠階段分別放入羅氏米爾儀中，以15 mL/ min的流速吹氣3 min，記錄發泡體積。實驗結果表明，隨著凝膠黏度的增加，應用吹氣法得出的泡沫體積下降并不明顯，凝膠體系的引入并未對發泡效率產生負面影響（表3）。

表3　不同成膠時期發泡能力評價

通過耐酸性及吹氣法發泡能力評價實驗的驗證，最終確定了凝膠泡沫體系配方，該體系基液黏度8～12 mPa·s；成膠時間3～7 d可控；發泡體積550 mL；穩定性60 d以上，較原配方的25 d提高了140%；單方液成本小于100元，相同注入量下，單井藥劑成本可節約60%（表4）。

表4　凝膠泡沫性能

4　結論

2015年11月，在樹101 CO2驅試驗區應用弱凝膠和凝膠泡沫封竄體系成功試驗了2口井，單井注入量由2000 m3降為1000 m3，工期縮短了1個月。

◇由于藥劑性能得到提高，單井注入液量由2000 m3降為1000 m3，單井節約用水1000 m3；

◇單井施工周期由2個月縮短為1個月，單井設備及人工費節省6萬元，單井節約用電5.04×104kWh；

◇由于研發的弱凝膠可單獨在段塞中部使用，避免了大段塞泡沫劑注入易產生的發泡效率低的現象，通過段塞優化省去了氣液混注工藝，單井節約CO21000 t。

[1]劉向斌.控制二氧化碳氣竄泡沫配方體系的研制與應用——以宋芳屯油田芳48斷塊為例[J].油氣地質與采收率，2011（5）:51-53.

（編輯李珊梅）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.06.003

杜輝，工程師，2008年畢業于東北石油大學(石油工程專業)，從事二氧化碳驅控氣竄技術研究現工作，E-mail：cyydh@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市讓胡路區西賓路9號采油工程研究院油田化學研究室，163453。

氣驅提高采收率技術，大慶外圍油田CO2驅開發技術研究與試驗——CO2驅低成本控氣竄工藝技術研究，110011333016017。

2015-12-16