脫碳煙道氣泡沫驅(qū)提高采收率方法研究

張營華

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營 257015）

脫碳煙道氣泡沫驅(qū)提高采收率方法研究

張營華

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營 257015）

研發(fā)了使用勝利發(fā)電廠煙氣CO2捕集純化工程產(chǎn)生的脫碳煙道氣（組成為83%～92%的氮氣、4%～6%的氧氣、3%～10%的二氧化碳及其他成分氣體）發(fā)泡的泡沫體系。通過實驗設計了適合脫碳煙道氣的泡沫體系，該體系組成為ZL-4:CAB=6:4，起泡體積195 mL，半衰期85 min；通過油藏條件下的物理模擬驅(qū)替實驗表明:該體系能夠在水驅(qū)后提高采收率32.7%，含水下降50%，大幅度提高了原油采收率，是一種極具潛力的驅(qū)油方法。

脫碳煙道氣；泡沫體系；泡沫驅(qū)；采收率

高溫高鹽油藏提高采收率是三次采油的難題，目前還缺乏成熟技術(shù)。氮氣泡沫驅(qū)具有耐溫抗鹽、選擇性封堵的特性，可以大幅度擴大波及體積，可能成為高溫高鹽油藏大幅度提高采收率的有效手段[1-3]。但是目前氮氣的應用成本較高，限制了其推廣應用。脫碳煙道氣泡沫驅(qū)油體系是利用勝利電廠煙道氣經(jīng)CO2捕集后剩余氣體與泡沫體系混合形成泡沫作為驅(qū)替介質(zhì)的驅(qū)替方法。它能夠充分利用了煙道氣經(jīng)CO2捕集后的脫碳煙道氣，相對于CO2、N2泡沫驅(qū)能夠極大地降低生產(chǎn)成本，又能夠近似達到N2泡沫驅(qū)油的效果[4-6]。該方法的研究將對高溫高鹽油田進一步提高采收率具有重要意義。

1 實驗部分

1.1 主要儀器設備及材料

主要設備包括 FOAMSCAN泡沫掃描儀、TEXAS500C旋滴界面張力儀。物理模擬驅(qū)替裝置。

脫碳煙道氣采用與現(xiàn)場氣樣含量相符的制備氣，其中N2、O2、CO2含量分別為91.7%、5.1%、3.2%；泡沫性能測定實驗用水為黃河水，質(zhì)量濃度為0.5%；驅(qū)油實驗采用模擬地層水，礦化度為17 435 mg/L，鈣鎂離子含量為475 mg/L；原油為勝二區(qū)2-5斜119井原油。

驅(qū)油實驗中，單管無油模型阻力因子實驗采用長30 cm的天然河道砂充填模型，滲透率為3.088 μm2；非均質(zhì)雙管模型物模驅(qū)油實驗采用長100 cm、內(nèi)徑2.5 cm的天然河道砂充填模型，雙管并聯(lián)，高低滲透率級差接近3:1。實驗溫度為80℃，回壓為6 MPa，原油黏度為47 mPa·s，氣液比為1:1。

1.2 實驗方法

泡沫性能測定:在FOAMSCAN泡沫掃描儀的玻璃管內(nèi)預先放入一定體積的泡沫劑溶液，不同氣體通過氣體流量計按一定流速從下部進入，通過多孔玻璃板分散進入液體形成泡沫，達到設定的發(fā)泡體積，停止通氣。此后泡沫體積隨著時間的流逝逐漸減小，直至實驗結(jié)束。其中需要測量的數(shù)據(jù)為泡沫掃描曲線，泡沫的起泡體積，半衰期等。

界面張力測定:將TEXAS500C旋滴界面張力儀設定為80℃、轉(zhuǎn)速為5 000 r/min，進行測定。

物理模擬驅(qū)油實驗:在油藏條件下，飽和地層水、飽和地層油，按照實驗設計的要求進行不同驅(qū)替方式的驅(qū)替實驗。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 脫碳煙道氣泡沫驅(qū)油體系的設計

根據(jù)研究目標油藏區(qū)塊高溫高鹽的特點，結(jié)合對表面活性劑構(gòu)效關(guān)系的認識[7-9]，確定初步篩選泡沫劑的原則:磺酸鹽類離子型表面活性劑；親水基與疏水基之間有極性連接基；疏水基與油相分子質(zhì)量相近，適度支化。基于上述要求，使用泡沫掃描儀測試了10種備選泡沫劑在N2、O2、CO2、脫碳煙道氣時的發(fā)泡體積及半衰期，考慮各種發(fā)泡氣體的泡沫綜合指數(shù)[10，11]，以脫碳煙道氣為主要參考因素，最終確定泡沫劑ZL-4和CNS來進行后續(xù)研究。以ZL-4和CNS為主劑，選用CAB或B5為助劑，將它們進行復配。根據(jù)各復配體系泡沫穩(wěn)定性及界面張力的測試結(jié)果（見表1），選用ZL-4:CAB=6:4為最終設計驅(qū)油體系。

表1 復配后泡沫體系性能及界面張力測試結(jié)果

研究表明，ZL-4為烷基醇聚氧乙烯醚磺酸鹽同系混合物，通過調(diào)整尾鏈長度，能夠?qū)崿F(xiàn)尾鏈在液膜的錯層分布，使泡沫液膜致密，此外，ZL-4含有非剛性基團，能夠降低空間位阻，進一步加強了泡沫劑在液膜的排布密度；復配的CAB能夠與鈣離子、鎂離子結(jié)合，提高液膜密度、強度，降低脫碳煙道氣中CO2的擴散能力，從而增強泡沫穩(wěn)定性。

2.2 驅(qū)油物理模擬實驗

單管無油模型阻力因子實驗表明，在沒有原油存在時泡沫體系的阻力因子可達300，并且隨著注入量的增多，仍然有上升的趨勢，這說明脫碳煙道氣泡沫驅(qū)油體系能夠形成有效封堵，具有一定的封堵調(diào)剖性能。

從圖1至圖4的數(shù)據(jù)可以看出，非均質(zhì)雙管模型水驅(qū)以后進行脫碳煙道氣泡沫驅(qū)采收率從41.1%上升到73.8%，綜合采收率提高32.7%，含水下降近50%；高低滲模型產(chǎn)液發(fā)生明顯反轉(zhuǎn)。這說明脫碳煙道氣泡沫體系在水驅(qū)以后具有較好的提高采收率能力。從曲線變化過程可以看出，在水驅(qū)以后注入一定量的脫碳煙道氣泡沫之后，采收率才發(fā)生變化，并且從高、低滲模型采收率變化曲線可以看出，高滲模型提高的采收率幅度較少，低滲模型在水驅(qū)時幾乎沒有動用，當注入泡沫體系之后，提高的幅度較大。分析其原因，主要是在水驅(qū)后，高滲管中的剩余油含量仍然較高，即使采出程度較高，但油砂仍然被油膜所覆蓋，泡沫劑注入巖心后，殘余油或殘余油膜起到一定的消泡作用，泡沫不能穩(wěn)定形成，當注入一定量的泡沫劑后，將油砂中的殘余油逐步清洗驅(qū)出，使主流線上的殘余油飽和度下降到泡沫耐油的范圍之內(nèi)，泡沫逐漸穩(wěn)定，起到封堵調(diào)驅(qū)的作用。

圖1 雙管模型綜合采收率及含水變化曲線

圖2 雙管模型產(chǎn)液分數(shù)與注入量的關(guān)系曲線

圖3 高滲管采收率及含水變化曲線

圖4 低滲管采收率及含水變化曲線

3 結(jié)論

（1）設計了適應脫碳煙道氣且界面性能相對較好的泡沫體系，即ZL-4:CAB=6:4的復配泡沫體系。

（2）水驅(qū)后注入脫碳煙道氣泡沫體系，綜合采收率提高32.7%，含水下降達50%。

綜上所述，勝利油田高溫高鹽油藏脫碳煙道氣泡沫驅(qū)提高采收率方法推廣應用前景廣闊，將會產(chǎn)生良好的經(jīng)濟及社會效益。

［1］趙福麟.EOR原理［M］.東營:石油大學出版社，2001.

［2］廖廣志，李立眾.常規(guī)泡沫驅(qū)油技術(shù)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1999.

［3］宋育賢.泡沫流體在油田上的應用［J］.國外油田工程，1997，13（1）:5-8.

［4］佟曼玉.油田化學［M］.東營:石油大學出版社，1996.

［5］Pacellil.J.Zitha.Foam Drainage in Porous Media［J］.Transport in Porous Media，2003，52:1-16.

［6］Chao Ying Jiao，Heinz Hotzl.An Experimental Study of Miscible Displacements in Porous Media with Variation of Fluid Density and Viscosity［J］.Transport in PorousMedia，2004，54:125-144.

［7］L.W.Schwartz，R.V.Roy.A mathematical for an expanding foam［J］.Journal of Colloid and Interface Science，2003，264: 237-249.

［8］沈平平，等.大幅度提高原油采收率的基礎研究［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2001.

［9］波特曼.化學驅(qū)原理［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1998.

［10］錢昱，等.泡沫復合驅(qū)泡沫穩(wěn)定性及影響因素研究［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2001，20（2）:33-35.

［11］于明.聚驅(qū)后泡沫復合驅(qū)進一步提高采收率實驗研究［D］.大慶:大慶石油學院，2008.

Study on foam flooding using decarburization flue gas for enhanced oil recovery

ZHANG Yinghua
（Exploration and Development Research Institute，Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying Shandong 257015，China）

The decarburization flue gas was produced after CO2capture and purification process in Shengli power plant,then it was used as foaming agent in the developed foam system.The gas consisted of 83%～92%nitrogen,4%～6%oxygen,3%～10%carbon dioxide and other component gases.The foam system suitable for decarbonization flue gas was designed which was composed of 60%ZL-4 and 40%CAB.The foaming volume was 195 mL and the half-life was 85 min.The physical simulation displacement experiment under the reservoir condition showed that the system could improve oil recovery by 32.7%and decrease water-cut by 50%.It was a kind of potential oil displacement method which could significantly improve the oil recovery.

decarburization flue gas；foam system；foam flooding；oil recovery

TE357.46

A

1673-5285（2017）04-0028-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.04.007

2017－03-20

中國石油化工股份有限公司科研攻關(guān)課題，項目編號:P13062。

張營華，男（1979-），工程師，主要從事泡沫驅(qū)、氣驅(qū)提高采收率研究工作，郵箱:zhangyh939.slyt@sinopec.com。