永寧油田河川區水平井泡沫驅開發研究

周文棟 韓程 石景才

延長油田股份有限公司志丹采油廠 陜西 延安 717500

1 區域概述

志丹油田河川油區位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡的中東部，構造模式為西傾單斜，局部發育鼻狀構造，微型構造的發育為油氣的高效運移提供了動力。本區塊長6油藏埋深中等，油層中部埋深1550～1800m；油層溫度平均為57.38℃，地溫梯度平均為3.25℃/100m，原始壓力系數為0.69MPa/100m，為常溫低壓系統；原油整體表現為低比重、低粘度、低含硫特點的輕質油，原油物性較好[1]；地層原油密度為0.7963g/cm3，地層原油體積系數1.1066，氣油比26.26m3/t，PH值為6.5，平均Cl-含量為49734.58mg/L，平均總礦化度為82136.04mg/L，地層水屬封閉的原生水，油藏保存條件較好[1]。

本區塊2012年起進行長6水平井開發，2015年開始大規模開發水平井，2018年已初步形成107口水平井、周邊856口常規井的開發井網。目前本區長6水平井開發面臨最大的問題是注水開發更容易暴性水淹，水淹后無有效的控水增油治理措施，且本區塊目前采用采出水回注的方式進行補充能量，進一步加強了油層暴性水淹[2]；針對以上問題，本次探索并研究最佳、成本最低的空氣泡沫驅技術高效補充致密砂巖油藏地層能量，利用泡沫調驅劑增加高滲透滲流通道滲流阻力，擴大氣驅波及體積，為此類油藏的高效開發探索一條可持續發展之路[2]。

2 泡沫驅配方優化及研究

2.1 礦化度對發泡劑性能的影響

（1）發泡劑溶液配制

用蒸餾水將礦化度為112857mg/L、二價陽離子為9367mg/L的永232-3地層水按比例稀釋成不同礦化度系列溶液，攪拌均勻即可。本次實驗的礦化度分別為32527，65054，85580mg/L，鈣鎂離子依次為2044，4744，6447mg/L，發泡劑濃度均為0.20%，見表1。

表1 四種發泡劑在不同礦化度下的發泡性能數據（50℃）

（2）礦化度對發泡劑性能影響研究

本次共完成4種發泡劑在3個礦化度和鈣鎂離子下的發泡實驗，通過方案試驗和比選可以發現CAAS隨著礦化度的增加，發泡容量增加，發泡速率降低，泡沫的半衰期增加，綜合指數增大，消泡速率降低；HSAS隨著礦化度的增加，發泡容量和發泡速率降低，泡沫的半衰期增加，綜合指數先增大后降低，消泡速率降低；CHAG-2隨著礦化度的增加，發泡容量先增加后降低，發泡速率變化較小，泡沫的半衰期先增加后降低，綜合指數先增大后降低，消泡速率變化不大，總之泡沫的綜合性能出現最大值；CAAG-2隨著礦化度的增加，發泡容量先增加后降低，發泡速率降低，泡沫的半衰期增加，綜合指數先增大后降低，消泡速率降低，泡沫的綜合性能出現最大值。

通過比選看出隨著礦化度的增加，發泡劑CAAS的綜合指數一直呈上升趨勢，其余三種綜合指數呈先增加后下降的趨勢，最大值出現在礦化度63000-65000mg/L處；在礦化度30000-80000mg/L范圍內，綜合性能順序為CHAG-2＞CAAG-2＞HSAS＞CAAS，因此舍去性能最差的CAAS，再通過后續實驗對其余3種發泡劑進一步優化，CHAG-2顯現為最佳，見圖1。

圖1 不同礦化度下4種發泡劑綜合指數對比

2.2 發泡劑濃度優化研究

（1）溶液配比優選

用移液管移取3.5，7.0，10.5，14.0，21.0mL發泡劑母液（2.0%）于5只200mL的燒杯中，分別加入136.5，133.0，129.5，126.0，119.0mL永232-3地層水，放入攪拌子，在電磁攪拌器上攪拌10min，即為有效濃度分別為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.30%的水溶液見表2。

表2 三種發泡劑在不同濃度下的發泡實驗結果（永232-3地層水，55℃）

（2）方案研究和優化

通過對三種發泡劑進行了5個濃度點的發泡實驗發現：針對發泡性能，隨著濃度的增加，三種發泡劑的發泡容量先增加后下降，發泡速率先增加后下降的趨勢，發泡性能總體趨勢為HSAS＞CHAG-2＞CAAG-2；而對于穩定性來說，隨著濃度的增加，CHAG-2的泡沫半衰期呈正相關，其余兩種呈先增加后下降的趨勢，消泡速率呈先快速下降至穩定的趨勢，穩定性HSAS＞CAAG-2＞CHAG-2；對于綜合性能，隨著濃度的增加，CHAG-2的泡沫綜合指數一直增加，其余兩種呈先增加后下降的趨勢，綜合性能HSAS＞CAAG-2＞CHAG-2，見圖2。

圖2 不同濃度下3種發泡劑泡沫的綜合性能（礦化度112857mg/L）

2.3 發泡劑的濃度優化和選擇

（1）發泡劑的濃度優化

從以上礦化度對發泡性能的影響規律來看，礦化度在30000-80000mg/L范圍內，泡沫綜合性能較佳。根據河川區長6地層水歷史分析資料來看，平均礦化度約65000mg/L[3]，故在礦化度降至65000mg/L時，三種發泡劑的綜合性能均增強，在0.15%以上，CHAG-2的綜合性能最高，并隨著濃度的增加呈正增加的趨勢；其余兩種發泡劑的綜合性能變化趨勢基本相同，只是二者的差距減少[3]。

（2）發泡劑的選擇

由于發泡劑的濃度及用量是影響現場效果的主要因素之一，較低的濃度和用量下意味著投資相對較低。因此，在較低的使用濃度下，選擇HSAS和CAAG-2作為現場試驗用發泡劑產品，最佳濃度范圍為0.15%～0.20%，泡沫綜合指數＞100000mL·min，并且在較低濃度下（0.05%），泡沫綜合指數約50000mL·min，見圖3。

3 結論

（1）通過發泡劑的表面活性、配伍性及實驗評價，研制出本區塊兩種長6儲層氮氣泡沫發泡劑產品（分別為：CAAG-2和HSAS），并對其濃度進行最佳優化。

（2）兩個產品具有抗鹽（總礦化度＞112857mg/L）、抗二價陽離子（總礦化度＞9367mg/L）、發泡性強、泡沫穩定的特點。最佳濃度范圍為0.15～0.20%為有效，泡沫綜合指數大于100000mL·min，低濃度下的性能也較好。

（3）結合上述兩個產品的特性，推薦現場試驗的注入濃度為0.50%的注入液，即1m3注入水中加入5kg商品發泡劑（有效含量30%）為效果最佳。