微氣泡驅與空氣泡沫驅技術差異性及調整對策

沈煥文，馬云成，陳建宏，王艷玲，李化斌，賀艷玫

（中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

特低滲油藏A 區地質儲量采出程度達到24.17%，綜合含水率69.9%，已進入雙高開發階段，受儲層非均質性及長期注水沖刷形成水流優勢通道影響，縱向上大量剩余油呈現米-厘米級規模相間分布，水驅調整挖潛難度較大。為探索提高采收率三次采油技術，分別開展的微氣泡驅和空氣泡沫驅兩種氣驅試驗均取得較好降水增油效果，但對于兩種氣驅方式的機理認識及技術政策調整思路方式上仍存在短板，影響了試驗效果的進一步提升，通過深入研究兩種氣驅技術機理差異性，結合動態監測資料及動態特征，進一步明確了兩種氣驅驅替特征和開發技術政策的差異性，有效指導了礦場技術政策調整，進一步提升了試驗效果[1-5]。

1 兩種氣驅技術特征差異性分析

1.1 技術體系

兩種氣驅都是以水為載體，液相為連續相，氣體介質以氣泡形式穩定地分散于水中所形成的體系。

微氣泡體系無化學劑，以物理方法發泡，氣體體積比例較小，小于1∶2，泡徑大小微/納米級，微氣泡運移速度5 mm/s；而空氣泡沫體系需添加發泡劑和穩泡劑，以化學方法發泡，氣體體積比例較大，大于3∶1，泡沫具有較強的黏度和強度（表1）。

表1 微氣泡驅與空氣泡沫驅技術體系對比表

1.2 技術機理

兩者都有擴大波及體積及提高驅油效率雙重作用，共同點在于，兩者通過賈敏效應，氣泡可進入小孔道，擴大波及體積，同時氣泡的膨脹作用使油滴變成油膜，對管壁剩余油、盲管剩余油具有擠壓攜帶作用，啟動剩余油。

差異性在于，微氣泡驅屬物理發泡，微小氣泡從初期至末期，氣泡無阻力等量穿過油水界面，且泡徑不受影響，小孔道進入較大孔隙，在滲流壓差的作用下，釋放大量微氣泡，微小氣泡在大孔隙中聚并后形成大氣泡，可有效封堵孔喉，擴大波及體積，且氣泡形態保持時間長，依靠氣體彈性能量有效驅動剩余油優勢明顯；而空氣泡沫驅屬化學藥劑發泡，室內實驗表明，泡沫調剖在前期擴大波及體積尤為突出，后期氣體超覆作用驅替低滲層擴大波及體積占主導作用，但由于泡沫存在消泡問題，泡沫合并后易形成連續型氣段塞，易在主流道內氣竄，分裂后的氣泡，膜內化學劑濃度迅速降低，吸附作用減弱，驅油機理大打折扣（表2）。

表2 微氣泡驅與空氣泡沫驅微觀技術機理對比表

2 兩種氣驅動態驅替差異性分析

2.1 驅替運移規律

微氣泡驅從測試2 口典型井吸液、吸氣剖面看（圖1），縱向上，小層吸液與吸氣呈正相關，即吸液與吸氣同時進入且吸液、吸氣比例相當，同時儲層物性與吸液、吸氣比例也呈正相關，物性較好的層段吸液、吸氣比例相對較大，說明微氣泡體系是以水為連續相，能以分散的形態進入低滲孔隙內，能逐級進入不同滲流阻力孔隙空間，進而依靠微氣泡的彈性能量，在油層縱向上實現了自適應的流度比調控，擴大波及體積、驅替剩余油。測試成果與技術機理相符，因此，在技術政策上采取低氣液比的調整思路，以實現各小層儲量的動用程度。

圖1 微氣泡驅2 口典型井測試吸液、吸氣剖面成果圖

而空氣泡沫驅從測試2 口典型井吸液、吸氣剖面看（圖2），吸液與吸氣呈負相關，即油層底部以吸液為主，吸液比例達70.00%左右，油層頂部以吸氣為主，吸氣比例達80.00%左右，說明泡沫液優先封堵底部高滲突進層，氣體受超覆作用有效驅替了頂部低滲層段剩余油，擴大波及體積，測試成果與技術驅替作用機理相符，因此，在技術政策上采取高氣液比的調整思路，以提高氣體對低滲層的儲量動用程度。

圖2 空氣泡沫驅2 口典型井測試吸液、吸氣剖面成果圖

2.2 剖面改善效果

從微氣泡驅典型井注入前后近兩年剖面改善效果形態對比圖看（圖3），注入微氣泡后采取低氣液比（1.0∶3.0）的注入政策，吸水形態顯示原水驅階段油層頂部強吸水層段逐步變均勻，油層中部及底部弱吸水層段吸水比例逐步增加且吸水形態變均勻，縱向各層吸氣比例與吸液比例呈正相關。說明微氣泡驅后縱向上實現了自適應的流度比調控，擴大了波及體積。因此，微氣泡驅低氣液比的技術政策有效改善了剖面吸水狀況，實現了各小層的均勻驅替。

圖3 微氣泡驅典型井注入前后剖面改善效果形態對比圖

而從空氣泡沫驅典型井注入前后近五年剖面改善效果形態對比圖看（圖4），注入空氣泡沫后前期采取低氣液比（1.5∶1.0）的注入政策建立驅替系統，吸水形態顯示剖面尖峰狀吸水形態變均勻且維持達三年以上，說明前期以泡沫液發揮封堵高滲層作用為主，五年后吸水形態有逐步下移特征，注氣剖面測試縱向吸液比例以油層底部強吸水為主，而油層頂部則以吸氣為主，說明隨著累計注氣量的增加，氣驅發揮主導作用。此時采取高氣液比（3.0∶1.0）調整思路可進一步提高頂部低滲儲量的動用程度。

圖4 空氣泡沫驅典型井注入前后剖面改善效果形態對比圖

通過對比兩種氣驅氣水運移規律和注入后改善剖面的效果，綜合分析認為微氣泡驅和空氣泡沫驅改善驅替效果顯著，但在驅替特征和改善效果上存在較大差異，微氣泡驅技術注重各小層逐級均勻驅替，小氣液比的技術政策能夠較好的改善驅替效果，技術政策適應性較好，而空氣泡沫驅注重泡沫液對高滲層封堵和氣體對低滲層的補能驅替動用，因此，注入前期泡沫封堵效果占主導，采取低氣液比技術政策優先封堵高滲層，隨著注入量增加，逐步上調氣液比，不斷發揮氣驅的主導作用，進而擴大波及體積，提升試驗效果。

3 技術政策調整對策

3.1 適時動態調控，不斷合理技術政策

微氣泡注入后突出小氣量、大液量、低氣液比調整思路，單井日注液量在22～28 m3，單井日注氣量在9～11 m3，氣液比保持在1.0∶2.7～1.0∶3.0，注入2 個月后見效，油井見效率達82.1%，已有效1 年且持續見效中，綜合含水率由67.4%下降到63.1%，階段遞減由注入前的16.80%下降到5.20%，含水率上升率由1.30%下降到-3.60%，降水增油效果顯著。說明微氣泡驅低氣液比的技術政策適應性較好。

空氣泡沫注入初期，主要是以泡沫液封堵水驅高滲層段作用為主，因此，以快速補充地層能量、建立驅替系統為目的，加大泡沫液的注入量，充分發揮泡沫液封堵原水驅高滲帶突進的優勢通道，通過突出大氣量、大液量、低氣液比調整思路，即氣液比保持在1.2∶1.0～1.5∶1.0，氣液折合注采比保持在2.00～2.50，地層能量快速上升，由107.7%上升到119.8%，油井大面積見效，以凈增油為主，年對年階段遞減由19.47%下降到4.41%，年對年含水率上升率由10.31%下降到2.82%；中后期主要為氣驅發揮主導作用，通過大氣量、低液量、高氣液比調整，單井日注氣量保持在30 m3左右，單井日注液量由25～30 m3下調到10～12 m3，即氣液比提高到2.5∶1.0～3.5∶1.0，注采比由1.86 下調到1.65，地層能量保持水平在120%左右，調整后年對年遞減由15.72%下降到7.79%，年對年含水率上升率由5.95%下降到-2.96%，降水效果顯著提升。通過礦場試驗效果總結，形成了空氣泡沫驅不同開發階段合理技術政策調整參數表（表3）。

表3 空氣泡沫驅不同開發階段技術政策調整參數表

3.2 氣驅分注試驗，提高縱向動用程度

隨著注入時間延長，針對微氣泡驅部分井組縱向驅替不均、吸液下移及存在高滲層強吸的問題，在微氣泡驅開展分注試驗4 井組，分注后，層間矛盾緩解，原強吸水的1 號層吸液比例由38.46%減小到13.05%，吸液強度由2.03 m3/（d·m）減小到0.57 m3/（d·m），原弱吸水的2 號層吸液比例由20.92%提高到47.25%，吸液強度由1.32 m3/（d·m）增加到2.45 m3/（d·m）（表4），縱向吸氣與吸液比例相當。說明分注后剖面驅替明顯改善，實現了各小層的流度比調控，提高了低滲層的動用程度，同時井組產量回升，含水率下降。

表4 微氣泡驅典型分注井前后吸液、吸氣變化對比表

3.3 微球驅與空氣泡沫驅組合試驗，擴大側向波及體積

針對空氣泡沫驅氣驅前緣單向突進明顯、側向波及窄的井組，為防止過早氣竄，開展微球驅與空氣泡沫驅的技術組合，進一步封堵高滲層段，擴大側向波及體積，開展微球調驅4 井組，由注入井連續可對比井試井資料顯示，注入微球后裂縫半長由注前的258 m 下降至162 m 到目前的145 m，探測半徑由420 m 擴大到585 m 到目前的635 m（表5），說明高滲通道得到封堵，側向波及體積增大。同時根據前后測試示蹤劑結果看，平面水驅由主向向側向轉變，調驅效果明顯，井組含水率由79.4%下降到77.8%，油井見效率63.6%，其中5 口高液量井以降液降水為主，2 口低產井以提液增產為主，達到了均衡平面采液控水的目的。

表5 微球驅與空氣泡沫驅組合試驗前后對比表

4 結論及認識

（1）微氣泡驅與空氣泡沫驅都有擴大波及體積及提高驅油效率雙重作用，微氣泡驅屬物理發泡，在滲流壓差的作用下，依靠微氣泡聚集形成的氣體彈性能量有效驅動剩余油；空氣泡沫驅屬化學藥劑發泡，泡沫液前期以封堵高滲帶為主，后期氣體超覆作用驅替低滲層占主導作用。

（2）微氣泡驅縱向上小層吸液與吸氣呈正相關，儲層物性與吸液、吸氣比例也呈正相關，說明微氣泡依靠彈性能量能逐級進入不同滲流阻力孔隙空間，實現自適應的流度比調控，擴大波及體積；而空氣泡沫驅縱向上吸液與吸氣呈負相關，即油層底部以吸液為主，油層頂部以吸氣為主，說明泡沫液優先封堵底部高滲突進層，氣體受超覆作用有效驅替了頂部低滲層段剩余油，擴大波及體積。

（3）根據兩種氣驅機理及注氣剖面兩相流運移規律，認為微氣泡驅技術政策上采取低氣液比的調整思路，氣液比保持在1.0∶3.0，以實現各小層儲量的動用程度；而空氣泡沫驅注入初期，以泡沫液封堵水驅高滲層段作用為主，應堅持低氣液比調整思路，即氣液比保持在1.2∶1.0～1.5∶1.0，中后期以氣驅發揮主導作用為主，應堅持高氣液比調整，氣液比保持在2.5∶1.0～3.5∶1.0。

（4）特低滲油藏受儲層非均質性影響，隨著注入時間延長，容易出現縱向氣驅不均以及平面氣體前緣單向突進，導致氣竄及效果變差，因此，配套攻關開展分層注氣、與微球驅技術聯作等多種技術組合的方式能夠進一步改善驅替，提升試驗效果。