春光油田氮氣泡沫堵水技術可行性實驗研究

曹 健

(中國石化河南油田分公司新疆勘探開發中心, 新疆焉耆 841100)

春光油田氮氣泡沫堵水技術可行性實驗研究

曹 健

(中國石化河南油田分公司新疆勘探開發中心, 新疆焉耆 841100)

對邊水油藏而言，邊水一方面是驅油動力，同時在高采油速度下，邊水會沿低壓帶突入生產井區，造成邊水波及體積系數低、油井水淹、高含水等問題，從而影響整體區塊的采出程度。為此實驗應用了氮氣泡沫堵水技術。通過室內實驗研究，評價出適宜于春光油田的氮氣泡沫堵水配方體系，其成膠時間可調，封堵效率達90%以上，并取得了較好的現場應用效果。

春光油田;氮氣泡沫; 堵水技術;封堵效率

春光油田為邊水驅動的高孔、高滲油藏，具有埋藏淺、膠結疏松、砂體分部零散、面積及儲量小等特點，目前共有稀油井79口。隨著進一步的開發及邊水的逐步推進，見水油井達41口，其中含水60%以上的油井有18口。根據春光油田現場情況，認為氮氣泡沫堵水技術適合春光油田的開發需要。泡沫體系構成主要包括氣體和基液。泡沫流體具有諸如摩阻低、密度低、濾失低、返排能力強、對儲層傷害小等優點，而且泡沫對高滲層有封堵作用，對低滲層有增大波及體積的效果，即“堵大不堵小”。同時，泡沫具有遇水穩定、遇油穩定性變差的特點，目前，泡沫流體在石油工業應用廣泛，逐漸形成了泡沫流體增產系列技術。

1 泡沫體系的優選[1-3]

1.1 起泡劑的評價及篩選

起泡劑最重要的性能就是泡沫性能。運用Waring Blender法，對綜合發泡能力較強的31626、CX-1、GM-81三種發泡劑進行評價，其發泡性能(發泡體積、半衰期)見表1。

表1 不同質量分數下的起泡劑發泡體積和半衰期情況

實驗結果表明31626、CX-1發泡劑在低質量分數下隨著質量分數的提高綜合發泡能力增強，當質量分數高于0.3%后，其綜合發泡能力平穩。而GM-81發泡劑在低質量分數下表現出較強的綜合發泡能力，質量分數變化對其發泡性能沒有明顯影響。因此，優選GM-81為發泡劑，其質量分數為0.5%。

1.2 穩泡劑的評價及篩選

1.2.1 穩泡劑的評價

常用的增黏性穩泡劑有CMC、BXN、膠體等，選擇PHAM、耐鹽型聚合物X-1、X-2作為穩泡劑，在室溫下，改變穩泡劑的種類和加量，對其穩泡性能(發泡體積、半衰期)進行測定。結果表明PHAM、耐鹽型聚合物X-1、X-2的穩泡效果相當，且對起泡劑的影響規律相似，隨加量的增加，起泡體積有不同程度的減小，因此，繼續對三種穩泡劑進行抗溫、溫、抗鹽實驗。

1.2.2 溫度對穩泡劑黏度的影響

在25～80℃取6個點，測定濃度為1 500 mg/L穩泡劑的黏度的變化情況，從圖1可以看出，溫度對穩泡劑黏度的影響規律相似，隨著溫度的增加，PHAM、耐鹽型聚合物X-1、X-2的黏度有不同程度的減小，而當溫度升至70℃時，HPAM和X-1的抗溫性能都強于X-2。

圖1 溫度對不同穩泡劑黏度的影響

1.2.3 鹽對穩泡劑黏度的影響

因為地層水普遍具有較高礦化度，所以用于驅油的化學劑應具備一定的抗鹽性。通過配制1 500 mg/L濃度的穩泡劑溶液，分別進行抗鹽實驗，具體情況見圖2，從中可看出，X-2和X-1的抗鹽性能優于HPAM。

圖2 鹽對不同穩泡劑黏度的影響結果

結合春光油田油藏的溫度條件(50℃)及實驗結果綜合評價，優選X-2作為穩泡劑，優選質量分數為0.2%。

2 礦化度對泡沫體系影響評價

泡沫體系在應用過程中必定受到地層環境條件(溫度、地層水礦化度)的影響，春光油田油藏溫度較低，但礦化度高(10×104mg/L)。根據優選出的泡沫體系(0.2%X-2+0.5%GM-1)，對其在不同礦化度條件下的發泡性能進行評價(表2)。

表2 不同礦化度的模擬地層水對泡沫劑的起泡能力影響

從表2可以看出，礦化度對泡沫劑的綜合起泡能力影響顯著，但在低礦化度的情況下，泡沫劑的綜合起泡能力非常強。因此，結合春光油田實際生產條件，使用礦化度低的清水配制泡沫堵劑。其配方為：清水+0.5% GM-81起泡劑+ 0.2% X-2 穩泡劑。

3 氮氣泡沫堵水劑封堵性實驗[4-5]

實驗流程見圖3，每分鐘采集5個壓力數據，根據前邊的實驗結果，選擇注泡沫的氣液體系比為1∶1，回壓閥壓力設置為5 MPa，使出口壓力情況更接近油藏條件。

圖3 氮氣泡沫堵水劑封堵性實驗流程圖

實驗步驟如下：①水測滲透率；②注入氮氣泡沫堵劑；③后續水驅。

封堵率的計算公式：

式中:K為封堵率；K1、K2為注入泡沫堵劑前后多孔介質的滲透率，10-3μm2

從實驗結果(表3)可以看出，泡沫體系對巖心的封堵效率達90%以上。

4 現場應用

近兩年共進行了3口井的氮氣泡沫堵水試驗，增油效果明顯(表4)，證實了該技術對春光油田提高采收率有較好的作用。

表3 氮氣泡沫堵水劑的封堵率

表4 氮氣泡沫堵水現場應用效果

5 結論與建議

(1)對系列起泡劑、穩泡劑進行了評價，評選出了綜合起泡能力強的泡沫液體系：0.5% GM-81+ 0.2% X-2；評價了泡沫體系的封堵性能，其封堵效率可達90%以上。

(2)針對高礦化度對發泡體系性能影響大的特點，結合春光油田的生產特點，提出以清水配制并在注入泡沫液前注入一定量的穩泡劑溶液進行隔離。

(3)評選出了適宜于春光油田的聚合物凝膠堵水配方體系，成膠時間可調，封堵效率達90%以上。

(4)穩泡劑對泡沫體系的穩定性影響最大，有必要對泡沫劑中的穩泡劑進行進一步的篩選和評價，以便找到在高礦化度條件下發泡能力強的泡沫體系。

[1] 楊成生.氮氣泡沫堵水在油田的應用研究[J].新疆化工,2010，(3)：27-31.

[2] 王佩華.泡沫堵水調剖技術綜述[J].鉆采工藝,2000，23(2):60-61.

[3] 李治龍,錢武鼎.我國油田泡沫流體應用綜述[J].石油鉆采工藝,1993，15(3):88-94.

[4] 龐占喜,程林松,陳月飛,等.常規稠油底水油藏氮氣泡沫控制水錐技術研究[J].石油學報,2007，28(4):99-103.

[5] 劉暉,李翔,徐國瑞,等.海上油田泡沫堵水技術研究與應用[J].海洋石油,2012，32(2):59-63.

編輯：劉洪樹

1673-8217(2015)02-0140-03

2014-09-28

曹健，工程師，1982年生，2005年畢業于西南石油大學石油工程專業，現從事計劃經營管理工作。

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