甘谷驛采油廠空氣泡沫驅體系篩選與評價

賀永潔，湯穎，張新春，吳仕恩，張建成

（1.西安石油大學化學化工學院，陜西西安710065；2.延長油田股份有限公司甘谷驛采油廠，陜西延安716005）

甘谷驛采油廠空氣泡沫驅體系篩選與評價

賀永潔1，湯穎1，張新春2，吳仕恩2，張建成2

（1.西安石油大學化學化工學院，陜西西安710065；2.延長油田股份有限公司甘谷驛采油廠，陜西延安716005）

甘谷驛采油廠屬“三低”油藏，具有非均質性強、水驅開發難度大，油藏采收率低等特點，為進一步提高油藏采收率，低成本、高調驅能力的空氣泡沫驅成為該油田三采技術的主要研究方向。通過評價實驗，研究在該油藏地層和流體條件下，礦化度、水質、濃度對起泡體積V0和半衰期t50的影響。分別從起泡能力和穩定性方面對起泡劑和穩泡劑體系兩個方面進行篩選和評價，從而篩選出適合油田使用的起泡、穩泡劑，并優選出最佳濃度。

特低滲油藏；空氣泡沫驅；提高采收率

甘谷驛采油廠位于鄂爾多斯盆地東部陜北斜坡中部，主要含油層位為三疊系延長組長6油層組，主要儲層巖性為長石細砂巖和長石砂巖，主要孔隙類型為粒間孔和溶蝕孔，同時局部發育微裂縫［1］。長6油層組儲層孔隙度平均為7.9%，滲透率平均為0.8 mD，油藏溫度為27.25℃［2］，為典型的低孔、超低滲、低溫油藏，其注入水和產出水的水質（見表1）。

目前，甘谷驛采油廠某些油藏開發已進入中后期，含水率高、采出程度高，加上油藏本身的非均質性，導致水竄嚴重，為了進一步提高采收率，需要在油層內采取封堵調剖技術措施?？諝馀菽屘岣卟墒章始夹g，各取空氣驅和泡沫驅的優點，并有機結合起來，利用空氣驅油，泡沫調剖，不僅提高油井產量和采收率還有效的預防空氣單方向突進，造成氣竄，注空氣泡沫開采技術的應用范圍廣泛，對于水驅油藏中后期提高采收率具有應用潛力。該技術近幾年來受到廣泛關注，個別油田還進行了小規模的現場試驗，并取得了很好的開采效果。

表1　注入和產出水水質

1　起泡劑篩選

泡沫是一種不穩定物質體系，不同的用途，對起泡劑的要求不同。油田用的起泡劑一般要求起泡性能好、較好穩定性、配伍性好、成本低。調驅體系的篩選和評價方法有很多，本試驗采用實驗周期短，使用條件受限制較少的Waring Blender法，檢測出反映起泡劑起泡能力的起泡體積能反映體系穩定性的半衰期。由于調剖體系在地層中的調驅能力主要受泡沫的數量（V0）和穩定性（t50）的綜合影響。因此將起泡體積與半衰期的乘積作為起泡劑的泡沫綜合值，用該綜合值來篩選和評價泡沫的起泡劑和穩定劑，其定義式如下［3］：

式中：FC-泡沫綜合值，mL·s；V0-起泡體積，mL；t50-半衰期，s。

1.1耐鹽性評價

泡沫液在地層的驅替過程中，所遇到地層流體的礦化度不斷變化，所以首先需對泡沫液體系的抗鹽能力進行測定。本實驗氯化鈉和氯化鈣對起泡劑性能影響進行了檢測和評價，結果（見圖1、圖2）。對比空氣泡沫的綜合值，BK6A和HD-6起泡劑的抗鹽性較其他起泡劑好，BK6A最佳，下步將對HD-6、BK6A起泡劑的性能繼續評價。

圖1　NaCl濃度對起泡劑泡沫綜合值的影響

圖2　CaCl2濃度對起泡劑泡沫綜合值的影響

1.2水質及配伍性能評價

HD-6和BK6A與注入水和地層水的配伍性（見表2）。

表2　水質對泡沫綜合值的影響（mL·s）

由表2數據分析，不同水質對泡沫的穩定性有較大的影響，從其泡沫綜合值來看兩種起泡劑和注入水、地層水的配伍性良好。由于BK6A起泡劑的泡沫綜合值在各方面都高于HD-6，在后續試驗中以BK6A氣泡劑進行繼續評價。

1.3起泡劑濃度對起泡性能影響

泡沫液體系中，起泡劑的濃度直接影響起泡體積和半衰期，起泡劑濃度的選定除考慮泡沫液的性能外，還需兼顧經濟成本。通過檢測不同濃度下BK6A起泡劑溶液的起泡體積和半衰期，計算綜合起泡能力，繪制濃度、泡沫綜合值曲線，結果（見圖3）。

圖3　泡沫綜合值濃度曲線

由曲線可看出，泡沫綜合值并未隨起泡劑濃度增加而持續增大，當濃度增加到0.5%時到達臨界值，泡沫綜合值隨濃度增加而降低并趨于平穩，因此選定0.5%為BK6A起泡劑的最佳的使用濃度。

2　穩泡劑篩選

本實驗采用0.5%BK6A作為基礎起泡劑，通過添加不同類型的穩泡劑后檢測其起泡體積、半衰期，計算泡沫綜合值進行對比，從而來篩選合適的穩泡劑。

穩泡劑根據其作用方式分為非增粘性穩泡劑和增粘性穩泡劑，試驗檢測添加非增粘性類穩泡劑的起泡劑溶液的穩泡效果，發現穩泡效果均不明顯，故判斷非增粘性穩泡劑對本起泡劑體系的起泡性能影響較小，無明顯穩泡作用。下步主要對增粘性穩泡劑對BK6A起泡劑的穩定效果進行評價、分析。

2.1穩泡劑和濃度評價

將CMC（羧甲基纖維素鈉）、HPAM（部分水解聚丙烯酰胺）、PS-3（聚合物）、HYJ-4（黃原膠）4種聚合物，在0.5%的BK6A加入不同濃度的溶液，在常溫下測定起泡體積和泡沫半衰期，結果（見圖4～圖6）。

圖4　穩泡劑濃度對粘度的影響

從圖4～圖6可看出，CMC隨著濃度的增加，曲線變化幅度不大，表明其不適合作為本泡沫體系的穩泡劑。其余三種穩泡劑效果較明顯，HPAM和HYJ-4效果最佳，在0.2%濃度時，泡沫的半衰期增大到1 000 s上。綜合考慮經濟效益以及穩泡劑對起泡體積和半衰期的影響，繼續對HPAM（部分水解聚丙烯酰胺）和PS-3（聚合物）繼續研究，選擇濃度為0.15%。

圖5　穩泡劑濃度對起泡體積的影響

圖6　穩泡劑濃度對半衰期的影響

2.2抗鹽性效果評價

增粘性穩泡劑在清水中都有優良的增粘性能，但隨著水質礦化度的升高，粘度損失逐漸增大，抗剪切性變差。為此，需根據試驗區的礦化度和溫度條件進行抗鹽性評價，實驗結果（見圖7）。

圖7　CaCl2濃度對聚合物粘度的影響

由圖7可見，PS-3在氯化鈣濃度達500 mg/L時，粘度顯著降低，因此不適合作為本泡沫液體系的穩泡劑。隨氯化鈣濃度增大HPAM聚合物粘度雖有一定程度降低，但相對而言仍優于PS-3，所以體系增粘穩泡劑選定為HPAM聚合物。

2.3HPAM相對分子質量對起泡性能的影響

高分子材料的性能往往受到其聚合度（相對分子質量）的影響，因此檢測了HPAM相對分子質量對起泡性能的影響，結果（見表3）。

起泡體積隨相對分子質量增大而變小，半衰期隨相對分子質量增大而增長。根據各相對分子質量的平均泡沫綜合值，應選取1 000萬左右相對分子質量的HPAM聚合物為最佳。隨著聚合物相對分子質量的越大，半衰期增長，起泡體積逐漸變小。主要是由于大相對分子質量的聚合能更有效的增加溶液的粘度，粘度的增加使泡沫體系更穩定，但隨著粘度的增加起泡過程所要克服的粘滯阻力也增大，故起泡體積隨之變小。

表3　HPAM相對分子質量對泡沫液性能的影響

3　結論

（1）BK6A起泡劑在試驗區水質條件下有優秀的起泡能力，且耐鹽性和配伍性較好，其最佳使用濃度為0.5%。

（2）增粘類聚合物穩泡劑HPAM對本泡沫液體系具有優秀的的穩泡性及配伍性。

（3）在注入水水質條件下，HPAM適宜相對分子質量為500萬～1 000萬，最佳使用濃度為0.15%。

［1］閆鳳平，楊興利，張建成.空氣泡沫驅提高特低滲透油田采收率效果分析［J］.延安大學學報（自然科學版），2008，（4）：58-60.

［2］張新春，楊興利，師曉偉．“三低”油藏空氣泡沫驅低溫氧化可行性研究-以甘谷驛油田唐80區塊為例［J］．巖性油氣藏，2013，（2）：86-91.

［3］李賓飛．氮氣泡沫調驅技術及其適應性研究［D］．東營：中國石油大學（華東），2007．

［4］薛鐵中，杜志平，等．α-烯基磺酸鈉和十六烷基三甲基溴化銨復配體系的泡沫性能［J］．日用化學工業，2008，38（3）：142-146.

［5］宋淵娟，許耀波，曹晶，等．低滲透油藏空氣泡沫復合驅油室內實驗研究［J］．特種油氣藏，2009，16（5）：79-81.

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.02.027

TE357.46

A

1673-5285（2015）02-0101-04

2014-12-01

賀永潔（1975-），陜西省米脂縣人，助理工程師，西安石油大學2013級工程碩士，主要從事油田開發工作。