前言

稠油油藏進(jìn)入注蒸汽多輪次吞吐后期，開發(fā)效果變差，表現(xiàn)為周期產(chǎn)油量低、油汽比低、綜合含水高。注入蒸汽波及效率低是造成以上問題的主要原因。地層非均質(zhì)性共同導(dǎo)致蒸汽汽竄嚴(yán)重，注入蒸汽從高滲透帶竄流，富集剩余油的低滲透帶始終沒有得到有效動(dòng)用，這導(dǎo)致多輪次吞吐后期產(chǎn)出液含水增加、效果變差。

伴蒸汽注入高溫泡沫體系可提高注入蒸汽的波及效率和驅(qū)替效率。通過加入高溫泡沫劑和氮?dú)?，在地層孔道中產(chǎn)生泡沫，高強(qiáng)度的泡沫膜使氣相的滲流能力急劇降低，封堵高滲透層或大孔道，有效地抑制了蒸汽進(jìn)入高滲層、高滲段、高滲帶，轉(zhuǎn)向低滲層、低滲段、低滲帶等未驅(qū)替帶，增加了驅(qū)替體積，提高了波及面積，改善油藏開發(fā)效果。

1 .室內(nèi)研究

1.1 高溫復(fù)合泡沫劑的合成

泡沫劑是影響泡沫驅(qū)替效果的核心因素之一。好的泡沫劑應(yīng)具有高阻力因子，低界面張力，低吸附損失，高驅(qū)油效率，低成本，采用泡沫驅(qū)替工藝后必須有較高的投入產(chǎn)出比。勝利油田稠油埋藏深(平均1100m)，注汽壓力在10MPa以上，蒸汽溫度高于300℃，原有的高溫泡沫體系在300℃的阻力因子低于6，無法滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的需要。因此必須研究一種可適用于高溫條件下的泡沫劑。

對(duì)不同類型極性基團(tuán)的發(fā)泡性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定極性基團(tuán)為磺酸基的陰離子表面活性劑的高溫發(fā)泡性能最佳。在此基礎(chǔ)上合成出陰離子性表面活性劑，對(duì)表面活性劑的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過復(fù)配提高體系的界面活性和抗鹽性，最終確定出高溫復(fù)合泡沫體系。

1.2 多孔介質(zhì)條件下泡沫體系影響因素研究

對(duì)影響因素的研究主要通過測(cè)試泡沫高溫半衰期的變化和在管式模型中阻力因子的變化。研究溫度、礦化度、殘余油飽和度、氣液比對(duì)泡沫封堵效率的影響。

FCY泡沫體系存在一個(gè)最佳的溫度作用范圍，過低或過高的溫度對(duì)其在多孔介質(zhì)中的發(fā)泡性能均造成影響。由于研制的FCY高溫泡沫體系具有較大的分子量，過低的溫度不利于其在泡沫液膜上的規(guī)則分布，過高的溫度使分子運(yùn)動(dòng)過于劇烈，泡沫液膜的穩(wěn)定性降低，封堵效率明顯下降。200℃左右該體系具有最佳的封堵調(diào)剖性能。適當(dāng)?shù)牡V化度可以降低泡沫劑分子極性基團(tuán)之間的靜電斥力，增加泡沫的穩(wěn)定性，過高的礦化度尤其是過高的鈣鎂離子濃度，使泡沫劑的極性集團(tuán)附近形成離子團(tuán)簇，大大降低了泡沫劑分子的規(guī)則排布。

對(duì)殘余油飽和度的研究通過高溫可視發(fā)泡試驗(yàn)和阻力因子測(cè)試兩方面進(jìn)行。利用表面張力法測(cè)的FCY泡沫劑臨界膠束濃度為2.4×10-4mol/L。將泡沫體系按不同質(zhì)量比同柴油混合，配成0.5%的溶液，放置在高溫可視發(fā)泡器中，溫度分別設(shè)定為200℃，測(cè)其發(fā)泡量和半衰期。伴隨著柴油含量的增加，泡沫劑的發(fā)泡性能明顯下降，泡沫穩(wěn)定性及半衰期也明顯下降。在高于泡沫劑CMC值的某點(diǎn)，泡沫體系的發(fā)泡性能基本不隨泡沫劑的濃度而變化。當(dāng)泡沫劑濃度高于CMC值的某點(diǎn)，在溶液內(nèi)形成膠束體，非極性柴油溶解在膠束內(nèi)，對(duì)發(fā)泡性能的影響降低，但液膜內(nèi)的非極性柴油對(duì)液膜內(nèi)發(fā)泡劑分子的排布產(chǎn)生影響，降低了其穩(wěn)定性。

通過高溫巖心流動(dòng)裝置研究巖心殘余油飽和度同泡沫阻力因子之間關(guān)系。實(shí)驗(yàn)在非穩(wěn)態(tài)條件下測(cè)封堵壓差同殘余油飽和度之間關(guān)系。實(shí)驗(yàn)溫度200℃，巖心為線性管式模型，飽和勝利油田單家寺油田稠油油樣。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，當(dāng)殘余油飽和度高于20%時(shí)，泡沫體系難于形成較高的封堵壓差，當(dāng)殘余油飽和度低于20%時(shí)，體系的封堵壓差明顯增加，這也在另一方面證明了體系的選擇封堵性。這種特性對(duì)于多輪次吞吐后期稠油油藏顯得尤為重要，殘余油分布在低滲透帶，而泡沫體系在殘油油飽和度低的高滲透帶形成封堵，后續(xù)流體轉(zhuǎn)入驅(qū)替高殘余油的低滲透帶，從而達(dá)到提高采收率的目的。

1.3高溫泡沫體系提高稠油油藏采收率研究

通過二維矩形模型研究高溫泡沫體系提高稠油熱采油藏采收率程度。模型內(nèi)部尺寸為60cm×6cm×1.5cm，模擬油層厚度15m，井間距150m的兩口井，分別為注汽井和生產(chǎn)井，模擬蒸汽連續(xù)注入生產(chǎn)井連續(xù)生產(chǎn)。蒸汽溫度250℃，排量3ml/min，干度70%，泡沫劑注入量1ml/min，氮?dú)馀帕?.2SSL/min，巖心溫度70℃，分別進(jìn)行蒸汽驅(qū)、先蒸汽驅(qū)后高溫泡沫驅(qū)、高溫泡沫驅(qū)。

單純注蒸汽5PV已基本達(dá)到其極限采收率，為45%。伴蒸汽注入高溫復(fù)合泡沫體系后采收率有明顯提高，采收率提高25%，采油速度明顯增加，綜合含水下降20%。對(duì)于泡沫體系無論采用初期伴蒸汽注入還是蒸汽驅(qū)替后期伴蒸汽注入，其最終采收率基本一致。伴蒸汽注入泡沫體系可以有效降低含水，當(dāng)接近其極限采收率時(shí)含水迅速增加，接近99%。

研究不同注入方式對(duì)提高采收率的影響，重點(diǎn)研究氮?dú)夂团菽瓌┓侄巫⑷肱c合注之間差異。注入方式如下，方式一:1PV蒸汽→1PV蒸汽+氮?dú)狻?PV蒸汽，方式二:1PV蒸汽→1PV蒸汽+氮?dú)狻?PV蒸汽+泡沫劑→2PV蒸汽，方式三:1PV蒸汽→1PV蒸汽+氮?dú)?泡沫劑→3PV蒸汽。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，方式三比方式二提高采收率3%，對(duì)應(yīng)注入壓力增長(zhǎng)的幅度更高，兩者均遠(yuǎn)高于單純蒸汽驅(qū)采收率。注入壓力的增長(zhǎng)可理解為泡沫在多孔介質(zhì)中形成強(qiáng)有力的封堵。單純注入氮?dú)饪梢蕴岣卟墒章?，但其幅度非常有限。氮?dú)庥捎谥亓Σ町惖挠绊?，?huì)聚集在矩形模型頂部，起到助排的作用，這也是其提高采收率的主要機(jī)理。高溫條件下由于泡沫劑分子運(yùn)動(dòng)劇烈，在地層中的吸附性和泡沫的穩(wěn)定性均遠(yuǎn)低于常溫狀態(tài)，對(duì)含水飽和度、壓力梯度等多孔介質(zhì)條件下起泡條件要求更加苛刻，因此建議采用混注的方式進(jìn)行注入。

2. 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2007年8月勝利油田采油院在勝利油田草20區(qū)塊、濱南單6東、孤島孤1區(qū)開展單井氮?dú)馀菽{(diào)剖實(shí)驗(yàn)共14井次，10口井為高溫泡沫單井吞吐，4口井為間歇蒸汽驅(qū)封堵汽竄。單井注汽壓力增長(zhǎng)0.5MPa～3.2MPa，單井日增油0.8t/d～12.3t/d，增幅為30%～280%，平均增幅92%。截至2008年5月前，10口生產(chǎn)井累計(jì)增油5³12噸。

GD1-15-X21井本周期措施后注汽壓力增長(zhǎng)2.1MPa，日產(chǎn)油量同上周期相同時(shí)期對(duì)比最高增幅達(dá)到25t/d以上，含水下降14%～17%，到5月15日至已累計(jì)增油1500余噸。

泡沫體系在間歇蒸汽驅(qū)封堵汽竄方面取得顯著的效果。單56-10-X8從2008年7月13日開始，注汽時(shí)連續(xù)5個(gè)周期與鄰近一線5口生產(chǎn)井發(fā)生汽竄，表現(xiàn)為生產(chǎn)井日液、含水和溫度都大幅度上升。2008年11月注汽，剛注入300噸蒸汽，周圍生產(chǎn)井井口溫度大幅度上升，導(dǎo)致無法正常注汽。2008年12月15日注汽時(shí)進(jìn)行氮?dú)馀菽{(diào)剖，注完3600噸蒸汽周圍井日液、日油、含水和溫度沒有任何升高的變化，說明泡沫體系已形成有效封堵，蒸汽沒有沿

高滲透帶快速竄流。

3. 結(jié)論

1.FCY高溫復(fù)合泡沫體系310℃阻力因子達(dá)到20以上，油水界面張力達(dá)到10-2mN/m，可以滿足勝利油田稠油熱采提高采收率的要求。

2.高溫復(fù)合泡沫體系可有效提高稠油熱采油藏采收率，對(duì)于熱采油藏氮?dú)馀菽瓌┗熳⒌男Ч麅?yōu)于氮?dú)馀菽瓌┓謩e段塞注入。

3.無論開發(fā)初期還是吞吐后期注入泡沫體系，其最終采收率是接近的。

參考文獻(xiàn):

[1]廖廣志，李立眾，孔繁華等.常規(guī)泡沫驅(qū)油技術(shù).北京.石油工業(yè)出版社，1999，147～148.

[2]葸雷等.以齊聚副產(chǎn)物制備耐高溫泡沫劑;石油煉制與化工;2002，033(011)49-52

[3]余雪青等.蒸汽驅(qū)用高溫發(fā)泡劑:合成與基本性能;油田化學(xué)，1992，9(1)36-44

[4]肖進(jìn)新，趙振國(guó).表面活性劑應(yīng)用原理.北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2003.15-19

[5]曹嫣鑌等. 伴蒸汽注化學(xué)劑提高采收率的室內(nèi)研究;油氣采收率技術(shù);2000，7(4)，16-19

(作者通訊地址:勝利油田孤島采油廠 山東東營(yíng)257000)