鄭繼龍，宋志學(xué)，陳 平，張相春，胡 雪，王嘯遠(yuǎn)，趙 軍

(1.中海油能源發(fā)展股份有限公司鉆采工程研究院;2.中海油田服務(wù)股份有限公司鉆井事業(yè)部:天津 300452)

綏中36－1油田位于遼西低凸起中段，面積43.3 km2，原油地質(zhì)儲(chǔ)量2.5 ×108t以上，油田分布范圍廣，埋藏淺，層系多，油層厚，黏度平均為1 478.4 mPa·s，油層厚 50.0～248.5 m，孔隙度28%～35%，滲透率變化較大(30～5 000)×10－3μm2。原油性質(zhì)具有高密度、高黏度、高膠質(zhì)和高瀝青質(zhì)含量，以及低凝固點(diǎn)、低含硫量、低含蠟量等特點(diǎn)。油田全面開發(fā)時(shí)，可通過分層采油和注水工藝減少層間矛盾，提高油田水驅(qū)油效率。

泡沫驅(qū)封堵調(diào)剖能力強(qiáng)、表觀黏度高、可降低油水相對(duì)滲透率、對(duì)油水的封堵具有選擇性，能有效降低N2流度并改善N2在非均質(zhì)油層內(nèi)的流動(dòng)狀況，控制氣體指進(jìn)、降低氣液產(chǎn)量比、推遲氣體的突破時(shí)間，從而大幅提高采收率［1］。泡沫進(jìn)入地層后，首先進(jìn)入高滲透率層，由于泡沫有較高的表觀黏度，且具有遇油消泡、遇水穩(wěn)定、堵大不堵小、堵水不堵油的特性［2］。為此，筆者利用Waring Blender法，采用復(fù)配增效原理［3－7］，研制成一種海上油田N2泡沫驅(qū)油體系，并對(duì)其性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料

油:SZ36－1油田原油，油藏溫度下黏度為1 478.4 mPa·s;水:室內(nèi)配制 SZ36－1油田模擬地層水和注入水，地層水總礦化度9 907.98 mg/L，注入水礦化度 6 556 mg/L，經(jīng) 0.45 μm 微孔濾膜過濾;氣:N2，純度99.9%。

起泡劑AOS，HON － 1103，ABS，NK630，SON －1230，ON －209，SON －1123，HON －1104，SON－1238，AS，均屬于陰離子型表面活性劑，天津市雄冠科技發(fā)展有限公司;穩(wěn)泡劑 WP－1，WP－2，WP －3，WP －4，均屬于陰離子表面活性劑，法國(guó)愛森絮凝劑有限公司。

1.2 儀器

高壓恒壓恒速泵，型號(hào)QX5210－HC－AAH－S，美國(guó)Qiuzix;巖心驅(qū)替試驗(yàn)裝置，揚(yáng)州華寶石油儀器有限公司;填砂管模型，φ25 mm×300 mm，江蘇海安發(fā)達(dá)石油儀器有限公司;泡沫發(fā)生器，揚(yáng)州華寶石油儀器有限公司;Waring攪拌器，美國(guó)威力;布氏黏度計(jì)，Brookfield DV－Ⅱ，轉(zhuǎn)子S00。

1.3 起泡能力和半衰期測(cè)定方法

向量杯中加入200 mL，質(zhì)量分?jǐn)?shù)(下同)0.3%的泡沫體系溶液，高速攪拌3 min;關(guān)閉Waring Blender攪拌器，讀取泡沫體積，表征泡沫體系的起泡能力;紀(jì)錄從泡沫中析出100 mL液體所需的時(shí)間，即為泡沫的半析水期，表征其穩(wěn)定性;Waring Blender攪拌器轉(zhuǎn)速7 500 r/min，實(shí)驗(yàn)溫度25℃。

1.4 靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)方法

配制400 mL 0.5%的泡沫體系溶液;分別取100 g油砂，按油砂與泡沫劑質(zhì)量比為1∶4混合;放入恒溫水浴中恒溫96 h，過濾，測(cè)定泡沫體系的起泡高度和穩(wěn)泡時(shí)間。

1.5 熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

取泡沫體系原液放入烘箱，分別在不同溫度下放置不同時(shí)間，取出，分別配制0.5%的泡沫體系溶液，攪拌后，測(cè)定起泡體積和穩(wěn)泡時(shí)間。

1.6 驅(qū)油性能實(shí)驗(yàn)方法

用石英砂填充φ 25 mm×300 mm的填砂管，儲(chǔ)氣罐、回壓儲(chǔ)氣罐充氣至壓力為3.4 MPa，檢查裝置密閉性;調(diào)節(jié)減壓閥至實(shí)驗(yàn)壓力，待壓力表穩(wěn)定0.5 h后進(jìn)行實(shí)驗(yàn);抽真空，并飽和地層水和實(shí)驗(yàn)用油;用地層水驅(qū)替至含水率98%，計(jì)算水驅(qū)采收率;改為N2泡沫驅(qū)，注入0.2 PV泡沫體系作為前置液，再混合注入N2和泡沫體系2.0 PV，轉(zhuǎn)水驅(qū)至產(chǎn)出液含水率98%，計(jì)算N2泡沫驅(qū)采收率。

2 泡沫體系配方篩選

2.1 起泡劑

對(duì)商家提供的起泡劑進(jìn)行配伍性實(shí)驗(yàn)，從中篩選出5種與地層水配伍性良好的起泡劑，分別命名為BZ－1，BZ－2，BZ－3，BZ－4，BZ－5，通過對(duì)其進(jìn)行起泡能力和穩(wěn)泡能力實(shí)驗(yàn)、靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)可知，BZ－1，BZ－3，BZ－4起泡劑在清水和鹽水中性能均較差，BZ－2在水溶液中的泡沫體積比BZ－5大，但在模擬地層水中的較果遠(yuǎn)小于BZ－5。這是由于BZ－2在模擬地層水中影響起泡劑的有效成分，從而嚴(yán)重影響起泡效果和穩(wěn)泡時(shí)間，而BZ－5起泡劑在水溶液和模擬地層水中均具有較強(qiáng)的起泡能力和較長(zhǎng)的穩(wěn)泡時(shí)間，具有較強(qiáng)的抗鹽能力，且被地層巖石吸附量小，來源廣、價(jià)廉等。因此，推薦起泡劑BZ－5為SZ36－1油田N2泡沫驅(qū)用起泡劑?？疾霣Z－5起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)起泡能力的影響結(jié)果見表1。隨著BZ－5質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，泡沫體積和半衰期均先增加再下降。綜合考慮，起泡劑BZ－5質(zhì)量分?jǐn)?shù)以0.3%為宜。

表1 BZ－5起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)起泡能力的影響

2.2 穩(wěn)泡劑

由于單一起泡劑在油藏溫度壓力條件下，泡沫穩(wěn)定性較差，表觀黏度較低，易發(fā)生氣竄，因此，必須加入穩(wěn)泡劑增加泡沫體系的表觀黏度，提高泡沫體系的穩(wěn)定性和封堵能力［8］。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)用WP－1，WP－2，WP－3，WP－4進(jìn)行溶解時(shí)間實(shí)驗(yàn)、水不溶物實(shí)驗(yàn)、黏濃關(guān)系實(shí)驗(yàn)、黏鹽關(guān)系實(shí)驗(yàn)、黏溫關(guān)系實(shí)驗(yàn)和穩(wěn)泡劑濃度實(shí)驗(yàn)，采用布氏黏度計(jì)，轉(zhuǎn)速6 r/min，實(shí)驗(yàn)溫度80℃，在不同穩(wěn)泡劑濃度下，測(cè)定不同穩(wěn)泡劑的黏度，結(jié)果見表2。隨著穩(wěn)泡劑濃度增加，黏度增加。根據(jù)泡沫體系的綜合性能及現(xiàn)場(chǎng)注入性因素，確定穩(wěn)泡劑WP－1作為助劑，其濃度為500 mg/L。因此，N2泡沫體系FP－1的最佳配方為:500 mg/L穩(wěn)泡劑WP－1+0.3%起泡劑 BZ －5。

表2 不同穩(wěn)泡劑濃度對(duì)黏度的影響

3 性能評(píng)價(jià)

3.1 N2泡沫驅(qū)油體系與地層水的配伍性

采用SZ36－1油田模擬地層水配制N2泡沫體系溶液，考察N2泡沫驅(qū)油體系FP－1與地層水的配伍性，并與常規(guī)起泡劑比較，結(jié)果見表3。多數(shù)起泡劑起泡體積小、半衰期短，有沉淀，泡沫劑體系性能優(yōu)于常規(guī)起泡劑，與地層水具有良好的配伍性，其起泡體積660 mL。

表3 起泡劑與地層水的配伍性

3.2 靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果

泡沫體系受巖石表面性質(zhì)、組成、巖石礦物等因素影響，會(huì)在巖石表面產(chǎn)生吸附［9］。實(shí)驗(yàn)通過評(píng)價(jià)N2泡沫驅(qū)油體系FP－1及起泡劑BZ－5在地層中吸附性能，指導(dǎo)泡沫體系現(xiàn)場(chǎng)用量，結(jié)果見表4。體系FP－1經(jīng)油砂靜態(tài)吸附后，起泡體積和穩(wěn)泡時(shí)間雖減少，但下降不明顯，說明地層吸附對(duì)泡沫體系吸附性能影響較小。

表4 N2泡沫體系FP－1靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.3 耐油性能

泡沫體系具有遇水穩(wěn)定，遇油消泡的特性，原油的存在會(huì)降低泡沫的封堵能力。通過殘余油巖心和飽和水巖心的泡沫體系FP－1注入壓力變化曲線，考察原油對(duì)泡沫體系封堵能力和穩(wěn)定性的影響，結(jié)果見圖1。在飽和水巖心中，隨著泡沫體系的注入，被捕集氣體越來越多，流動(dòng)阻力逐漸增大，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，注入壓力保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。而在殘余油巖心中，由于原油的存在，泡沫體系的穩(wěn)定性變差，不能形成穩(wěn)定的泡沫，封堵能力相對(duì)較弱;隨著巖心中原油不斷被驅(qū)出，含油飽和度逐漸降低，泡沫體系穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)，流動(dòng)阻力增加，注入壓力逐漸升高。表明泡沫體系具有一定的耐油能力。

圖1 殘余油巖心與飽和水巖心注入壓力變化關(guān)系曲線

3.4 驅(qū)油性能

在上述研究工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際油藏條件，對(duì)研制的泡沫體系FP－1進(jìn)行驅(qū)油效果評(píng)價(jià)，結(jié)果見圖2。水驅(qū)后轉(zhuǎn)N2泡沫驅(qū)提高原油的采收率。水驅(qū)后轉(zhuǎn)N2泡沫驅(qū)，采收率從38.2%提高至59.3%，提高了21.1%。N2泡沫驅(qū)中產(chǎn)生的泡沫能進(jìn)入更多的孔隙空間，波及體積更大，采收率提高。

圖2 N2泡沫驅(qū)油采收率曲線

4 結(jié)論

1)油田 N2泡沫體系 FP－1最佳配方為:500 mg/L穩(wěn)泡劑WP－1+0.3%起泡劑BZ-5。

2)N2泡沫體系靜態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，SZ36－1油田N2泡沫驅(qū)油泡沫體系具備良好的起泡、穩(wěn)泡能力，在油藏溫度和礦化度條件下，其穩(wěn)定性、吸附量，均能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

3)N2泡沫驅(qū)動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，SZ36－1油田N2泡沫驅(qū)油泡沫體系FP－1在地層條件下具有良好的選擇封堵性和耐油能力;水驅(qū)和泡沫驅(qū)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，N2泡沫驅(qū)提高采收率21.1%。

［1］張賢松，王其偉，隗合蓮，等.聚合物強(qiáng)化泡沫復(fù)合驅(qū)油體系試驗(yàn)研究［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2006，28(2):137－138，160.

［2］陳平，宋志學(xué)，鄭繼龍，等.QHD32－6油田N2泡沫驅(qū)高溫高壓可視化實(shí)驗(yàn)研究［J］.應(yīng)用科技，2013，40(3):75 －78.

［3］宋志學(xué)，鄭繼龍 ，陳平，等.氮?dú)馀菽瓑哄F起泡劑的篩選與性能評(píng)價(jià)［J］.精細(xì)石油化工進(jìn)展，2013，14(3):5 －7，21.

［4］張樹彪，喬衛(wèi)紅，王紹輝，等.改性木質(zhì)素磺酸鹽與石油磺酸鹽的復(fù)配研究［J］.大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，40(3):297－300.

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

［6］Rosen M J，kunjappu J T.Surfactants and interfacial phenomena［M］.3th ed.New Jersey:John Wiley ＆Sons Inc，2004:379 －410.

［7］張群，裴梅山，張瑾，等.十二烷基硫酸鈉與兩性表面活性劑復(fù)配體系表面性能及影響因素［J］.日用化學(xué)工業(yè)，2006，36(2):69－72.

［8］施德友，楊景利，嚴(yán)新新，等.注氮?dú)馀菽岣卟墒章始夹g(shù)在勝利油田的應(yīng)用［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2005，28(2):47 －49，62.

［9］曹嫣鑌，王秋霞，郭省學(xué)，等.耐高溫高效泡沫體系TH－1的研制及應(yīng)用［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2004，19(3):60－62.