王杰祥，任文龍，王騰飛，夏金娜，韓 蕾

(中國石油大學(xué)，山東 青島 266580)

引 言

稠油熱采井的主要開發(fā)方式是蒸汽吞吐，但隨著生產(chǎn)周期的增加，汽油比下降，邊水入侵嚴(yán)重，常規(guī)蒸汽吞吐技術(shù)效果較差[1]。國內(nèi)外研究表明，蒸汽吞吐的同時，注入高溫泡沫體系可使蒸汽的波及系數(shù)和驅(qū)替效率顯著提高[2]。其原理是通過加入一定比例的發(fā)泡劑和氮氣，在地層氣、水竄流孔道中產(chǎn)生高強度的泡沫，增大流體阻力，封堵高滲透層或大孔道，有效地迫使蒸汽轉(zhuǎn)向低滲層、低滲段、低滲帶等未驅(qū)替帶，提高波及面積，改善油藏開發(fā)效果[3]。此外，發(fā)泡劑還具有表面活性劑的性質(zhì)，可以改善巖石潤濕性，降低油水界面張力，提高驅(qū)油效率[4]。中原油田胡12塊屬邊水活躍油藏，蒸汽吞吐后期地層含水率上升較快，蒸汽吞吐效果較差。為此，針對該區(qū)塊開展了伴蒸汽注氮氣泡沫抑制邊水的室內(nèi)實驗研究。

1 發(fā)泡劑性能評價

1.1 發(fā)泡劑靜態(tài)性能評價

發(fā)泡劑靜態(tài)性能評價的主要參數(shù)是泡沫高度和泡沫半衰期。泡沫高度反映發(fā)泡劑的起泡程度;泡沫半衰期定義為泡沫體積縮減為初始體積一半所用的時間，反映泡沫穩(wěn)定性的好壞[5]。

選用發(fā)泡性能良好的烷基苯磺酸鹽類耐高溫發(fā)泡劑[6]，在30℃溫度下，利用傾倒法對不同濃度的發(fā)泡劑進(jìn)行泡沫起泡性能和穩(wěn)定性測試[7]。圖1為不同發(fā)泡劑濃度對泡沫半衰期和泡沫高度的影響曲線。從圖1可以看出:泡沫半衰期和泡沫高度隨發(fā)泡劑濃度變化趨勢是先增大，后趨于平穩(wěn)，而后減少，發(fā)泡劑最佳濃度范圍為0.4% ～0.6%，半衰期最高可達(dá)到220 min。

圖1 不同發(fā)泡劑濃度對泡沫半衰期和泡沫高度影響曲線

1.2 發(fā)泡劑動態(tài)性能評價

發(fā)泡劑動態(tài)性能評價的主要參數(shù)是阻力因子，阻力因子定義為工作壓差與實際壓差的比值，反映發(fā)泡劑實際封堵能力的大小[8]。

實驗儀器包括?2.5 cm×60 cm的耐高溫填砂管、恒溫箱、精度為0.01 mL/min的平流泵、中間容器、回壓閥、壓力表。

用60～70目石英砂填出滲透率為0.8 μm2、孔隙度為28.57%的巖樣，抽真空，飽和水，分別在50、100、150、200℃，流量為 1 mL/min 條件下，測定基礎(chǔ)壓差，選用發(fā)泡劑濃度為0.5%，與空氣體積比按1∶1混注，注入速度為1 mL/min，利用平流泵和壓力表測定填砂管模型兩端的流量和壓差[9]。

圖2為不同溫度下的泡沫阻力因子變化曲線。由圖2可以看出:泡沫阻力因子隨著溫度升高而降低。當(dāng)油層溫度高于200℃時，阻力因子大于45，具有較好的高溫封堵性能。

圖2 不同溫度下的泡沫阻力因子變化曲線

2 氮氣泡沫抑制邊水效果分析

2.1 實驗方法

實驗儀器包括?2.5 cm×?60 cm的耐高溫填砂管、恒溫箱、精度為0.01 mL/min的平流泵、中間容器、回壓閥、壓力表、蒸汽發(fā)生器、氮氣氣瓶。

用60～70目石英砂填出滲透率為5.25 μm2、孔隙度為32.04%的巖樣，抽真空、飽和水，飽和油，控制蒸汽發(fā)生器流量為3 mL/min，蒸汽溫度為250℃，恒溫箱溫度控制在50℃，模擬地層溫度。向填砂管模型中注入蒸汽15 min，利用平流泵和壓力表測定填砂管模型兩端的流量和壓差。關(guān)閉注入端，悶井5 min，然后放噴生產(chǎn)，記錄產(chǎn)油量與產(chǎn)水量，計算原油采出程度與周期綜合含水[9]。當(dāng)邊水水竄、周期綜合含水急劇升高時，轉(zhuǎn)注氮氣泡沫，然后繼續(xù)蒸汽吞吐，重復(fù)此過程直至周期綜合含水達(dá)98%[10]。

2.2 實驗結(jié)果

圖3為不同含水率時注入氮氣泡沫的產(chǎn)油率與生產(chǎn)周期關(guān)系曲線(邊水能量為2 MPa)。從圖3可以看出，隨著生產(chǎn)周期的增加，產(chǎn)油率急劇減小，第4周期時，周期含水率已達(dá)到90%以上，注入氮氣泡沫以后，產(chǎn)油率均有不同程度的增加，隨著剩余油飽和度的減少，產(chǎn)油率逐漸下降。

圖3 不同含水率時注入氮氣泡沫的產(chǎn)油率與生產(chǎn)周期關(guān)系曲線

圖4為不同含水率時注入氮氣泡沫的原油采出程度與生產(chǎn)周期關(guān)系曲線(邊水能量為2 MPa)。從圖4可以看出，隨著生產(chǎn)周期的增加，原油采出程度不斷增加，當(dāng)生產(chǎn)周期達(dá)到第5周期以后，增幅趨于平緩。含水率為70%時注入氮氣泡沫與未注入氮氣泡沫相比，采出程度增加15%以上。說明在水淹程度較低時注入氮氣泡沫，原油采出程度最高。

圖4 不同含水率時注入氮氣泡沫的原油采出程度與生產(chǎn)周期關(guān)系曲線

圖5為不同邊水能量下注入氮氣泡沫的產(chǎn)油率與生產(chǎn)周期關(guān)系曲線(含水率70%開始注氮氣泡沫)。從圖5可以看出，邊水能量較高時，最初的產(chǎn)油率較高，但見水早，含水率上升快，隨著氮氣泡沫的注入，產(chǎn)油率比邊水能量較低情況上升明顯，隨著生產(chǎn)周期不斷增加，剩余油飽和度不斷減少，產(chǎn)油率逐漸降低。

圖5 不同邊水能量下注入氮氣泡沫的產(chǎn)油率與生產(chǎn)周期關(guān)系曲線

圖6 不同邊水能量下注入氮氣泡沫的原油采出程度與生產(chǎn)周期關(guān)系曲線

圖6為不同邊水能量下注入氮氣泡沫的原油采出程度與生產(chǎn)周期關(guān)系曲線(含水率70%開始注氮氣泡沫)。從圖6可以看出，隨著生產(chǎn)周期的增加，原油采出程度不斷增加，當(dāng)生產(chǎn)周期達(dá)到第5周期以后，增幅趨于平緩。邊水能量越高，采出程度越低。在邊水能量為6 MPa條件下，注入氮氣泡沫與未注入氮氣泡沫相比，采出程度增加10%以上。說明氮氣泡沫在邊水能量較強的情況下也能發(fā)揮較好的封堵效果。

3 結(jié)論

(1)發(fā)泡劑性能評價表明，發(fā)泡劑濃度不是越大越好，最佳濃度范圍為0.4% ～0.6%。

(2)稠油熱采井注蒸汽時實施氮氣泡沫調(diào)剖工藝，能夠有效地擴大蒸汽波及體積，封堵邊水水竄通道，在邊水能量較強情況下，原油采出程度也能提高10%以上，為邊水活躍的稠油熱采井開發(fā)提供了一種有效方法。

[1]徐家年，馮國慶，任曉，等.超稠油油藏蒸汽吞吐穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)對策研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報，2007，29(10):5.

[2]宮俊峰，曹嫣鑌，唐培忠，等.高溫復(fù)合泡沫體系提高勝利油田稠油熱采開發(fā)效果[J].石油勘探與開發(fā)，2006，33(2):92 －96.

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[4]王其偉，郭平，周國華，等.泡沫體系封堵性能影響因素實驗研究[J]. 特種油氣藏，2003，10(6):3.

[5]王軍志.高溫高壓條件下DP－4泡沫劑的穩(wěn)定性能評價[J]. 油氣地質(zhì)與采收率，2009，16(1):1.

[6]王其偉，周國華，李向良，等.泡沫穩(wěn)定性改進(jìn)劑研究[J]. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2003，22(6):3.

[7]王繼剛，劉慶旺，段勇.新型控水竄泡沫劑的室內(nèi)研制與評價[J]. 鉆井液與完井液，2007，24(5):54.

[8]畢長會，召清，王書林，等.稠油熱采井氮氣泡沫調(diào)剖技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程，2008，22(6):62.

[9]劉慧卿，楚圣臣，許衛(wèi)國.蒸汽吞吐井合理燜井時間的理論依據(jù)[J]. 石油鉆采工藝，2004，26(2):1.

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