郭光范

承德石油高等?？茖W(xué)校石油工程系，河北承德 067000

我國海上油田稠油資源比較豐富，目前，在我國近海油氣資源中，稠油儲量占70%以上。對于常規(guī)稠油來說，主要采用強采強注的開發(fā)方式，由于稠油油藏非均質(zhì)性嚴(yán)重，原油黏度高，使其綜合含水率上升快，增加了油田開發(fā)難度和開采成本，因此尋求一種能夠保持油田高效生產(chǎn)的技術(shù)，已經(jīng)成為開發(fā)面臨的主要課題[1]。泡沫復(fù)合驅(qū)體系由起泡劑、穩(wěn)定劑和氣體組成，由于該體系具有選擇性封堵作用[2-4]，在多孔介質(zhì)運移過程中視黏度遠(yuǎn)大于其他驅(qū)替介質(zhì)的黏度，在提高采收率技術(shù)研究中越來越受到關(guān)注[3]。利用泡沫在地層中流動過程中表現(xiàn)出的高彈性能顯著降低驅(qū)動流體的流度，通過表面活性劑的乳化降黏作用[5-8]在提高波及效率的同時，大幅降低油水之間的界面張力，提高驅(qū)油效率[9-16]。筆者通過試驗篩選出了合適的起泡劑和穩(wěn)定劑，并采用N2作為起泡氣體，在高滲透稠油油藏條件下評價了氮氣泡沫復(fù)合驅(qū)的驅(qū)油效果。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

起泡劑：十二烷基磺酸鈉(SDS-1)、十二烷基硫酸鈉(SDS-2)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、聚乙二醇辛基苯基醚(OP-10)，承德福鑫化工商貿(mào)有限公司；石油磺酸鈉(PS)，河北省辛集市泰達(dá)石化有限公司；XM-3B、XM-3C，成都欣明化工有限公司。

穩(wěn)泡劑：羥丙基胍膠，鄭州萬博化工產(chǎn)品有限公司；部分水解聚丙稀酰胺(HPAM)，相對分子質(zhì)量1 400萬，水解度25%，自制；疏水締合聚合物HAPAM(疏水單體十六烷基二甲基烯丙基氯化銨)，相對分子質(zhì)量700萬，水解度25%，自制；中黏羧甲基纖維素(CMC)，任丘市宇興化工有限公司。

注入水為模擬渤海油田混配水，礦化度為9 374.13 mg/L，離子組成(單位mg/L)為：Na++K+3 091.96，Ca2+276.17，Mg2+158.68，CO32-14.21，HCO3-311.48，SO42-85.29，Cl-5 436.34。

原油：由SZ36-1平臺獲得的脫氣原油，密度為0.95 g/cm3，在油藏溫度(65 ℃)條件下用柴油稀釋到所需的黏度。

1.2 實驗儀器及設(shè)備

電子天平，量程20～3 000 g，精度0.01 g，上海精科公司；恒溫水浴鍋，恒溫范圍20～100 ℃，精度±2 ℃，上海光地儀器設(shè)備有限公司；變頻高速攪拌機，轉(zhuǎn)速3 000～12 000 r/min，山東美科儀器有限公司；懸臂恒速強力攪拌器，轉(zhuǎn)速50～500 r/min，江蘇江陰保利科研器材有限公司；填砂管φ2.5 cm×50 cm，海安縣石油科研儀器有限公司；泡沫驅(qū)油實驗裝置，揚州華寶石油儀器有限公司；秒表，精度0.1 s。

2 氮氣泡沫復(fù)合驅(qū)配方的優(yōu)選

2.1 起泡劑的優(yōu)選

2.1.1 起泡劑的泡沫性能

用混配水將SDS-1、SDS-2、SDBS、PS、XM-3B、XM-3C、OP-10等7種起泡劑分別配制成250 L 質(zhì)量濃度為10 g/L的溶液，然后加混配水稀釋至溶液的質(zhì)量濃度分別為1 000，2 000，4 000，6 000，8 000 mg/L。將配制好的起泡劑溶液倒入高攪杯中，在高速(6 000 r/min)條件下攪拌2 min后停止，將生成的泡沫液倒入1 000 mL量筒中，泡沫穩(wěn)定后記下泡沫的初始體積，并開始計時，當(dāng)泡沫體積減少一半時再次記錄時間，記錄半衰期，試驗溫度為65 ℃，結(jié)果見圖1和圖2。

圖1 不同起泡劑在不同濃度下的起泡量

圖2 不同起泡劑在不同濃度下的半衰期

由圖1和圖2可以看出，起泡劑的起泡體積和穩(wěn)定性隨濃度的增加而增加，當(dāng)起泡劑的質(zhì)量濃度超過2 000 mg/L時，起泡體積趨于穩(wěn)定，穩(wěn)泡時間接近最大穩(wěn)泡時間。起泡劑XM-3C的起泡效果最好。在不影響起泡劑的起泡性能和節(jié)約成本的前提下，選取質(zhì)量濃度為2 000 mg/L的XM-3C進行試驗。

2.1.2 起泡劑與原油的界面張力

用混配水中將7種不同的起泡劑分別配制成質(zhì)量濃度為2 000 mg/L的溶液，在溫度為65 ℃的條件下，采用旋滴界面張力儀測試原油(黏度75.3 mPa·s)與起泡劑溶液的界面張力，結(jié)果見表1。

表1 不同起泡劑與原油的界面張力

由表1可以看出，不同起泡劑的泡沫液與原油的界面張力達(dá)到10-2數(shù)量級?；撬猁}PS的油水界面張力最小，XM-3C的油水界面張力次之，兩者的油水界面張力值非常接近。

2.2 穩(wěn)泡劑的優(yōu)選

根據(jù)上述實驗結(jié)果，綜合考慮選用XM-3C作為起泡劑，質(zhì)量濃度為2 000 mg/L。在質(zhì)量濃度為2 000 mg/L的 XM-3C泡沫液中分別添加羥丙基胍膠、HPAM、疏水締合聚合物HAPAM和中黏CMC等穩(wěn)泡劑，穩(wěn)泡劑的質(zhì)量濃度分別為900，1 200，1 500，1 800，2 200 mg/L，在溫度為65 ℃的條件下進行起泡和穩(wěn)泡試驗，結(jié)果見表2。

表2 不同穩(wěn)泡劑的穩(wěn)泡能力

由表2可以看出，隨著穩(wěn)泡劑濃度的增加起泡體積減小，而泡沫穩(wěn)定時間大幅增加。HPAM的起泡體積最大，但泡沫的穩(wěn)定性較差；HAPAM的起泡體積最小，但泡沫穩(wěn)定時間最長，泡沫綜合指數(shù)最大。穩(wěn)泡劑HAPAM的質(zhì)量濃度為1 800 mg/L時，泡沫穩(wěn)定時間接近最大穩(wěn)定時間，而且泡沫綜合指數(shù)最大。因此，從泡沫綜合指數(shù)和成本考慮，優(yōu)選質(zhì)量濃度為1 800 mg/L的HAPAM作為穩(wěn)泡劑。

3 N2泡沫復(fù)合驅(qū)油室內(nèi)試驗研究

3.1 試驗方法

試驗步驟如下:1)采用80～100目和100～120目的石英砂，按照一定的比例混合，填制成滲透率在1 000×10-3～2 000×10-3μm2的填砂管，然后將填制好的填砂管稱重；2)將填砂管抽真空后，以3 mL/min的注入速度飽和模擬混配水，測量孔隙度和水相滲透率；3)在恒溫65 ℃條件下飽和油，至填砂管出口端不出水為止，65 ℃下老化72 h備用；4)按照表3的試驗方案進行驅(qū)油試驗。

表3 驅(qū)油試驗參數(shù)

注：注入量分別為0.1，0.2，0.3，0.4，0.5 PV，氣液體積比分別為1∶1、2∶1、3∶1、4∶1。

3.2 結(jié)果與分析

3.2.1 注入量對復(fù)合驅(qū)采收率的影響

當(dāng)原油的黏度為75.3 mPa·s，氣液體積比在1∶1～4∶1之間變化時，注入N2泡沫量與驅(qū)油效率的關(guān)系見圖3。

圖3 泡沫注入量與采收率的關(guān)系

由圖3可以看出，在不同氣液比條件下，泡沫驅(qū)采收率均隨著N2泡沫注入量的增加而增大，當(dāng)注入量增加至0.4 PV后，泡沫驅(qū)采收率的增幅趨于平緩，驅(qū)油效率接近最大值。在N2泡沫注入量為0.4 PV時，不同氣液比下的泡沫驅(qū)采收率分別為34.98 %、35.72 %、37.12 %和36.35 %?？赡艿脑蚴牵菽瓘?fù)合體系在注入過程中，由于其較高的視黏度，注入壓力隨注入量的增加而增加，泡沫復(fù)合體系的波及體積也隨之增大，當(dāng)注入量達(dá)到一定值后其波及體積增加的程度變小，采收率增加的程度也變小。

3.2.2 氣液比對采收率的影響

從3.2.1的試驗結(jié)果可知，N2泡沫注入量為0.4 PV時，驅(qū)油效率接近最大值，從經(jīng)濟角度考慮，在N2泡沫的注入量為0.4 PV、原油黏度為75.3 mPa·s的條件下進行驅(qū)油試驗，研究氣液比與原油采收率的關(guān)系，結(jié)果見表4。

表4 不同氣液比下的原油采收率

由表4可以看出，隨著氣液比的增加，泡沫驅(qū)的采收率先增加后降低。氣液體積比為3∶1時，泡沫驅(qū)的采收率為37.12 %，采收率達(dá)到最大。當(dāng)氣液比增大到一定值后，形成的泡沫體積較大，在巖心中容易破裂，泡沫調(diào)驅(qū)的作用降低，采收率也隨之降低。

4 結(jié)論

1)根據(jù)起泡劑的泡沫性能、降低油水界面張力的能力以及經(jīng)濟性等，優(yōu)選出復(fù)合泡沫劑，配方為2 000 mg/L XM-3C+1 800 mg/L HAPAM。

2)在不同氣液比條件下，泡沫復(fù)合驅(qū)的采收率均隨著N2泡沫注入量的增加而增大，當(dāng)注入量增加至0.4 PV時，采收率的增幅趨于平穩(wěn)。

3)在N2泡沫的注入量為0.4 PV、原油黏度為75.3 mPa·s的條件下，隨著氣液比的增加，泡沫驅(qū)的采收率先增加后降低。氣液體積比為3∶1時，泡沫驅(qū)的采收率為37.12 %，采收率達(dá)到最大。