非均质油层空气泡沫驱提高采收率试验研究_图文

1、第36卷第2期2008年3月 石 油 钻 探 技 术P ET RO LEU M D RIL LI NG T ECH N IQ U ESVo l.36,N o.2M ar.,2008收稿日期:20071022;改回日期:20071224基金项目:中国石油化工股份有限责任公司科研项目 空气泡沫调驱提高采收率技术研究 (编号:P06051部分研究成果作者简介:王杰祥(1963 ,男,山东烟台人,1986年毕业于华东石油学院油田开发系,1989获石油大学(北京油气田开发工程专业硕士学位,2002年获石油大学(华东油气田开发工程专业博士学位,教授,主要从事油气田开发的基础理论与现场应用工作。联系电话:(

2、05468392276教授专家专栏非均质油层空气泡沫驱提高采收率试验研究王杰祥1 李 娜1 孙红国1 高海涛2 许万坤1(1 中国石油大学(华东石油工程学院,山东东营 257061;2 中原油田分公司采油工程技术研究院,河南濮阳 457001摘 要:中原油田胡12区块是一主力区块,由于油层非均质性强,导致注水开发后油井含水上升速度快,水淹严重,油藏采收率低。为进一步提高油藏采收率,达到降水稳油的目的,模拟其油层条件,建立了非均质油层模型,以廉价的空气为基础,进行了空气泡沫驱油提高采收率室内试验,主要进行了不同注入方式、不同气液比对采收率影响的试验。试验结果表明,发泡剂、空气交替注入,发泡剂、空

3、气、水交替注入,泡沫、空气交替注入3种注入方式中,泡沫、空气交替注入方式效果最好;气液比在1 13 1范围变化时,最佳气液比为3 1。试验结果证明了空气泡沫驱能大幅度提高胡12区块油藏采收率,适用于高含水、非均质油藏,是一种有前途的三次采油方法。关键词:注空气;注泡沫;驱替试验;提高采收率;胡12区块;中原油田中图分类号:T E357 7 文献标识码:A 文章编号:10010890(200802000403为提高非均质油层采收率,我国油田发展了聚合物驱、三元复合化学驱等提高采收率技术,但由于其成本高等原因,难以推广应用,而空气泡沫驱综合了泡沫驱与空气驱的优点,成本很低,安全可靠,它适用的油藏种

4、类、深度、范围较为广泛,尤其适用于高含水、非均质严重、存在裂缝或大孔道的油藏。国内的中原油田和百色油田均进行过空气泡沫驱现场试验,效果良好,未出现安全事故1-2。气液比、注入方式的优选是空气泡沫驱过程中的关键环节。因此,进行空气泡沫驱油气液比、注入方式的试验研究可为空气泡沫驱矿场试验提供依据。1 空气泡沫驱提高采收率技术原理空气来源广,成本低,但单注空气会产生气窜问题,采收率低1,3。而空气泡沫的低密度与高弹性能显著降低驱动流体的流度,防止空气在高渗水层中的气窜突破。空气泡沫驱技术综合了泡沫驱与空气驱的优点,既能提高波及系数又能提高采收率,其驱油机理主要有:1泡沫首先进入渗透率高的大孔道,随着

5、注入量的增加,逐步形成堵塞,阻止泡沫进一步流入大孔道,使其更多地进入低渗透小孔道,直到泡沫占据整个岩心孔隙,此后驱动流体较均匀地推进,将大、小孔道(即高、低渗透率岩心内的原油全部驱替出来。2起泡剂本身是一种活性很强的阴离子型表面活性剂,能较大幅度地降低油水界面张力,改善岩石表面润湿性,使原来呈束缚状的油通过油水乳化、液膜置换等方式成为可流动的油。3泡沫具有 遇油消泡、遇水稳定 的性能,不消泡时其粘度不降,消泡后粘度降低,从而起到 堵水不堵油 作用,提高驱油效率。4泡沫粘度随剪切速率的增大而减少,在高渗层中粘度大、在低渗层中粘度小,因而泡沫能起到 堵大不堵小 的作用。5空气与原油发生LT O(低

6、温氧化产生烟道气(85%N2、15%CO2,烟道气溶解于原油后,原油体积膨胀,使部分残余油从其滞留的空间 溢出 而形成可采出油,并通过驱替/萃取作用提高采收率。2 试验条件与试验方法中原油田胡12区块的原始地层压力为22 5 M Pa,地层压力系数1 0,油层温度90 0 ,属常温常压系统。该区块的地质采出程度19 48%,目前日产油25t,采油速度0 59%。该区块储层自上而下变化较大,纵向和平面的非均质性严重,含夹层水,物性较好。笔者根据中原油田胡12区块的油藏特征,试验压力选取20M Pa,试验温度选取90 ,试验用水为胡2区块的污水(矿化度14 2557 104m g/L,二价阳离子5

7、979mg/L,试验用油为胡12区块脱水脱气原油,试验物理模型采用非均质长岩心(岩心高、中、低渗透带的渗透率分别为2601 10-3、806 10-3和202 10-3m 2,发泡剂为0 6%ZY F 。采用3种注入方式:方式1为发泡剂和空气交替注入;方式2为发泡剂、空气、水交替注入,方式3为泡沫、空气交替注入。采用3种注入方式进行试验时都选用了1 1、2 1、3 13种气液比,发泡剂、空气和水的注入量都设计为0 05倍的孔隙体积。试验方法:首先将非均质模型饱和水再饱和原油(以模拟油层条件,然后进行水驱,至产出流体含水达到98%以上,记录试验数据并计算水驱非均质模型的采收率。接着以不同的注入方

8、式和气液比进行空气泡沫驱,记录试验数据并计算最终采收率。3 试验结果及分析试验结果见表1和图14。表1 不同气液比、不同注入方式下空气泡沫驱油结果注入方式注入压力/M Pa 原始含油饱和度,%气液比采收率,%水驱泡沫驱最终12072 911 140 9130 1171 022068 632 139 * * 462071 783 140 1135 7175 8222075 041 139 * * 562072 252 138 * * 062074 323 139 * * 5032075 241 139 * * 472074 162 141 7537 6379 382074 913 138 614

9、1 5980 20从表1和图14可以看出:1空气泡沫驱能显著提高水驱后原油采收率。这是因为:水驱开始时,中、低渗透层基本不出油,注入水大部分从高渗层流走;注入空气泡沫后,高渗透层由于泡沫的作用渗流阻力增加,导致高渗透层基本不产液,而中低渗层产出大量的油。这说明高渗层被封堵住,驱替液发生转向,提高了波及体积,从 而提高了油藏采收率。图1 方式1下 采收率与注入体积关系曲线图2 方式2下 采收率与注入体积关系曲线图3 方式3 下采收率与注入体积关系曲线图4 采收率与注入方式、气液比关系曲线2注入方式一定时,随着气液比增加,采收率升5 第36卷第2期 王杰祥等:非均质油层空气泡沫驱提高采收率试验研究

10、高。例如采用注入方式1注入时,气液比2 1比气液比1 1采收率高2 44%;气液比3 1比气液比2 1采收率高2 36%。采用注入方式2和注入方式3驱油试验也显示气液比在1 13 1范围变化时,随着气液比增加,采收率升高。这也与泡沫流动特性相符。当泡沫的干度在一定范围内(54%74%时,泡沫流动特性表现为非牛顿流体特征,其粘度随泡沫干度增加而快速上升;而泡沫干度在74%96%之间时,泡沫为假塑性流体,其粘度随泡沫干度增加而迅速下降4。气液比为3 1时,泡沫流体粘度大大高于基液的粘度,因而改善了驱替液与油的流度比,提高了波及系数。3气液比一定时,转换注入方式,采收率变化明显。同一气液比下,注入方

11、式3采收率最高,注入方式2次之,注入方式1最差。例如气液比为3 1时,注入方式2比注入方式1采收率高2 68%;注入方式3比注入方式2采收率高1 70%。气液比为1 1、2 1时也是如此。分析认为这主要是因为泡沫、空气交替段塞在地面起泡,经过充分搅拌和气液接触,产生的泡沫质量最好;而发泡剂、空气交替注入和发泡剂、空气、水交替注入为地层内起泡,效果较差。在多孔介质中,泡沫一般由以下3种机理产生和运移,即液膜滞后(lam ella leav e -behind,气泡缩颈分离(snap -off和液膜分断(lamella div-i sion,这种机理的前提条件需要气体和液体不断地相互作用,如果气体

12、和液体间隔的段塞较大,由于气体和液体的密度、粘度等性质存在很大的区别,致使它们之间的流动通道也不尽相同,液体和气体的协调作用也就发挥不出来,很难产生泡沫或产生质量很差的泡沫5,就发挥不出泡沫的调剖作用,从而达不到封堵高渗透层,扩大波及体积,提高采收率的目的。因此,泡沫、空气交替注入效果最好。4 结 论1空气泡沫驱室内试验结果表明,非均质油层水驱后进行空气泡沫驱能显著提高原油采收率,最终采收率最高可达80 2%。2气液比在1 13 1范围变化时,对3种注入方式的试验研究结果表明,采收率随气液比增加而升高。最佳气液比为3 1,这时驱油效果最好,采收率也最高。3不同注入方式的驱油试验表明,泡沫、空气

13、交替注入方式效果最好,采收率最高;发泡剂、空气、水交替注入方式效果次之;发泡剂、空气交替注入方式效果最差。参 考 文 献1 王杰祥,来轩昂,王庆,等 中原油田注空气驱油试验研究J石油钻探技术,2007,35(2:572 翁高富 百色油田上法灰岩油藏空气泡沫驱油先导试验研究J 油气采收率技术,1998,5(2:6103 Ren S R,Greaves M ,Rathbone R R Air injection LT Oprocess:an IOR tech nique for light oil reservoir sJ SPEJ ,2002,7(1:90994 刘泽凯,闵家华 泡沫驱油在胜利油

14、田的应用J 油气采收率技术,1996,3(3:23295 张彦庆,刘宇,钱昱 泡沫复合驱注入方式、段塞优化及矿场试验研究J 大庆石油地质与开发,2001,20(1:4648审稿 李相方Experiment Study of Improved O il Recovery through Air FoamFlooding in Heterogeneous ReservoirWang Jiexiang 1 Li Na 1 Sun Hongguo 1 Gao Haitao 2 Xu Wankun 1(1.College of Petr oleum E ngineering ,China Univers

15、ity of Petr oleum ,Dongy ing,Shand ong,257061,China;2.Oil P roduction T echnology Research I nstitute,Zhongy uan Oilf ield Comp any ,P uy ang,H enan,457001,ChinaAbstract:H u 12block is a m ain reservoir in Zhongy uan Oilfield Water cut increased sharply and caused severe w ater flo oding and low oil

16、 reco ver y due to hig h r eserv oir heterog eneity For the purpose of further improving oil recov ery ,reducing w ater cut and stabilizing o il pro duction rate,a heterog eneous res -ervo ir sim ulation m odel w as created Ex periment study o f air fo am floo ding w as co nducted w ith focusing on

17、the impact of different injectio n m odule and different g as liquid ratio on the recov ery T he results show that the injection of foam alter nating air is better than injectio n o f alternating foam,air and w ater,and in -jection o f fo am agent alter nating air The optimum gas liquid ratio is 3 1in the range from 1 1to 3 1.The experim ent results sugg est that the oil recovery of H u 12block w as improved remarkably by air fo am flo oding,w hich is