化学驱提高采收率

多元泡沫(pàomò)复合驱化学法提高(tígāo)采收率精品资料化学(huàxué)驱的分类聚合物驱碱驱表面活性剂驱气驱复合(fùhé)驱（如聚合物、碱、表面活性剂和气体可构成多种复合(fùhé)驱）化学驱1、问题的提出精品资料概述一、驱油用泡沫体系二、泡沫的基本性质三、空气泡沫驱油四、现场(xiànchǎng)应用主要(zhǔyào)内容精品资料泡沫驱技术的研究始于50年代。与聚合物相比，泡沫具有更强的流度控制能力，既能显著提高波及效率，又能提高洗油效率。近年来，因新型表面活性剂得到了快速发展，使无聚泡沫技术用于恶劣油藏化学驱成为(chéngwéi)可能。概述(ɡàishù)精品资料1.1起泡(qǐpào)体系泡沫的形成需要三个条件：起泡(qǐpào)剂+气体+水。无聚泡沫称常规泡沫，含聚泡沫称强化泡沫。氮气、二氧化碳气、甲烷气、空气等。十二烷基苯磺酸钠（ABS）、α—烯烃磺酸盐（AOS）、十二烷基硫酸钠（SDS）、脂肪醇醚硫酸钠（ES）、椰子油烷基硫酸盐、脂肪酸皂等阴离子表面活性。一、驱油用泡沫体系Plateau边界精品资料1.2泡沫(pàomò)的结构及稳定性泡沫是热力学不稳定体系，它具有比其中的气体(qìtǐ)和液体的自由能之和还要高的自由能。它的破裂过程包括排液、气泡合并和破裂三个阶段。反映了典型的含聚泡沫的微观结构形貌特征：泡沫呈六边形（这是气泡群聚的结果），具有明显的Plateau边界和液膜。无盐含聚（Xanthan）泡沫的SEM图AB气体一、驱油用泡沫体系精品资料1.泡沫(pàomò)的质量和半衰期泡沫质量和半衰期是泡沫的最基本性能，实验室多采用WaringBlender和Ross-Miles法评价泡沫质量和半衰期。WaringBlender搅拌器泡沫质量：泡沫总体积中气体部分的体积含量基本性能体积半衰期：泡沫体积减小至最初体积一半的时间泡沫湿度：液体部分的体积含量析液半衰期：起泡液析出一半所需时间可用来筛选泡沫体系，考察泡沫性能的多种影响因素二、泡沫的基本(jīběn)性质12354Ross-Miles法实验装置示意图1—分液漏斗；2—计量管；3—夹套保温量筒；4—水浴锅5－胶管精品资料2.泡沫(pàomò)的流变性用毛细管粘度计、范氏粘度计和爱波里脱（Eppreeht）同轴圆筒粘度可直接测定泡沫的表观粘度，毛细管粘度计如图所示。在此，主要介绍(jièshào)采用毛细管测定泡沫的流变性。毛细管粘度计泡沫的假塑性特性二、泡沫的基本性质精品资料空气泡沫调驱技术综合了空气驱与泡沫驱的优点，成本低，具有传统的低温氧化效果和流度控制作用，已逐渐成为(chéngwéi)开发轻质油藏的一项高效提高采收率技术。美国(měiɡuó)俄亥俄大学Alvarado,Manrique教授（2010）指出轻质油藏注空气驱项目在未来为迅猛增加。三、空气泡沫驱油■气源广泛■价格低廉■就地取材概况精品资料注空气低温(dīwēn)氧化驱油过程示意图三、空气(kōngqì)泡沫驱油反应区：消耗氧气反应区气体(N2)前沿注气区

注空气井rN2&O2

N2,O2,CO2,CO残余油+水N2

CO2CO油+水原始油/水状态20%10%0生产油井注气方向驱替的油/水

驱替的油和水概况精品资料3.1注空气(kōngqì)泡沫的安全性气体爆炸必须具有三个基本条件：①合适浓度的燃料(ránliào)气体；②合适浓度的氧气；③足够能量的点火源。三、空气泡沫驱油■气体爆炸■腐蚀问题①注入井氧的腐蚀与防腐②生产井二氧化碳的腐蚀与防腐精品资料式中：CL－天然气单组分的爆炸浓度下限，%；CU－天然气单组分的爆炸浓度上限，%；Cmin－天然气的爆炸极限，%；C1，C2，C3，…，Cn－各天然气单组分的爆炸极限，%；N－混合物完全(wánquán)燃烧所需氧原子数；V1，V2，V3，…，Vn－各天然气单组分在天然气中的体积百分数，%，其和为100%。用式(1)和式(2)分别估算(ɡūsuàn)出天然气单组分的爆炸上、下极限，再由式(3)计算天然气的爆炸极限。(1)(2)(3)三、空气泡沫驱油3.1注空气泡沫的安全性◆气体爆炸极限计算精品资料

点火装置天然气油气(yóuqì)氧气(yǎngqì)安全控制系统P/T

20升22MPa注空气安全防爆极限测试装置三、空气泡沫驱油170℃3.1注空气泡沫的安全性◆气体爆炸实验精品资料三、空气(kōngqì)泡沫驱油高压静态恒温(héngwēn)氧化仪示意图油浴热电偶油样/岩样压力传感器空气◆原油的氧化理论上原油氧化后氧气应低于10%，实际上应低于3-5%。3.1注空气泡沫的安全性精品资料◆胡12块原油(yuányóu)氧化反应中压力变化初始压力(yālì)P＝8.85MPa，T＝100℃,So=49%,Sw=0,氧化反应110小时实验结论：耗氧后压力降低。三、空气泡沫驱油3.1注空气泡沫的安全性精品资料胡12块原油(yuányóu)氧化反应后气体组分变化序号名称浓度(%)1O21.882N283.043CO214.364CH40.205C2H60.106H2O0.257C3H80.0208SO20.15实验条件：恒温恒压实验（大反应器800ml），P＝15MPa，T＝90℃。油砂含油饱和度为43％（含水Sw＝0），反应110小时。

三、空气(kōngqì)泡沫驱油3.1注空气泡沫的安全性◆胡12块原油氧化反应后组分的变化

精品资料合理的注入工艺，延长空气在地层中与原油的接触反应时间；对产出气组分中氧的含量进行(jìnxíng)实时监测，严格控制产出气中氧的有效含量（小于10%）；产出气体放空。所调研的油田在试验过程中均未出现安全事故。◆各油田(yóutián)在安全控制上的做法三、空气泡沫驱油3.1注空气泡沫的安全性精品资料

泡沫(pàomò)驱主要驱油机理机理1：泡沫流体在孔隙介质中有很高的粘度，粘度随介质渗透率的增大而升高。泡沫的这种特性非常适合非均质油层驱油。机理2：泡沫进入地层后，由于(yóuyú)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，能起到选择性“堵水不堵油”作用。三、空气泡沫驱油3.2空气泡沫的驱油性质精品资料3.2空气(kōngqì)泡沫的驱油性质三、空气(kōngqì)泡沫驱油泡沫体系的长期热盐稳定性矿化度为20×104mg/L（其中二价阳离子浓度8000mg/L）的模拟地层水配置三个浓度的新型表面活性剂NB95体系溶液，分别于120℃温度条件下老化。新型活性剂具有优良的热盐稳定性，形成的无聚泡沫稳定性好精品资料泡沫(pàomò)液的动态界面张力三、空气(kōngqì)泡沫驱油泡沫液的动态界面张力与采收率有很大关系，平衡界面张力越低、或出现最低界面张力的“窗口时间”越长，驱油效率越高。清水10×104mg/L20×104mg/L高矿化度盐水中含有大量的阳离子，抗盐性新型表面活性剂NB95分子在电解质的作用下，HLB值降低、亲油性提高，从而显著降低油水界面张力。3.2空气泡沫的驱油性质精品资料三、空气(kōngqì)泡沫驱油泡沫(pàomò)的阻力系数泡沫的阻力系数大小反映泡沫的流度控制能力强弱。实验温度为120℃，压力为20MPa，矿化度为20×104mg/L，泡沫体系为NB95；采用三个不同渗透率的人造岩心进行实验，采用1∶1气液交替方式注入，注入速度为2mL/min。

岩心参数3.2空气泡沫的驱油性质精品资料

①泡沫在孔隙介质(jièzhì)中的流动随着泡沫体系(tǐxì)的注入，岩心两端压差不断上升，且当渗透率为85mD时，压差上升幅度最明显，泡沫在低渗透岩心中的渗流阻力更明显。岩心中注入压差与注入量的关系曲线图三、空气泡沫驱油泡沫的阻力系数3.2空气泡沫的驱油性质精品资料三、空气(kōngqì)泡沫驱油泡沫的流度控制能力可用阻力(zǔlì)系数表示，泡沫驱阻力(zǔlì)系数Fr的表达式为：3.2空气泡沫的驱油性质泡沫在多孔介质中流动示意图

①泡沫在孔隙介质中的流动泡沫的阻力系数泡沫在多孔介质中的动态稳定性精品资料三、空气(kōngqì)泡沫驱油随着岩心渗透率的增大，泡沫的阻力(zǔlì)系数不断减小，即泡沫在低渗岩心中具有更强的流度控制能力。泡沫在不同渗透率岩心中的阻力系数3.2空气泡沫的驱油性质泡沫的阻力系数精品资料随注入速度的增加，泡沫的阻力系数不断(bùduàn)减小，气体容易发生气窜。不同(bùtónɡ)注入速度时泡沫的阻力系数三、空气泡沫驱油3.2空气泡沫的驱油性质泡沫的阻力系数精品资料3.3起泡(qǐpào)剂的吸附三、空气(kōngqì)泡沫驱油静态吸附静态吸附量是指在静止条件测得的单位质量吸附剂吸附被吸附物质的质量。静态吸附量可由一定量吸附剂在溶液中吸附前后被吸附物质的浓度变化来计算。按如下步骤进行：（1）配液分别用蒸馏水和模拟地层水配置一系列不同浓度的NB95溶液。（2）均匀混合将60~80目的石英砂粒与表面活性剂溶液按1∶10的固液比加入西林瓶，摇匀后放入90℃恒温箱中，定时振荡以使砂粒与溶液充分接触；（3）测定吸光度48h后将溶液从西林瓶中移入离心管，离心分离30分钟，然后取离心管上部清液加入显色剂，待稳定后用UV-1700紫外/可见分光光度计测定吸光度，并根据工作曲线计算溶液浓度。◆测定方法精品资料三、空气(kōngqì)泡沫驱油NB95溶液为例，吸附曲线都符合Langmuir吸附规律，吸附量随质量浓度的增加迅速上升，到某浓度后吸附达到(dádào)平衡。计算静态吸附量：式中Γ——静态吸附量，mg/g；C0——吸附前表面活性剂的初始浓度，mg/L；C——吸附平衡后表面活性剂的浓度，mg/L；V——溶液体积，L；m——砂粒质量，g。◆吸附量的确定3.3起泡剂的吸附静态吸附精品资料动态(dòngtài)吸附三、空气(kōngqì)泡沫驱油◆动态吸附的测定动态吸附量是指在流动条件下测得的单位质量吸附剂吸附被吸附物质的质量，实验方法如下：（1）将抽真空饱和好的岩心装入岩心夹持器，在90℃下，将0.2%的NB95体系注入岩心1PV，之后用模拟地层水进行后续水驱；（2）在夹持器出口端连续收集产出液，并用UV-1700紫外/可见分光光度计进行浓度测定。式中Γ动i——一段时间内的动态吸附量，mg/g；Γn——某时刻的累积吸附量，mg/g；C0——表面活性剂的初始浓度，mg/L；Ci——流出液的浓度，mg/L；Vi——流出液的体积，L；m——岩心质量，g。动态吸附量按下式计算：3.3起泡剂的吸附精品资料三、空气(kōngqì)泡沫驱油产出液中NB95的总浓度(nóngdù)：计算动态吸附量:0.12mg/g

产出液浓度与注入PV数关系动态吸附◆动态吸附量的计算3.3起泡剂的吸附岩心基本参数精品资料四.X油田空气泡沫(pàomò)驱试验（1）试验区概况(gàikuàng)地质特征开发情况精品资料（2）试验地质(dìzhì)方案①X152井组②X17、X65井组③X9井组试验(shìyàn)井组试验层系：Y层系中86-8四.X油田空气泡沫驱试验精品资料（3）试验(shìyàn)工程方案Y层系中86-8泡沫驱井组注入(zhùrù)量设计①注采参数设计注入量：根据室内实验结果，设计井组空气泡沫注入量为0.1PV至0.2PV，气液比1：1至1.2：1。注入速度：泡沫液每天注入24-50m3，空气每天注0.5-0.75×104Nm3。注入段塞：泡沫-空气交替注入。发泡方式：选择地面混合发泡。最大注入压力：35MPa。四.X油田空气泡沫驱试验精品资料注入(zhùrù)流程示意图250型阀蝶型阀600型阀压力表单流阀配水间活塞泵比例泵配液池2配液池1空气压缩机专用变压器值班房四.X油田(yóutián)空气泡沫驱试验（3）试验工程方案②地面流程设计关键设备：空气压缩机。精品资料（3）试验工程(gōngchéng)方案③注入(zhùrù)参数（以X152为例）段塞组合示意图如下：段塞用量如下表：确定该井最大注入压力35MPa，最大注入速度50m3/d。四.X油田空气泡沫驱试验空气：43×104Nm3；泡沫液：2150m3；ZY-1：0.6%；W-Ⅰ：0.06%；气液比：1∶1;天数：43天。精品资料油井(yóujǐng)集输流程示意图④产出流程(liúchéng)油井40方高架敞口方罐

输油泵

计量装置除气器套管气排空计量站（3）试验工程方案四.X油田空气泡沫驱试验精品资料从调研的情况看，目前国内各油田在注泡沫－空气驱过程中，注气设备(shèbèi)均为高压空压机。监测仪器主要为在线监测仪和便携式监测仪。依据胡12-104氮气泡沫试注试验，选取注入设备(shèbèi)、监测仪器有两种。④注入(zhùrù)设备、监测仪器W－7/400型，工作压力40MPa，排量7m3/min。PGM－5020在线检测仪，BX168便携式气体检测