泡沫驱机理

1一、概述二、空气泡沫驱提高采收率机理三、空气泡沫驱现场应用实例四、总结2目前，多数水驱油藏开发已进入中后期，含水率高、采出程度高，加上油藏本身的非均质性，导致水窜严重，为了进一步提高采收率，需要在油层内采取封堵调剖技术措施。空气泡沫驱提高采收率技术将空气驱和泡沫驱有机结合起来，具有调剖和驱油的双重作用。而且空气来源广、成本低廉，近几年来受到广泛关注，几个油田还进行了小规模的现场试验，并取得了很好的开采效果。特别是把注空气和注空气泡沫相结合，更扩大了注空气开采技术的应用范围，对于水驱油藏中后期提高采收率具有应用潜力。一、概述31.泡沫的物理特性二、空气泡沫驱提高采收率机理泡沫：是指由不溶性或微溶性气体分散于液体中形成的分散物系。由液体薄膜包围着的气体形成了单个的气泡，而泡沫则是气泡的聚集物，其中气体是分散相(不连续相)，液体是分散介质(连续相)。两相泡沫通常由起泡剂、稳定剂及气体、淡水组成的起泡液形成。起泡剂多为表面活性剂，气相有空气、天然气、氮气和二氧化碳等。42.泡沫在多孔介质中的形成与破灭机理泡沫的形成机理：滞后分离颈缩突变薄膜分断泡沫的聚并机理：毛细管吸入气体扩散泡沫的破灭机理：油滴作用气体扩散液膜滞后机理示意图缩颈分离机理示意图薄膜分断机理示意图51）封堵调剖作用：当泡沫进入地层时，先进入高渗透层，由于贾敏效应，流动阻力将逐渐增加，所以随着注入压力的变大，泡沫可依次进入低渗透层，提高波及系数。同时，泡沫中的气泡形状是可变的，因而可以进入和填塞各种结构的孔隙，把不连续的残余油驱出，从而提高微观波及效率；2）提高驱油效率：发泡剂本身是一种表面活性剂，能大幅度降低油水界面张力，增加油对岩石表面的润湿角，有利于提高驱油效率；3、提高油层能量：注入的气体能够补充地层能量，提高油层油层压力。3.泡沫驱提高采收率机理1）空气泡沫封堵能力泡沫在多孔介质中的封堵能力是泡沫体系能否应用于泡沫驱油的关键因素，泡沫封堵能力的大小是评价泡沫体系优劣的关键指标。6分别为相同流量下，泡沫和盐水流经岩心的压力降。泡沫的阻力因子：是泡沫体系在岩心运移达到平衡时，岩心两端所建立的压差与单纯注水时的压差之比值，是泡沫封堵能力的重要指标。实验条件：压力5.2MPa，温度90℃，渗透率500～600毫达西7泡沫的阻力因子：含油饱和度的变化实验条件：压力5.2MPa，温度90℃，渗透率500～600毫达西泡沫的阻力因子：气液比的变化9实验条件：常温，回压5.0MPa，未添加稳泡剂（聚合物）泡沫的阻力因子：渗透率的影响压力对阻力因子的影响10泡沫的阻力因子：温度、压力的影响01020304050607000.511.52注入孔隙体积倍数阻力系数压力9.0MP压力5.2MP0.020.040.060.080.0100.0120.0140.000.511.52注入孔隙体积倍数阻力系数温度90℃温度60℃温度对阻力因子的影响010203040506070800123456驱替PV数驱油效率（%）泡沫驱氮气水驱水驱112）空气泡沫驱提高驱油效率12（温度90℃，压力10MPa，小尺寸模型Φ25×600）小尺寸均质模型：注入孔隙体积倍数和驱油效率的关系曲线00.10.20.30.40.50.60.700.511.522.533.5累计注入PV驱油效率水驱泡沫驱泡沫后水驱水驱采收率38.9%最终采收率达到60.3%提高采收率达到21.4%13（温度90℃，压力10MPa，小尺寸模型Φ25×600）非均质模型：注入孔隙体积倍数和驱油效率的关系曲线0.000.100.200.300.400.500.600.700.00.51.01.52.02.53.03.5累计注入孔隙体积PV驱油效率0.000.501.001.502.002.503.00压差/×10-2MPa水驱泡沫驱水驱水驱采收率38.2%最终采收率61.8%提高采收率23.7%注入泡沫0.5PV泡沫具有流度控制作用其主要表现是降低注入流体的流度，改善流度比，降低流体的相对渗透率，延缓注入流体的突破时间，封堵高渗层的大孔道，改变液流的方向，较好地实现封堵作用提高驱油效率在注入空气泡沫后，注入压差明显提高，能够有效地提高驱替效率和波及系数。根据室内实验结果，空气泡沫在水驱的结果上能使驱油效率提高16%～24%。143）空气泡沫驱主要认识15项目数值项目数值平均中深1362m油藏原始压力13.4(MPa)平均有效厚度26.8m饱和压力7.1(MPa)平均有效孔隙度4%原始油气比45.5(m3/m3)平均渗透率230(10-3μm2)原油密度0.860(g/cm3)原始含油饱和度75%地下原油粘度1.09(mPas)地层温度79℃地层水型/总矿化度NaHCO3/6970(mg/l)1.广西白色油田灰岩油藏空气泡沫驱三、空气泡沫驱现场应用实例16上法油田百4块1988年投入弹性开发。油藏开采初期，油井具有一定的自喷生产能力，单井稳定产量70～80t/d，采油速度保持在2.5%以上。由于注水水窜无法进行水驱，注水井于95年全部停注。注泡沫前（96年9月）可采储量采出程度为79.4%，综合含水87.1%。地层压力已接近枯竭（2.5MPa)。百色油田试验至今，经历了4个阶段：1、1996～2000年纯空气泡沫驱阶段；2、2001～2003年空气-泡沫段塞驱阶段；3、2003～2004年泡沫辅助-空气驱阶段；4、2004年泡沫辅助-混气水驱试验阶段。17油藏能量得到一定的恢复，地层压力上升油井产液量上升，含水下降，产油量大幅度提高空气泡沫驱试验生产效果1996年9月～2004年8月在百4块5口井上累计注入空气泡沫/空气31井次累计注入泡沫液3.43×104m3，空气843×104m3，累计增油1.48×104t。累计投入产出比约1：4.49。18注泡沫空气泡沫驱试验生产效果19空气-泡沫段塞20百色油田百4块油井套管气分析表H2O2N2CH4CO2等丙烷以上法82005.2.1700.836.6456.048.2422.25法3-62005.2.1701.1110.5158.857.8421.72001.3.901.034.9393.560.40.082005.2.701.7473.5310.89.124.812005.2.1702.4966.3819.95.725.52001.3.901.8966.5118.134.928.552005.2.701.5255.6422.927.8612.062005.2.1702.495224.666.8713.98百4-6百4-13上法油田溶解气施工中施工中井号监测日期组成（%）备注空气与地下原油发生低温氧化反应（LTO），产出气含氧量低于2.5%。21项目数值项目数值面积1.0(km2)地质储量104(104t)平均中深870m油藏原始压力8.6(MPa)平均有效厚度9.3m饱和压力4.8(MPa)平均有效孔隙度19%原始油气比28.9m3/m3平均渗透率72(10-3μm2)原油密度0.863(g/cm3)原始含油饱和度73%地下原油粘度5.91(mPas)地层温度49.5℃地层水型NaHCO32.广西子寅油田砂岩油藏空气泡沫驱22仑16块开发现状图0246810121419851986198719881989199019911992199319941995199619971998199920002001200220032004年度产液、产油（104t)0102030405060708090100含水（%）年产油年产水综合含水1）试验区开发状况仑16块历年开采状况图随着采出程度的提高,含水不断上升，产油量不断下降232）注入方式：泡沫辅助空气-水交替注入(WAG)0204060801001201401601802005月12日5月19日5月26日6月2日6月9日6月16日6月23日6月30日7月7日7月14日7月21日7月28日8月4日8月11日8月18日8月25日时间(月.日)日注泡沫(m3),日注空气(100m3)-10-5051015注入压力(MPa)注水(泡沫)注空气注入压力注清水水-空气交替注入仑16-7井注泡沫、空气-水、清水施工曲线24仑16-9井注泡沫、空气-水交替注入施工曲线0.020.040.060.080.0100.0120.010月25日10月27日10月29日10月31日11月2日11月4日11月6日11月8日11月10日11月12日11月14日11月16日11月18日11月20日11月22日11月24日11月26日11月28日11月30日12月2日12月4日12月6日12月8日12月10日12月12日12月14日12月16日12月18日12月20日12月22日12月24日12月26日12月28日12月30日时间(月.日)日注泡沫(m3),日注空气(100m3)-10-505101520注入压力(MPa)注水(泡沫)注空气注入压力253）现场试验效果及分析泡沫辅助气-水交替注入方式，能减慢气窜速度，试验井组未出现气窜现象；泡沫辅助气-水交替注入先导试验年累计增油509.6t,投入产出比1:3.54;仑16块油藏温度低于50℃，注入空气与地下剩余油同样可以发生低温氧化（LTO），产出气氧含量在2.6%以内；泡沫辅助气-水交替方式能增加原油产油、降低含水率，最终采收率可提高5-8%。2601234511月1日12月1日12月31日1月30日2月29日3月30日4月29日5月29日6月28日7月28日8月27日9月26日10月26日11月25日12月25日时间(年月日)日产油(t)-60-40-20020406080100日产液(t)、含水(%)产油(t/d)产液(t/d)含水(%)洗井仑16-7井注混气水井组水井停注正常注水仑16-17井采油曲线产油由0.8t/d上升到最高时的3t/d以上，至2004年12月16日开始失效，有效期203天，累计增油174.8t。27仑16-12井采油曲线日产油由0.6t上升到1.8t左右，累计增油165.7t。012345678910111212月1日12月31日1月30日2月29日3月30日4月29日5月29日6月28日7月28日8月27日9月26日10月26日11月25日12月25日时间(年月日)日产油(t)60.065.070.075.080.085.090.095.0100.0日产液(t)、含水(%)产液(t/d)产油(t/d)含水(%)16-7井注混气水,16-39井恢复注水井组水井停注正常注水仑16-9井注混气水东区全面恢复注水恢复注水仑16-39井10月12停注28井号监测日期组成（%）备注H2O2N2CH4CO2等C+仑16-172004.6.90.00.5453.242.711.542.0施工中2004.7.280.00.4822.954.215.9816.4施工后2004.9.130.01.0420.961.344.6912.02004.11.180.00.7131.151.435.6611.11仑16-352004.6.90.02.6017.072.852.185.4施工中2004.7.280.00.2414.873.613.437.9施工后2004.9.130.01.197.9178.043.649.222004.11.180.00.7117.070.862.888.54仑16-362004.9.130.01.498.4878.376.485.15施工后仑16-122004.9.130.00.011.4171.989.8416.76施工后2004.10.110.02.098.7463.769.2916.122004.11.180.00.482.3573.628.9314.62监测数据说明：产出气体中氧的含量很低，大大低于可燃性气体含氧量安全限值（10%～11%），与室内模拟试验数据相吻合，产出油井安全可靠。从1996年使用空气驱油试验至今31井次，无发生安