空氣泡沫驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)技術(shù)

空氣泡沫調(diào)驅(qū)提高采收率技術(shù)先導(dǎo)試驗(yàn)一、提高采收率面臨的技術(shù)難題及對(duì)策二、空氣泡沫調(diào)驅(qū)技術(shù)研究三、礦場(chǎng)試驗(yàn)及效果分析四、結(jié)論與認(rèn)識(shí)（一）面臨的技術(shù)難題油藏溫度/℃地質(zhì)儲(chǔ)量/×104t＜901655590-12025615120-1406314＞1402413礦化度/×104mg/L地質(zhì)儲(chǔ)量/×104t＜10471410-15475915-20423020-257012＞2530181一、提高采收率面臨的技術(shù)難題及對(duì)策高溫高鹽高鈣鎂離子（二）采收率對(duì)策分類化學(xué)驅(qū)氣驅(qū)油藏溫度＜120℃礦化度＜10×104mg/L地層原油黏度＜150mPa·s地層飽和壓力10-25MPa原始?xì)庥捅?0-200m3/t地下原油密度0.66-0.76mg/L溫度、礦化度不受限制,有利于氣驅(qū)地質(zhì)儲(chǔ)量5887×104t31885×104t所占比例11.4%61.4%氣驅(qū)是中原油田三次采油技術(shù)的主攻方向一、提高采收率面臨的技術(shù)難題及對(duì)策空氣驅(qū)的優(yōu)點(diǎn)空氣驅(qū)的缺點(diǎn)氣源豐富、來源廣、成本低具有熱效應(yīng)、間接煙道氣驅(qū)不受油藏溫度、礦化度的影響安全問題腐蝕氣竄（三）目前氣驅(qū)開展的工作天然氣驅(qū)W88CO2驅(qū)沙一下空氣泡沫調(diào)驅(qū)12S3中86-8、317一、提高采收率面臨的技術(shù)難題及對(duì)策問題1：中原油田原油能否發(fā)生氧化反應(yīng)？問題2：空氣泡沫施工中的安全如何保證？問題5：對(duì)注采系統(tǒng)的腐蝕情況怎么樣？空氣泡沫調(diào)驅(qū)必須解決的技術(shù)問題一、提高采收率面臨的技術(shù)難題及對(duì)策問題3：氣竄問題能否解決？問題4：空氣泡沫調(diào)驅(qū)能否提高采收率？二、空氣泡沫調(diào)驅(qū)技術(shù)研究（一）原油氧化動(dòng)力學(xué)研究（二）注空氣安全控制技術(shù)研究（三）耐溫抗鹽泡沫體系研究（四）空氣泡沫驅(qū)替實(shí)驗(yàn)研究（五）空氣泡沫調(diào)驅(qū)工藝研究（六）空氣泡沫調(diào)驅(qū)的腐蝕防護(hù)研究靜態(tài)氧化實(shí)驗(yàn)主要試驗(yàn)參數(shù)初始?jí)毫Γ?.9~20.6MPa反應(yīng)溫度：80~120℃含油飽和度：40%、50%、100%靜態(tài)低溫氧化實(shí)驗(yàn)裝置（一）原油氧化動(dòng)力學(xué)研究氣體組分發(fā)生變化系統(tǒng)內(nèi)氧的分壓降低氧化反應(yīng)后氣體組分變化（90℃，110h）名稱濃度/%O21.88N293.04CO24.36CH40.20C2H60.10H2O0.25C3H80.020SO20.15總計(jì)100在250ml反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)后，反應(yīng)器內(nèi)壓力由16.7MPa降至16.1MPa（一）原油氧化動(dòng)力學(xué)研究動(dòng)態(tài)氧化實(shí)驗(yàn)參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值溫度,℃90，100，110孔隙體積,ml385注氣壓力,MPa10Sw,%31.2注入空氣體積(標(biāo)況),ml156798.7So,%41.6主要試驗(yàn)參數(shù)高壓氧化管動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置（一）原油氧化動(dòng)力學(xué)研究90℃100℃110℃在流動(dòng)狀態(tài)條件下，隨時(shí)間和溫度增加，O2含量降低，CO2含量增大溫度/℃O2/%CO2/%耗氧速率/%905.940.2771.71001.321.5993.71100.224.4799.0（一）原油氧化動(dòng)力學(xué)研究主要試驗(yàn)參數(shù)：爆炸室容積：24L

溫度范圍：20～90℃

模擬油井井筒壓力范圍：0.2～1.2MPa甲烷-空氣爆炸實(shí)驗(yàn)（二）注空氣安全控制技術(shù)研究甲烷-空氣混合物的爆炸極限甲烷爆炸極限及臨界氧含量確定：模擬現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件，初始溫度90℃，初始?jí)毫?.2MPa以下時(shí)，甲烷與空氣爆炸混合物中甲烷的爆炸范圍在4.76%-16%。臨界氧含量值12.35%（二）注空氣安全控制技術(shù)研究建立三級(jí)事故樹評(píng)價(jià)模型三級(jí)評(píng)價(jià)模型一級(jí)評(píng)價(jià)模型二級(jí)評(píng)價(jià)模型（二）注空氣安全控制技術(shù)研究評(píng)價(jià)結(jié)果主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn):注氣井、生產(chǎn)井、空壓機(jī)以及管線的腐蝕主要危險(xiǎn)源：空氣壓縮機(jī)風(fēng)險(xiǎn)因素之間存在相關(guān)性現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)產(chǎn)出氣的氧氣濃度警戒值：5%-8%（二）注空氣安全控制技術(shù)研究安全控制措施空壓機(jī)：定期清理積碳，定期放空集輸：?jiǎn)尉?、單罐、?jì)量集輸，產(chǎn)出氣體放空注入管柱：頂封管柱現(xiàn)場(chǎng)氧氣濃度警界值：3%。達(dá)到3%時(shí)，油井關(guān)井，注入井停注氣體監(jiān)測(cè)：便攜式探測(cè)儀和氣相色譜儀（二）注空氣安全控制技術(shù)研究（三）耐溫抗鹽泡沫體系研究ABSASAOSAESAOS2Y-2000T-80OS-BPMW2005OP-9OP-10OP-15OP-30OP-60FMAQJ2002APG發(fā)泡性、抗鈣鎂性篩選AOSAESOS-BPMW2005QJ2002APGZY-1ZY-2ZY-3復(fù)配起泡劑溫度（℃）礦化度（×104mg/L）Ca2++Mg2+（mg/L）發(fā)泡量20℃.1atm（ml）半衰期20℃.1atm（min）ZY-1型90157130500130ZY-2型1002070000500420ZY-3型12025713042072起泡劑性能評(píng)價(jià)耐溫90℃～120℃；耐礦化度25×104mg/L；耐Ca2+、Mg2+大于5000mg/L；起泡體積大于400ml；半衰期大于70min（三）耐溫抗鹽泡沫體系研究泡沫驅(qū)油特性泡沫靠擠壓占據(jù)和乳化作用驅(qū)油盲端孔隙中泡沫擠壓與占據(jù)作用（三）耐溫抗鹽泡沫體系研究泡沫封堵特性泡沫列疊加堵塞大孔隙（三）耐溫抗鹽泡沫體系研究一定滲透率范圍內(nèi)，泡沫的封堵能力強(qiáng)實(shí)驗(yàn)條件：常溫至90℃、壓力5MPa至9MPa，起泡劑濃度0.6%，氣液比0.5：1至3：1；截面積4.906cm2，長(zhǎng)度60cm，水的粘度0.92mPa·s；注入速度2ml/min，孔隙體積100ml不同滲透率對(duì)應(yīng)阻力因子的關(guān)系曲線

不同滲透率對(duì)應(yīng)殘余阻力系數(shù)關(guān)系曲線

（三）耐溫抗鹽泡沫體系研究氣液比與阻力系數(shù)的關(guān)系氣液比從1：1到2：1變化時(shí)，封堵能力最大（三）耐溫抗鹽泡沫體系研究空氣/空氣泡沫驅(qū)替實(shí)驗(yàn)裝置（四）空氣泡沫驅(qū)替實(shí)驗(yàn)提高采收率研究實(shí)驗(yàn)參數(shù)數(shù)值實(shí)驗(yàn)參數(shù)數(shù)值溫度/℃90.0束縛水飽和/%21.59壓力/MPa20.0孔隙度0.402孔隙體積/ml2010滲透率/10—3μm21320飽和油量/ml1725模型管直徑/mm80束縛水量/ml434模型管長(zhǎng)度/mm1000主要試驗(yàn)參數(shù)空氣/空氣泡沫驅(qū)替實(shí)驗(yàn)水驅(qū)采收率38.2%；注泡沫結(jié)束時(shí)，驅(qū)油效率提高了12.7%；后續(xù)水驅(qū)，驅(qū)油效率提高了11%

。共提高驅(qū)油效率23.7%主要實(shí)驗(yàn)參數(shù)：溫度90℃，壓力10MPa，小尺寸模型Φ25×600，非均質(zhì)模型水驅(qū)采收率38.2%最終采收率61.8%提高采收率23.7%

注入泡沫0.5PV

空氣泡沫調(diào)驅(qū)提高采收率幅度（四）空氣泡沫驅(qū)替實(shí)驗(yàn)提高采收率研究注氮?dú)鈮毫ψ⑺畨毫ψ⑴菽瓑毫諌簷C(jī)選型

通過試注試驗(yàn)，35MPa注入能力以上的空氣壓縮機(jī)能滿足試驗(yàn)的需要，試驗(yàn)優(yōu)選W－7/400型空氣壓縮機(jī)（五）空氣泡沫調(diào)驅(qū)工藝研究注入流程250型閥蝶型閥450型閥壓力表單流閥配水間活塞泵配液池2配液池1空氣壓縮機(jī)專用變壓器（五）空氣泡沫調(diào)驅(qū)工藝研究注入管柱采用頂封管柱監(jiān)測(cè)腐蝕速率目的層下界打水泥塞（保護(hù)下層）水泥塞Y221-115封隔器腐蝕監(jiān)測(cè)環(huán)腐蝕監(jiān)測(cè)環(huán)喇叭口腐蝕監(jiān)測(cè)環(huán)（五）空氣泡沫調(diào)驅(qū)工藝研究注入?yún)?shù)段塞組合：用量設(shè)計(jì)：V＝A×H×Φ×So×k（A控制面積，H有效厚度，Φ有效孔隙度，So含油飽和度，k為展布修正系數(shù)）發(fā)泡方式：發(fā)泡方式采用地面和井筒混合發(fā)泡方式注入壓力：最大限制注入壓力35MPa注入速度：空氣0.5～0.84×104Nm3/d，泡沫液20～35m3/d氣液比：1：1～1.2：1（五）空氣泡沫調(diào)驅(qū)工藝研究集輸流程集輸：?jiǎn)尉?、單罐、?jì)量、集輸放空：產(chǎn)出氣放空井口：偏心井口和取樣裝置供電：保溫、集輸泵油井40方高架敞口方罐

輸油泵

計(jì)量裝置計(jì)量站原進(jìn)站管線Φ76mm×4.5mm（五）空氣泡沫調(diào)驅(qū)工藝研究現(xiàn)場(chǎng)腐蝕監(jiān)測(cè)結(jié)果（六）空氣泡沫調(diào)驅(qū)的腐蝕防護(hù)研究地面管線比地下管柱嚴(yán)重注入管柱下部比上部嚴(yán)重管柱里面比外面腐蝕嚴(yán)重注入系統(tǒng)比產(chǎn)出系統(tǒng)嚴(yán)重（六）空氣泡沫調(diào)驅(qū)的腐蝕防護(hù)研究(2）注入管柱腐蝕監(jiān)測(cè)結(jié)果水井試驗(yàn)周期下入深度(m)腐蝕速率(mm/a)腐蝕速率部頒標(biāo)準(zhǔn)(mm/a)內(nèi)環(huán)（N80）外環(huán)（N80）12—65(242天)7160.11290.00570.07615100.27350.016522230.35310.0700現(xiàn)場(chǎng)腐蝕監(jiān)測(cè)結(jié)果(1）地面注入管柱腐蝕監(jiān)測(cè)結(jié)果位置試片類型腐蝕速度（mm/a）注氣口N800.7444混合口N800.5482井號(hào)（油井）平均腐蝕速率(mm/a)腐蝕速率部頒標(biāo)準(zhǔn)(mm/a)H12-320.01170.076H12-360.009640.076（3）集輸管線監(jiān)測(cè)腐蝕監(jiān)測(cè)結(jié)果（六）空氣泡沫調(diào)驅(qū)的腐蝕防護(hù)研究空氣泡沫腐蝕機(jī)理及影響因素O2腐蝕機(jī)理：CO2腐蝕機(jī)理：高氧分壓對(duì)金屬腐蝕起加速作用PH值為4~10時(shí)，幾乎無腐蝕溫度升高，腐蝕速度增加Cl-和SO42-離子對(duì)腐蝕起加速作用流速增加，氧腐蝕速度加快。O2腐蝕的影響因素氧的分壓PH值的影響溫度地層中離子的影響流速（六）空氣泡沫調(diào)驅(qū)的腐蝕防護(hù)研究空氣泡沫腐蝕機(jī)理及影響因素（六）空氣泡沫調(diào)驅(qū)的腐蝕防護(hù)研究CO2腐蝕的影響因素溫度溶液的pH值二氧化碳分壓溶液介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)流速空氣泡沫腐蝕機(jī)理及影響因素溫度升高，腐蝕速度加大CO2的腐蝕性與溶液的PH值無關(guān)CO2分壓超過20KPa時(shí)流體具有腐蝕性Cl-、HCO3-、Ca2+、Mg2+影響腐蝕速度流速增大，腐蝕速度增加（六）空氣泡沫調(diào)驅(qū)的腐蝕防護(hù)研究(2)頂封保護(hù)套管防腐配套工藝(1)油水井投加緩蝕劑(3)犧牲陽極保護(hù)注入段油套管(4)注入井采用耐腐蝕管柱（一）試驗(yàn)區(qū)確定（二）空氣泡沫調(diào)驅(qū)礦場(chǎng)試驗(yàn)（三）試驗(yàn)區(qū)注采動(dòng)態(tài)變化分析三.礦場(chǎng)試驗(yàn)及效果分析（四）礦場(chǎng)試驗(yàn)效果通過對(duì)12塊油藏精細(xì)描述，剩余油分布，地層能量狀況等研究，確定沙三中86-8層系為礦場(chǎng)試驗(yàn)區(qū)試驗(yàn)區(qū)含油面積1.1Km2，地質(zhì)儲(chǔ)量112×104t，累產(chǎn)油27.6×104t，剩余可采儲(chǔ)量9.36×104t，采出程度24.8%，水驅(qū)控制90.4%，動(dòng)用程度68.1%（一）試驗(yàn)區(qū)確定油井10口：

日產(chǎn)液372.1m3，日產(chǎn)油12.8t，綜合含水96.56%水井6口：

平均單井日注53m3，平均注入壓力18MPa沉積微相特征試驗(yàn)區(qū)屬近物源扇三角洲沉積環(huán)境沉積相，主要以水下分流河道及河口壩微相為主；受沉積環(huán)境、成巖作用和退膠結(jié)作用影響易形成優(yōu)勢(shì)滲流通道。

S3中86沉積微相S3中87沉積微相S3中88沉積微相S3中86沉積微相（一）試驗(yàn)區(qū)確定儲(chǔ)層層內(nèi)非均質(zhì)12沙三中86-8巖心圖沙三中86-7小層層內(nèi)非均質(zhì)性示意圖（一）試驗(yàn)區(qū)確定沙三中86-8層系物性解釋成果統(tǒng)計(jì)：?jiǎn)尉疂B透率范圍在10～2000×10-3m2，單井層間級(jí)差2-201倍，平均24.5倍，級(jí)差大于10倍的占43.9%。

單井層間突進(jìn)系數(shù)分布范圍1.2-4.6，平均2.09，突進(jìn)系數(shù)大于2的占總數(shù)的48.5%；單井層間變異系數(shù)分布范圍0.1～0.87，變異系數(shù)大于0.5的占48.6%。平面上物性變化劇烈，非均質(zhì)性很強(qiáng)。沙三中86-8滲透率變異系數(shù)0.74-0.82，突進(jìn)系數(shù)3.34-6.61，滲透率級(jí)差186.7-343.08倍。儲(chǔ)層平面非均質(zhì)沙三中86小層滲透率分布圖沙三中87小層滲透率分布圖沙三中88小層滲透率分布圖（一）試驗(yàn)區(qū)確定（二）空氣泡沫調(diào)驅(qū)礦場(chǎng)試驗(yàn)試驗(yàn)井組厚度（m）/層數(shù)（n）泡沫液（m3）空氣（×104Nm3）設(shè)計(jì)實(shí)注設(shè)計(jì)實(shí)注H12-15216.7/3215020014346H12-1715.6/52100213050.455.2H12-6512.9/365387595157.5168H12-910.4/52110212550.850.84合計(jì)1289813836301.7320.04

空氣泡沫調(diào)驅(qū)在12共實(shí)施4個(gè)井組，注入空氣泡沫液13836m3，空氣320.04×104Nm31）空壓機(jī)可以滿足現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)要求：試驗(yàn)選用的空壓機(jī)額定壓力40MPa，注泡沫壓力23.1-27.9MPa1.注入井動(dòng)態(tài)分析（三）試驗(yàn)區(qū)注采動(dòng)態(tài)分析試驗(yàn)井組注入壓力(MPa)注水壓力(MPa)泡沫試驗(yàn)前試驗(yàn)后H12-1723.11315．1H12-1522511.520.8H12-6526.4214.2H12-927.91114.62）壓降、吸水指示曲線：對(duì)比注前、注后吸水指示曲線和壓降曲線變化，表明注入空氣泡沫后地層能量提高1.注入井動(dòng)態(tài)分析（三）試驗(yàn)區(qū)注采動(dòng)態(tài)分析表12井間高滲通道參數(shù)3）吸水剖面：注空氣泡沫限制了S3Z86小層的吸水,加強(qiáng)了S3Z87小層的吸水，吸水剖面對(duì)比表明泡沫主要解決層內(nèi)矛盾（三）試驗(yàn)區(qū)注采動(dòng)態(tài)分析1.注入井動(dòng)態(tài)分析1）產(chǎn)出氣組份變化：累注空氣320×104Nm3后，胡12-32井等3口井產(chǎn)出氣中氮?dú)夂孔畲笊?5%，但氧氣組份濃度均