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1、泡沫流体在油气田开发中的应用泡沫流体在油气田开发中的应用中国石油大学（华东）泡沫流体研究中心中国石油大学（华东）泡沫流体研究中心 中国石油大学泡沫流体研究中心所在的油气田开发工程学科为国中国石油大学泡沫流体研究中心所在的油气田开发工程学科为国家重点学科，目前有教授家重点学科，目前有教授1 1人，副教授人，副教授 3 3 人，博士人，博士7 7人，硕士人，硕士1010人，人，形成了合理的科研梯队。中心主要从事以下几个方面的研究工作：形成了合理的科研梯队。中心主要从事以下几个方面的研究工作： 泡沫流体冲砂洗井及作业技术泡沫流体冲砂洗井及作业技术（国际先进、省科技进步三等奖）（国际先进、省科技进步三
2、等奖） 泡沫酸化技术泡沫酸化技术（国际先进、中国石化协会国际先进、中国石化协会科技进步三等奖）科技进步三等奖） 常规酸化后泡沫排酸技术常规酸化后泡沫排酸技术 泡沫流体混排储层改造技术泡沫流体混排储层改造技术 低压井泡沫流体诱喷技术低压井泡沫流体诱喷技术 水平井泡沫酸洗技术水平井泡沫酸洗技术 蒸汽吞吐井氮气泡沫调剖技术蒸汽吞吐井氮气泡沫调剖技术前沿技术：前沿技术： 泡沫携砾石充填技术泡沫携砾石充填技术 泡沫压裂技术泡沫压裂技术 泡沫流体研究中心的泡沫流体系列增产技术泡沫流体研究中心的泡沫流体系列增产技术已在中国石化胜利油田、中已在中国石化胜利油田、中石油冀东油田以及华东分公司采油厂石油冀东油田以
3、及华东分公司采油厂等现场得以广泛应用，产生了巨大的等现场得以广泛应用，产生了巨大的经济效益和社会效益，经济效益和社会效益，中国石化报、中国石油报、胜利日报中国石化报、中国石油报、胜利日报等媒体均进行等媒体均进行了相关报道。了相关报道。 http:/ 2004年年3月月24日日中国石化报中国石化报第三版刊登第三版刊登“低密度氮气泡沫流体技术海上油井显威低密度氮气泡沫流体技术海上油井显威”的报道的报道http:/ 在常规流体冲砂、洗井及修井过程中，由于入井液的漏失在常规流体冲砂、洗井及修井过程中，由于入井液的漏失及滤失，往往会对油气产层造成一定的污染，影响作业后的产及滤失，往往会对油气产层造成一定
4、的污染，影响作业后的产能，对于一些能，对于一些漏失严重井漏失严重井，甚至不能建立正常的洗井循环。使，甚至不能建立正常的洗井循环。使用泡沫流体可以有效地解决上述问题。泡沫流体冲砂、洗井及用泡沫流体可以有效地解决上述问题。泡沫流体冲砂、洗井及修井主要有以下修井主要有以下优点优点：泡沫密度低泡沫密度低，可实现低压或负压循环，以免漏失；，可实现低压或负压循环，以免漏失；泡沫粘度高，滤失量少，液相成分低，可泡沫粘度高，滤失量少，液相成分低，可大大减少对产层的大大减少对产层的伤害伤害；泡沫的泡沫的悬浮能力强悬浮能力强，可以把井底和油、套管壁上的固体颗粒，可以把井底和油、套管壁上的固体颗粒或其它赃物带出；或
5、其它赃物带出；可以可以诱导近井地带赃物外排诱导近井地带赃物外排，以解除产层堵塞，同时还可以，以解除产层堵塞，同时还可以诱导油流。诱导油流。http:/ 泡沫冲泡沫冲砂施工砂施工设计设计 井口施井口施工参数工参数 http:/ 应用实例应用实例 泡沫冲砂、洗井及修井技术在胜利油田东辛、桩西、开泡沫冲砂、洗井及修井技术在胜利油田东辛、桩西、开发中心等采油厂以及中石油冀东油田进行了广泛应用，累发中心等采油厂以及中石油冀东油田进行了广泛应用，累计应用计应用100100多井次，应用效果显著。多井次，应用效果显著。 以高以高104-5104-5平平6060井为例，该井水平井为例，该井水平段长段长10801
6、080米，由于地层漏失严重，不米，由于地层漏失严重，不能有效的建立压力平衡，未见地层有能有效的建立压力平衡，未见地层有返液，先后有哈利伯顿、返液，先后有哈利伯顿、BJBJ等国外公等国外公司进行冲砂作业均未取得成功。后采司进行冲砂作业均未取得成功。后采用我公司泡沫流体冲砂，很快建立循用我公司泡沫流体冲砂，很快建立循环顺利完成施工。在冲砂初期取样结环顺利完成施工。在冲砂初期取样结果显示，果显示，180g180g水含水含40g40g砂砂，充分显示了，充分显示了泡沫液较强的携砂能力，同时泡沫流泡沫液较强的携砂能力，同时泡沫流体冲砂大大减少了地层的污染。体冲砂大大减少了地层的污染。http:/ 应用实例
7、应用实例 2005 2005年年BZ25-1BZ25-1、SZ36-1SZ36-1平台共实施氮气泡沫洗井平台共实施氮气泡沫洗井3232井井次，原采用柴油浸泡后地热水洗井，地热水漏失量大，次，原采用柴油浸泡后地热水洗井，地热水漏失量大，造成产能恢复期过长，采用低密度氮气泡沫流体洗井工造成产能恢复期过长，采用低密度氮气泡沫流体洗井工艺后，不用柴油浸泡，利用泡沫流体的低密度特性以及艺后，不用柴油浸泡，利用泡沫流体的低密度特性以及良好洗油能力，即可完成正常洗井作业，同时减少了地良好洗油能力，即可完成正常洗井作业，同时减少了地热水漏失，大大缩短了产能恢复期。热水漏失，大大缩短了产能恢复期。http:/
8、泡沫酸化技术就是在常规酸液体系中加入起泡剂和稳泡剂，通过泡沫酸化技术就是在常规酸液体系中加入起泡剂和稳泡剂，通过泡沫发生器与气体混合，形成稳定的泡沫体系，同时泡沫发生器与气体混合，形成稳定的泡沫体系，同时兼有泡沫流体性兼有泡沫流体性质和酸化能力质和酸化能力，泡沫酸酸化技术特别泡沫酸酸化技术特别适用于多层非均质油层酸化、低适用于多层非均质油层酸化、低压、低渗井酸化以及老井的重复酸化压、低渗井酸化以及老井的重复酸化。与常规酸化相比，泡沫酸化主与常规酸化相比，泡沫酸化主要有以下优点：要有以下优点：v泡沫本身具有泡沫本身具有选择性选择性，可以使更多的，可以使更多的酸液进入中低渗透层和油层酸液进入中低渗
9、透层和油层；v粘度大，低滤失，穿透能力强；粘度大，低滤失，穿透能力强；v由于结构及组分影响，泡沫酸本身具有良好的缓速效果；由于结构及组分影响，泡沫酸本身具有良好的缓速效果；v大量气相存在使泡沫酸化大量气相存在使泡沫酸化容易返排容易返排，对产层伤害少对产层伤害少。 泡沫酸酸化工艺在胜利油田、冀东油田、华东分局采油厂累计应泡沫酸酸化工艺在胜利油田、冀东油田、华东分局采油厂累计应用用120120多井次，并被冀东油田作为主要酸化工艺加以推广，取得了良多井次，并被冀东油田作为主要酸化工艺加以推广，取得了良好的应用效果。好的应用效果。 http:/ 以桩以桩121-2121-2井为例，该井储层岩性为砂质白
10、云岩，储层泥质井为例，该井储层岩性为砂质白云岩，储层泥质含量较高，在生产过程中易产生颗粒运移堵塞。含量较高，在生产过程中易产生颗粒运移堵塞。9696年后实施年后实施三三次酸化，日增油分别为次酸化，日增油分别为14t14t、4t4t和和3t3t，酸化效果一次比一次差，酸化效果一次比一次差，本次酸化前日产液本次酸化前日产液4.7t4.7t，日产油，日产油1.6t1.6t，含水，含水65%65%。液面。液面1983m1983m( (目前掺水，不掺水时液面在目前掺水，不掺水时液面在2200m2200m左右左右) )，示功图显示供液不，示功图显示供液不足。分析生产和储层资料认为具有酸化增油潜力，但如果采
11、用足。分析生产和储层资料认为具有酸化增油潜力，但如果采用常规酸化，酸液会沿着前三次溶蚀通道进入地层，降低酸化效常规酸化，酸液会沿着前三次溶蚀通道进入地层，降低酸化效果，本次酸化要获得较好的增油效果，必须提高低渗层的酸化果，本次酸化要获得较好的增油效果，必须提高低渗层的酸化效果。因此确定在该井实施泡沫酸酸化，利用泡沫液的分流特效果。因此确定在该井实施泡沫酸酸化，利用泡沫液的分流特性，使酸液进入低渗层，同时利用泡沫酸缓速特性扩大酸化半性，使酸液进入低渗层，同时利用泡沫酸缓速特性扩大酸化半径。施工过程中，主体酸部分采用泡沫酸，酸化后放喷过程中径。施工过程中，主体酸部分采用泡沫酸，酸化后放喷过程中返排
12、出大量残酸和固体颗粒，返排效果比常规酸化要好的多。返排出大量残酸和固体颗粒，返排效果比常规酸化要好的多。施工后，施工后，日增油日增油8.2t8.2t，增产效果明显。，增产效果明显。 http:/ 常规酸化常规酸化后，如果不能及时将残酸和反应物排出，将会生成二次后，如果不能及时将残酸和反应物排出，将会生成二次沉淀，同时与悬浮在残酸中的一些不溶物质沉降堵塞地层孔道，影响沉淀，同时与悬浮在残酸中的一些不溶物质沉降堵塞地层孔道，影响酸化施工效果。酸化施工效果。泡沫流体排酸技术泡沫流体排酸技术通过向井筒中通过向井筒中注入低密度泡沫注入低密度泡沫，将，将井筒液体排出。通过不断注入低密度泡沫液进行井筒液体排
13、出。通过不断注入低密度泡沫液进行循环循环，逐步降低井筒，逐步降低井筒流体的密度，流体的密度，减小井底压力减小井底压力，将地层中的残酸以及反应物排出将地层中的残酸以及反应物排出，减少减少对地层的二次污染对地层的二次污染，达到提高酸化效果的目的，泡沫排酸同时又诱导，达到提高酸化效果的目的，泡沫排酸同时又诱导油层近井地带泥浆及粉细砂大量排出，提高酸化效果。油层近井地带泥浆及粉细砂大量排出，提高酸化效果。 该技术在胜利油田、冀东油田等均有广泛应用，排酸效果明显，该技术在胜利油田、冀东油田等均有广泛应用，排酸效果明显，并且大大提高了单井产量。并且大大提高了单井产量。http:/ 该井是冀东油田的一口新投
14、水平该井是冀东油田的一口新投水平井，投产初期生产效果不好，研究井，投产初期生产效果不好，研究决定进行酸化，而邻井酸化后效果决定进行酸化，而邻井酸化后效果不好，分析认为是由于排酸不及时不好，分析认为是由于排酸不及时不彻底形成二次沉淀造成的，决定不彻底形成二次沉淀造成的，决定进行酸化后泡沫排酸，该井进行酸化后泡沫排酸，该井累计注累计注酸酸8888方方，20082008年年4 4月月2121号下午号下午3 3点半点半注酸完毕，反应注酸完毕，反应4 4小时后采用低密度小时后采用低密度泡沫流体进行酸化后排酸。泡沫流体进行酸化后排酸。 本次施工共计本次施工共计8.58.5小时，小时，累计注泡沫累计注泡沫约
15、为约为115115方，返出约方，返出约180180方方，从旁边，从旁边能闻到很大的酸味，说明从井里排能闻到很大的酸味，说明从井里排出了大量的酸液。出了大量的酸液。http:/ 该技术针对油藏开发过程中油层出砂严重需要高压砾石充该技术针对油藏开发过程中油层出砂严重需要高压砾石充填防砂，而近井地带又存在堵塞污染，造成防砂效果差、防砂填防砂，而近井地带又存在堵塞污染，造成防砂效果差、防砂有效期短的问题，主要利用泡沫流体自身的特性，通过泡沫吞有效期短的问题，主要利用泡沫流体自身的特性，通过泡沫吞吐、循环混排，将近井地带砂粒连同泥浆污染物排出，然后通吐、循环混排，将近井地带砂粒连同泥浆污染物排出，然后通
16、过高压充填填入理想粒径的石英砂，从而过高压充填填入理想粒径的石英砂，从而达到解除近井地带复达到解除近井地带复合堵塞、提高砾石充填防砂效果、改善近井地带渗流状况的目合堵塞、提高砾石充填防砂效果、改善近井地带渗流状况的目的的。 泡沫混排储层改造技术主要用于两类油井，一类是生产过泡沫混排储层改造技术主要用于两类油井，一类是生产过程中近井地带发生堵塞的程中近井地带发生堵塞的老井老井，一类是即将投产的，一类是即将投产的新井新井。老井。老井主要用于解除有机、无机复合堵塞，提高防砂效果；新井主要主要用于解除有机、无机复合堵塞，提高防砂效果；新井主要用于解除钻井过程中的污染、完善射孔炮眼、改善近井地带渗用于解
17、除钻井过程中的污染、完善射孔炮眼、改善近井地带渗流状况，提高砾石充填防砂效果。流状况，提高砾石充填防砂效果。 泡沫混排储层改造技术在胜利油田石油开发中心、冀东油泡沫混排储层改造技术在胜利油田石油开发中心、冀东油田成功进行了应用，效果显著，从田成功进行了应用，效果显著，从20052005年年1010月至今累计应用月至今累计应用320320余井次。余井次。http:/ 泡沫混排储层改造泡沫混排储层改造草草104-20104-20井井开开采采井井段段1215.0-1222.11215.0-1222.1米米，原原油油粘粘度度9558mpa.s9558mpa.s。该该井井于于20052005年年2 2月
18、月转转周周期期注注汽汽，正正常常生生产产至至20052005年年1010月月供供注注不不足足，小小管管探探砂砂面面，无无砂砂，判判断断细细砂砂及及粘粘土土膨膨胀胀堵堵塞塞近近井井地地带带，研研究究决决定定拔拔绕绕解解堵堵重重防防砂砂。2005.10.62005.10.6拔拔绕绕后后，普普通通混混气气水水掏掏空空10001000米米，放放喷喷后后回回探探砂砂面面，结结果果未未出出砂砂，2005.10.122005.10.12改改用用超超负负压压泡泡沫沫混混排排工工艺艺，混混排排过过程程中中，泡泡沫沫携携带带出出粉粉细细砂砂约约200200升升，回回探探砂砂面面，埋埋部部分分油油层层，砂砂柱柱21
19、21米米，冲冲返返砂砂0.5m0.5m3 3，20052005年年1111月月注注汽汽后后生生产产213213天天，累累油油10001000吨吨，累累水水746 746 m m3 3，平平均均日日产产4.69t/d4.69t/d，油汽比，油汽比1.171.17，取得了理想的近井地带解堵效果。，取得了理想的近井地带解堵效果。 序号序号日期日期作业目的作业目的生产时生产时间间(天天)累油累油(t)累水累水(t)平均日平均日产产(t/d)油汽比油汽比备注备注104.5.20-04.5.26绕防、注汽、绕防、注汽、新投新投2559583523.760.8205.2.28-05.3.8转周期、注汽转周期
20、、注汽1858474094.580.7供注供注不足不足305.10.24-05.11.7混排、重防砂、混排、重防砂、注汽注汽21310007464.691.17406.6.18-06.6.24转周期、注汽转周期、注汽31963973.100.1继续继续生产生产http:/ 庙庙27-1527-15井为冀东油田老爷庙的一口老井，开采层位馆陶井为冀东油田老爷庙的一口老井，开采层位馆陶组，该于组，该于19941994年年1111月开始试油，先后三次压裂防砂，均因产月开始试油，先后三次压裂防砂，均因产液量低，不能正常生产。液量低，不能正常生产。20072007年年9 9月先采用超负压泡沫混排工月先采用
21、超负压泡沫混排工艺，解除近井地带污染堵塞，结合高压一次充填防砂工艺，艺，解除近井地带污染堵塞，结合高压一次充填防砂工艺，措施后正常生产，累油措施后正常生产，累油46504650吨，累水吨，累水731731吨，平均日产油吨，平均日产油14.35t/d14.35t/d，生产效果比投产初期还好。，生产效果比投产初期还好。 http:/ 永永6666侧侧2828井为改层生产，打桥塞封堵井为改层生产，打桥塞封堵下层水层，射开上层沙二下层水层，射开上层沙二6 6气层，保留沙气层，保留沙二二7 7油层，油气合采。射孔后油层，油气合采。射孔后不产气不产气，分，分析为射孔后析为射孔后气层堵塞气层堵塞，20062
22、006年年1 1月月1919日采日采用低泡沫流体诱喷。用低泡沫流体诱喷。 施工后施工后，该井套压，该井套压10MPa10MPa，油压，油压4.5MPa4.5MPa，日产油日产油15m15m3 3，日产气，日产气1200m1200m3 3，自喷生产，自喷生产正常，取得了明显的增产效果。正常，取得了明显的增产效果。 泡沫流体诱喷技术既可用于泡沫流体诱喷技术既可用于产水气井产水气井，也可用于也可用于油气合采井油气合采井，其基本原理是利用，其基本原理是利用泡沫泡沫将井底积液排出将井底积液排出，恢复自喷生产恢复自喷生产。http:/ 水平井的常规酸洗水平井的常规酸洗由于油层的非均质性，常见问题是由于油层
23、的非均质性，常见问题是布酸不均匀，酸洗不彻底，又由于地层能量的限制酸洗过布酸不均匀，酸洗不彻底，又由于地层能量的限制酸洗过程中形成的产物不能彻底的排出，形成二次沉淀污染，对程中形成的产物不能彻底的排出，形成二次沉淀污染，对于油层漏失严重的井，酸液会沿高渗带进入油层深处达不于油层漏失严重的井，酸液会沿高渗带进入油层深处达不到酸洗的目的。到酸洗的目的。泡沫酸洗技术泡沫酸洗技术通过向井筒中通过向井筒中注入低密度泡注入低密度泡沫流体酸液沫流体酸液，将井筒液体排出，然后通过不断注入低密度，将井筒液体排出，然后通过不断注入低密度泡沫液封堵水平段的高渗带，达到均匀布酸的目的，利用泡沫液封堵水平段的高渗带，达
24、到均匀布酸的目的，利用泡沫流体的低密度特点，在井底形成负压差，诱导反应物泡沫流体的低密度特点，在井底形成负压差，诱导反应物及近井地带的泥浆和粉细砂大量排出，达到解堵的目的。及近井地带的泥浆和粉细砂大量排出，达到解堵的目的。 该技术在胜利油田、冀东油田等均有广泛应用，酸洗该技术在胜利油田、冀东油田等均有广泛应用，酸洗效果明显，并且大大提高了单井产量。效果明显，并且大大提高了单井产量。http:/ 高104-5平102井位于高尚堡油区，2008年5月11日酸洗投产，到6月4日累计生产24天，累积产液2280方，产油75.6方，动液面在223米，目前生产正常。 http:/ 蒸蒸汽汽吞吞吐吐是是开开
25、采采稠稠油油油油藏藏的的一一种种行行之之有有效效的的采采油油方方法法。但但由由于于蒸蒸汽汽流流度度、地地层层非非均均质质性性等等因因素素的的影影响响，经经过过多多轮轮次次吞吞吐吐以以后后，蒸蒸汽汽窜窜流流严严重重，开开发发效效果果就就会会变变差差。蒸蒸汽汽吞吞吐吐井井泡泡沫沫调调剖剖技技术术在在各各稠稠油油油油田田都都有有较较多多井井次次的的应应用用，并并且且取取得得了了良良好好的的应应用用效效果果，是是蒸蒸汽汽吞吞吐吐井井开开发发后后期期一一种种有有效的增产手段。效的增产手段。 七、蒸汽吞吐井氮气泡沫调剖技术七、蒸汽吞吐井氮气泡沫调剖技术http:/ 降降低低蒸蒸汽汽流流度度，提提高高注注汽
26、汽压压力力，提提高高波波及及体体积积，但但不不会堵塞油流通道；会堵塞油流通道；v 提高中低渗透层和含油饱和度较高地层的蒸汽注入量提高中低渗透层和含油饱和度较高地层的蒸汽注入量；v 氮气导热系数低，可以氮气导热系数低，可以减少热损失减少热损失，提高热能利用率。，提高热能利用率。 蒸汽吞吐井氮气泡沫调剖技术蒸汽吞吐井氮气泡沫调剖技术http:/ 泡沫压裂技术特别适用于低渗透、低压及水敏地层的泡沫压裂技术特别适用于低渗透、低压及水敏地层的油气藏改造，压裂过程中所用气相可以是氮气，也可以是油气藏改造，压裂过程中所用气相可以是氮气，也可以是二氧化碳，国内大多使用液态二氧化碳。与常规水力压裂二氧化碳，国内
27、大多使用液态二氧化碳。与常规水力压裂技术相比，泡沫压裂主要有以下优点：技术相比，泡沫压裂主要有以下优点：v泡沫粘度高泡沫粘度高、滤失量小、摩阻小，有利于提高排量，产生、滤失量小、摩阻小，有利于提高排量，产生穿透较深、较宽的裂缝；穿透较深、较宽的裂缝；v悬砂性能好悬砂性能好，有利于增大裂缝的支撑面积，提高裂缝的导，有利于增大裂缝的支撑面积，提高裂缝的导流能力；流能力；v液相含量少、滤失量小，液相含量少、滤失量小，对地层伤害小对地层伤害小；v排液时，气体膨胀，使排液时，气体膨胀，使排液迅速且彻底排液迅速且彻底，同时使裂缝壁面，同时使裂缝壁面和地层孔隙得到彻底净化，大大提高了裂缝的导流能力；和地层孔
28、隙得到彻底净化，大大提高了裂缝的导流能力； http:/ 最最早早的的泡泡沫沫压压裂裂施施工工始始于于19681968年年1 1月月。从从7070年年代代开开始始，泡泡沫沫压压裂裂以以迅迅猛猛的的势势头头在在全全美美国国和和加加拿拿大大得得到到广广泛泛运运用用。在在1979197919801980年年，泡泡沫沫压压裂裂已已经经进进入入了了一一个个比比较较成成熟熟的的时时期期。泡泡沫沫压压裂裂在在美美国国和和加加拿拿大大应应用用较较多多，在在国国外外泡泡沫沫压压裂裂液液占占整整个个压压裂裂液液体体系系的的30305050。国国内内方方面面，最最早早辽辽河河油油田田曾曾与与加加拿拿大大公公司司进进行行合合作作，成成功功进进行行了了泡泡沫沫压压裂裂，后后来来国国内内油油田田也也陆陆续续开开展展了了这这方方面面的的研研究究工工作作，并并进进行行了了现现场场应应用用，取取得得了了很很好好的的增增产产效效果果。随随着着低低压压、低低渗渗以以及及水水敏敏等等难难开开发发油油气气藏藏的的增增多多，相相信信泡泡沫压裂技术在国内的应用一定会越来越多。沫压裂技术在国内的应用一定会越来越多。氮气泡沫压裂压裂技术应用氮气泡沫压裂压裂技术应用http:/
