空气泡沫驱技术

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1、1空气泡沫驱油技术空气泡沫驱油技术2一、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3 目前，多数水驱油藏开发已进入中后期，含水率高、采出目前，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。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，来，具有调剖和驱油的双重作用

2、。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，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。期提高采收率具有应用潜力。 一、概述一、概述41.1.泡沫的物理特性泡沫的物理特性二、空气泡沫驱提高采收率机理二、空气泡沫驱提高采收率机理泡泡沫沫：是是指指由由不不溶溶性性或或微微溶溶性性气气体体分分散散于于液液体体中

3、中形形成成的的分分散散物物系系。由由液液体体薄薄膜膜包包围围着着的的气气体体形形成成了了单单个个的的气气泡泡，而而泡泡沫沫则则是是气气泡泡的的聚聚集集物物，其其中中气气体体是是分分散散相相( (不不连连续续相相) )，液液体体是是分分散散介介质质( (连续相连续相) )。 两两相相泡泡沫沫通通常常由由起起泡泡剂剂、稳稳定定剂剂及及气气体体、淡淡水水组组成成的的起起泡泡液液形形成成。起起泡泡剂剂多多为为表表面面活活性性剂剂，气气相相有有空空气气、天天然然气气、氮氮气气和二氧化碳等。和二氧化碳等。52.2.泡沫在多孔介质中的形成与破灭机理泡沫在多孔介质中的形成与破灭机理n泡沫的形成机理：泡沫的形成

4、机理：滞后分离滞后分离颈缩突变颈缩突变薄膜分断薄膜分断n泡沫的聚并机理：泡沫的聚并机理：毛细管吸入毛细管吸入气体扩散气体扩散n泡沫的破灭机理：泡沫的破灭机理：油滴作用油滴作用气体扩散气体扩散液膜滞后机理示意图液膜滞后机理示意图缩颈分离机理示意图缩颈分离机理示意图薄膜分断机理示意图薄膜分断机理示意图61 1）封堵调剖作用：）封堵调剖作用：当泡沫进入地层时，先进入高渗透层，由于当泡沫进入地层时，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，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，泡沫中的气泡沫可依次进入低渗透层，

5、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；连续的残余油驱出，从而提高微观波及效率；2 2）提高驱油效率：）提高驱油效率：发泡剂本身是一种表面活性剂，能大幅度降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；油效率；3 3、提高油层能量：、提高油层能量：注入的气体能够补充地层能量，提高油层油注入的气体能够补充地层能量，提高油层油层压力。层压力。 3. 3.泡

6、沫驱提高采收率机理泡沫驱提高采收率机理1）空气泡沫封堵能力）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。关键指标。7分别为相同流量下，泡沫和盐水流经岩心的压力降。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：压力实验条件：压力5.2MPa，温度，温度90，渗透率，渗透率5006

7、00毫达西毫达西8泡沫的阻力因子：含油饱和度的变化泡沫的阻力因子：含油饱和度的变化实验条件：压力实验条件：压力5.2MPa，温度，温度90，渗透率，渗透率500600毫达西毫达西泡沫的阻力因子：气液比的变化泡沫的阻力因子：气液比的变化10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：渗透率的影响泡沫的阻力因子：渗透率的影响压力对阻力因子的影响压力对阻力因子的影响11泡沫的阻力因子：温度、压力的影响泡沫的阻力因子：温度、压力的影响压力9.0MP压力5.2MP温度90温度60温度对阻力因子的影响温度对阻力因子的影响122）空气泡沫驱提高驱油效率）空气泡沫驱提高驱油效率13

8、（温度（温度90，压力，压力10MPa，小尺寸模型，小尺寸模型25600 ）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 水驱采收率水驱采收率38.9%最终采收率最终采收率达到达到60.3% 提高采收率提高采收率达到达到21.4% 14（温度（温度90，压力，压力10MPa，小尺寸模型，小尺寸模型25600 ）非均质模型：注入孔隙体积倍数和驱油效率的关系曲线非均质模型：注入孔隙体积倍数和驱油效率的关系曲线 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泡沫具有流度控制作用 其主

9、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流的方向，较好地实现封堵作用提高驱油效率提高驱油效率 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驱油效率提高16%16%24%24%。153 3）

10、空气泡沫驱主要认识）空气泡沫驱主要认识161.1.广西白色油田灰岩油藏空气泡沫驱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三、空气泡沫驱现场应用实例17 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7080t/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、19962000年纯空气泡沫驱阶段；2、20012003年空气-泡沫段塞驱阶段；3、2003200

11、4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。18l油藏能量得到一定的恢复，地层压力上升油藏能量得到一定的恢复，地层压力上升l油井产液量上升，含水下降，产油量大幅度提高油井产液量上升，含水下降，产油量大幅度提高p空气泡沫驱试验生产效果空气泡沫驱试验生产效果l1996年年9月月2004年年8月月在在百百4块块5口口井井上上累累计计注注入入空空气气泡泡沫沫/空气空气31井次井次l累累计计注注入入泡泡沫沫液液3.43104m3，空空气气843104m3 ，累累计计增增油油1.48104t。l累计投入产出比约累计投入产出比约1：4.49。19注泡沫注泡沫p空气泡沫驱试验生产效果空

12、气泡沫驱试验生产效果20空气空气-泡沫段泡沫段塞塞21百色油田百百色油田百4 4块油井套管气分析表块油井套管气分析表 空气与地下原油发生低温氧化反应（空气与地下原油发生低温氧化反应（LTO），产出气含氧量），产出气含氧量低于低于2.5%。222.2.广西子寅油田砂岩油藏空气泡沫驱广西子寅油田砂岩油藏空气泡沫驱231 1）试验区开发状况）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随着采出程度的提高, ,含水不断上升，产油量不断下降含水不断上升，产油量不断下降 242）注入方式：泡沫辅助空气）注入方式：泡沫辅助空气-水交替注入水交替注入(WAG)仑仑16-7井注泡沫、空气井注泡沫、

13、空气-水、清水施工曲线水、清水施工曲线25仑仑16-9井注泡沫、空气井注泡沫、空气-水交替注入施工曲线水交替注入施工曲线 263 3）现场试验效果及分析）现场试验效果及分析泡沫辅助气泡沫辅助气- -水交替注入方式，能减慢气窜速度，试验井组水交替注入方式，能减慢气窜速度，试验井组未出现气窜现象；未出现气窜现象；泡沫辅助气泡沫辅助气- -水交替注入先导试验年累计增油水交替注入先导试验年累计增油509.6t,509.6t,投入产投入产出比出比1:3.541:3.54; ;仑仑16块油藏温度低于块油藏温度低于50，注入空气与地下剩余油同样可以，注入空气与地下剩余油同样可以发生低温氧化（发生低温氧化（L

14、TO），产出气氧含量在），产出气氧含量在2.6%以内；以内；泡沫辅助气泡沫辅助气-水交替方式能增加原油产油、降低含水率，最水交替方式能增加原油产油、降低含水率，最终采收率可提高终采收率可提高5-8%。27仑仑16-17井采油曲线井采油曲线产油由产油由0.8t/d上升到最高时的上升到最高时的3t/d以上，至以上，至2004年年12月月16日开日开始失效，有效期始失效，有效期203天，累计增油天，累计增油174.8t。28仑仑16-12井采油曲线井采油曲线日产油由日产油由0.6t上升到上升到1.8t左右，累计增油左右，累计增油165.7t。 29井号井号监测日期监测日期组成（组成（% %）备注备注

15、H H2 2O O2 2N N2 2CHCH4 4COCO2 2等等C+C+仑仑16-1716-172004.6.92004.6.90.00.00.540.5453.253.242.7142.711.541.542.02.0施工中施工中2004.7.282004.7.280.00.00.480.4822.922.954.2154.215.985.9816.416.4施工后施工后2004.9.132004.9.130.01.041.0420.920.961.3461.344.694.6912.012.02004.11.182004.11.180.00.710.7131.131.151.4351.

16、435.665.6611.1111.11仑仑16-3516-352004.6.92004.6.90.02.602.6017.017.072.8572.852.182.185.45.4施工中施工中2004.7.282004.7.280.00.240.2414.814.873.6173.613.433.437.97.9施工后施工后2004.9.132004.9.130.01.191.197.917.9178.0478.043.643.649.229.222004.11.182004.11.180.00.710.7117.017.070.8670.862.882.888.548.54仑仑16-361

17、6-362004.9.132004.9.130.01.491.498.488.4878.3778.376.486.485.155.15施工后施工后仑仑16-1216-122004.9.132004.9.130.00.010.011.411.4171.9871.989.849.8416.7616.76施工后施工后2004.10.112004.10.110.02.092.098.748.7463.7663.769.299.2916.1216.122004.11.182004.11.180.00.480.482.352.3573.6273.628.938.9314.6214.62监测数据说明监测数据

18、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（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），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年使用空气驱油试验至今31井次，无发生安全事故。井次，无发生安全事故。30油藏埋深：油藏埋深：2150m原始地层压力：原始地层压力：23MPa，饱和压力：饱和压力：7.69MPa油层渗透率：油层渗透率：235.510-3m2，孔隙度：孔隙度：21%渗透率变异系数渗透率变异系数0.86油藏温度油藏温度84-89地面原油粘度：地面原油粘度

19、：43.171mPa.s地面原油密度：地面原油密度：0.872g/cm3地层水矿化度：地层水矿化度：20.16104mg/L原始油气比：原始油气比：43.99m3/t原油地质储量原油地质储量1046104t3.3.中原油田胡中原油田胡1212块空气泡沫驱块空气泡沫驱油藏特点：油藏特点：1、高温：、高温：84-892、高盐：、高盐： 20.16104mg/L3、非均质性严重：变异系数、非均质性严重：变异系数0.864、高含水：综合含水、高含水：综合含水97.54%试验区胡试验区胡试验区胡试验区胡12121212块沙三中块沙三中块沙三中块沙三中8 8 8 86-86-86-86-8层层层层31l空

20、气泡沫注入井：空气泡沫注入井：4 4口口l生产井：生产井：1010口口l注水井：注水井：2 2口口试验区试验区注采井网：注采井网：试验区：试验区：通过对通过对胡胡12块块油藏精细描述，剩余油分布，地层能量状况等研油藏精细描述，剩余油分布，地层能量状况等研究，究，确定沙三中确定沙三中86-8层系为矿场试验区层系为矿场试验区 试验区含油面积试验区含油面积1.1Km2，地质储量，地质储量112104t，累产油，累产油27.6104t，剩剩余可采储量余可采储量9.36104t，采出程度采出程度24.8%。32250型阀型阀蝶蝶型阀型阀450型阀型阀压力表压力表单流阀单流阀配水间配水间活塞泵活塞泵配液池

21、配液池2配液池配液池1空气压缩机空气压缩机专用变压器专用变压器注入流程注入流程注入流程注入流程33注入管柱注入管柱注入管柱注入管柱人工井底人工井底Y221-115封隔器封隔器腐蚀监测环腐蚀监测环腐蚀监测环腐蚀监测环喇叭口喇叭口腐蚀监测环腐蚀监测环l l采用顶封管柱采用顶封管柱采用顶封管柱采用顶封管柱l l监测腐蚀速率监测腐蚀速率监测腐蚀速率监测腐蚀速率l l目的层下界打水泥塞目的层下界打水泥塞目的层下界打水泥塞目的层下界打水泥塞34集输流程集输流程n集输集输：单井、单罐、计量、集输单井、单罐、计量、集输n放空放空：产出气放空产出气放空n井口井口：偏心井口偏心井口和取样装置和取样装置n供电供电：

22、保温、集输泵保温、集输泵油井油井4040方高架敞口方方高架敞口方罐罐 输油泵输油泵 计量装置计量装置计量站原进站管线原进站管线76mm76mm4.5mm4.5mm35注入方式：注入方式：试验试验试验试验井组井组井组井组厚度（厚度（厚度（厚度（m m m m）/ / / /层层层层数（数（数（数（n n n n）泡沫液（泡沫液（泡沫液（泡沫液（m m m m3 3 3 3）空气（空气（空气（空气（101010104 4 4 4 NmNmNmNm3 3 3 3）设设设设 计计计计实注实注实注实注设设设设 计计计计实注实注实注实注H12-152H12-152H12-152H12-15216.7/31

23、6.7/316.7/316.7/3215021502150215020012001200120014343434346464646H12-17H12-17H12-17H12-1715.6/515.6/515.6/515.6/52100210021002100213021302130213050.450.450.450.455.255.255.255.2H12-65H12-65H12-65H12-6512.9/312.9/312.9/312.9/365386538653865387595759575957595157.5157.5157.5157.5168168168168H12-9H12-9H

24、12-9H12-910.4/5 10.4/5 10.4/5 10.4/5 21102110211021102110 2110 2110 2110 50.850.850.850.850.8450.8450.8450.84合合合合 计计计计1289812898128981289813836138361383613836301.7301.7301.7301.7320.04320.04320.04320.04设计与注入设计与注入N N个段塞交替注入个段塞交替注入后置段塞后置段塞前置段塞前置段塞泡泡沫沫空空气气空气泡沫：空气泡沫：0.1PV 气液比：气液比：1.2：1 泡泡沫沫空空气气泡泡沫沫空空气气3

25、6l空压机可以满足现场试验要求：空压机可以满足现场试验要求：试验选用的空压机额定压力试验选用的空压机额定压力40MPa40MPa，注泡沫压力，注泡沫压力23.123.127.9MPa27.9MPa试验试验试验试验井组井组井组井组注入压力注入压力注入压力注入压力(MPa)(MPa)(MPa)(MPa)注水压力注水压力注水压力注水压力(MPa)(MPa)(MPa)(MPa)泡沫泡沫泡沫泡沫试验前试验前试验前试验前试验后试验后试验后试验后H12-17H12-17H12-17H12-1723.123.123.123.113131313151515151 1 1 1H12-152H12-152H12-1

26、52H12-1522525252511.511.511.511.520.820.820.820.8H12-65H12-65H12-65H12-6526.426.426.426.41212121214.214.214.214.2H12-9H12-9H12-9H12-927.927.927.927.91111111114.614.614.614.61 1）注入井动态分析）注入井动态分析37l压降、吸水指示曲线压降、吸水指示曲线：对比注前、注后吸水指示曲线和压降对比注前、注后吸水指示曲线和压降曲线变化，表明注入空气泡沫后地层能量提高曲线变化，表明注入空气泡沫后地层能量提高38l胡胡12-152井注水

27、压力由空气泡沫调驱前井注水压力由空气泡沫调驱前11.5 MPa上升到上升到20.8 MPa，上升了，上升了9.3 MPal生产井连续进行产出气监测，直到该井组试验结束都未检测生产井连续进行产出气监测，直到该井组试验结束都未检测出氧气，其中出氧气，其中1232井连续几天产出气氮气含量高达井连续几天产出气氮气含量高达40%，说明空气未吐破或氧气被消耗掉了。说明空气未吐破或氧气被消耗掉了。l生产井在试验一个月后开始见效，产油量由生产井在试验一个月后开始见效，产油量由7.65t/d上升到上升到18.6t/d，含水由，含水由96.6%下降到下降到89%。39产出气组份变化：产出气组份变化：累注空气累注空

28、气32032010104 4NmNm3 3后，后，胡胡12-3212-32井等井等3 3口井口井氧气组份浓度均在氧气组份浓度均在1 1% %以内以内，其余油其余油井为零，井为零，表明空气与原油发生氧化表明空气与原油发生氧化反应反应2 2）采油井动态分析）采油井动态分析40产出水相产出水相Cl-离子：离子：注空气泡沫后，油井产出水的离子浓度发生注空气泡沫后，油井产出水的离子浓度发生变化，变化，Cl-离子浓度增大，离子浓度增大，表明波及体积有所增大表明波及体积有所增大41产液剖面：产液剖面：产液剖面得到了改善，表明高渗层得到了有效封堵产液剖面得到了改善，表明高渗层得到了有效封堵胡胡12-32井：井

29、：试验前试验前86、87为为95.28%、4.72%；试验后为；试验后为75.42%、24.58%胡胡12-36井：井：试验前试验前86、87为为7.84%、92.16%；试验后为；试验后为17.5%、82.5%42试验区阶段自然递减和产油曲线试验区阶段自然递减和产油曲线 试验区水区水驱特征曲特征曲线 3 3）试验效果）试验效果l开发效果：开发效果：截至截至20092009年底，累计增油年底，累计增油4400t4400t，综合含水由，综合含水由96.296.2降至降至90.9%90.9%。可采储量增加可采储量增加4.444.4410104 4t t，预计预计采收率提高采收率提高8%8%；阶段段

30、递减减由由26.04%26.04%下降至目前下降至目前2.16%2.16%。4344胡胡12-83井采油曲线井采油曲线45胡胡12-153井采油曲线井采油曲线 4647四、结论四、结论l空气泡沫驱能够提高高温、高盐、高含水非均质油藏的原油采空气泡沫驱能够提高高温、高盐、高含水非均质油藏的原油采收率收率预计在水驱基础上，提高预计在水驱基础上，提高8 8l注空气泡沫安全可行，原油能够发生低温氧化反应注空气泡沫安全可行，原油能够发生低温氧化反应生产井产出气中氧气含量低于生产井产出气中氧气含量低于3 3，有少量，有少量COCO2 2l空气驱和空气泡沫驱注入压力比较高、排量大，注入设备是施空气驱和空气泡

31、沫驱注入压力比较高、排量大，注入设备是施工成败的关键。工成败的关键。目前国产空气压缩机可以满足部分油田注空气和空气泡沫驱油试验的需目前国产空气压缩机可以满足部分油田注空气和空气泡沫驱油试验的需要要l初步形成了注入、集输流程；安全控制；监测配套工艺技术初步形成了注入、集输流程；安全控制；监测配套工艺技术l空气驱与空气泡沫驱技术适应范围较广空气驱与空气泡沫驱技术适应范围较广既可用于低渗油藏既可用于低渗油藏, ,也可以用于高渗油藏也可以用于高渗油藏既可用于二次采油，也可以用于三次采油既可用于二次采油，也可以用于三次采油481 1、空气泡沫、空气泡沫驱具有封堵具有封堵调剖、提高剖、提高驱油效率以及有效

32、油效率以及有效补充地充地层能量的作用，因此能能量的作用，因此能够降低油井含水率、提高采收率。降低油井含水率、提高采收率。2 2、由于气源（空气）丰富、价格低廉，使得空气、空气、由于气源（空气）丰富、价格低廉，使得空气、空气/ /泡沫泡沫驱有望成有望成为低低/ /特低渗透油藏有效特低渗透油藏有效动用、高含水油藏用、高含水油藏进一步提高一步提高采收率的有效技采收率的有效技术。3 3、需要加、需要加强强注空气、空气泡沫注空气、空气泡沫驱油藏油藏原油低温氧化特征原油低温氧化特征与与开开发技技术适适应性性研究：（研究：（1 1）油藏深度、温度；（）油藏深度、温度；（2 2）原油性）原油性质（粘度、原油（粘度、原油组分、溶解气等）；（分、溶解气等）；（3 3）含水率。）含水率。4 4、不同、不同类型油藏注空气、空气泡沫型油藏注空气、空气泡沫驱开开发方式方式优化研究：空气化研究：空气驱、空气泡沫、空气泡沫驱、泡沫段塞、泡沫段塞驱、气水交替（、气水交替（WAGWAG）驱等。等。5 5、进一步加一步加强强注空气安全性注空气安全性论证研究。研究。