空气泡沫驱总结

1、旗胜35-6井组空气泡沫驱先导试验总 结 报 告西安中州石油钻采工程技术有限责任公司2006.12.15.目 录一、项目概况1二、空气泡沫驱的机理及适应性1（一）注空气提高采收率的机理1（二）泡沫驱油机理21、泡沫的渗流特性22、泡沫驱油机理3（三）空气泡沫驱的特点及适应性41、注水与注气采油的区别42、注气提高采收率方法的优势5三、旗胜35-6井组油藏地质特点5（一）油藏地质特征5（二）开采简况及主要问题6四、注气方案设计要点7（一）方案设计考虑因素7（二）方案设计原则8（三）方案设计结果8五、方案实施及效果分析9（一）方案的实施91、注气井实施92、采油井工作量的实施10（二）效果分析10

2、（三）注气效果评价15六、存在问题及下步建议16（一）存在问题及预防措施17（二）下步建议18七、认识和结论18（一）主要认识18（二）结论及建议18一、项目概况西安中州石油钻采工程技术有限责任公司 自2002年以来就开始关注空气泡沫驱油技术，通过几年来的调研和室内评价研究工作，取得了重要进展和突破，为进入现场先导试验奠定了基础。延长石油股份有限公司吴起采油一厂旗胜35-6井组注气先导试验项目自2005年7月立项，2005年7月至2005年 10月开展方案研究和室内评价，2005年9月至2005年12月购置压缩机和施工前期准备。2005年12月11日正式开始注气，到目前已累计注气8159.35

3、m3、泡沫541m3，注隔离液234m3。地层压力得到了保持和升高,从初期的13MPa，上升到目前20MPa，含氧量维持不变，气体还没有突破。，油井递减得到了控制和稳定，35-6井组合计累计增油602.18m3（表1）,取得了较好的试验效果。二、空气泡沫驱的机理及适应性注空气泡沫采油是一项富有创造性的提高采收率新技术。空气来源广，不受地域和空间限制，气源最丰富、成本低廉。矿场成功试验表明，它既可作为二次采油方式，也可用于三次采油方式。（一）注空气提高采收率的机理众所周知，采收率可用下式表示：提高采收率的各种方法就是把上述方程中一个或几个效率提高。注空气采油可大副度提高垂向扫油效率以及驱替效率。

4、将空气注入油藏产生低温氧化时，氧气和原油发生放热反应。在这种以放热氧化反应为主的过程中，消耗氧气生成碳的氧化物，即CO 和CO2，反应产生的热量使温度升高，促使轻质组分蒸发。空气并不直接起驱油的作用，起着驱油作用的是在油层内生成CO 和CO2以及由N2和蒸发的轻烃组分等组成的烟道气。反应程度与原油特性、岩石和流体特性、温度和压力有关，从本质上讲，注空气驱是间接的烟道气驱，但它又综合了多种驱油机理。对不同的油藏，各种驱替机理的作用是不同的，主要机理包括： 维持和提高地层压力；烟道气对原油的重力驱作用；原油汽化产生的驱动效应；促使原油膨胀的驱动效应；高温高压下超临界蒸汽作用；烟道气对原油可能产生的

5、混相作用等。 （二）泡沫驱油机理泡沫是不溶性或微溶性的气体分散于液体中所形成的分散物系。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、气体和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。1、泡沫的渗流特性1）泡沫在渗流时不断地破灭与再生泡沫在孔隙介质的分布是均匀的。泡沫在多孔介质内渗流时，并不是以连续相的形式通过介质孔隙的，而是不断地破灭与再生，气体在泡沫破灭，再生过程中向前运动，液体则通过气泡液膜网络流过孔隙介质。液体是连续相，气体是非连续相。孔隙介质的

6、作用像一个可变的过滤器，泡沫各相以不同的速度在孔隙介质中移动，气体比液体移动得快。2）泡沫视粘度随介质孔隙度的增大而升高泡沫在多孔介质中具有很高的视粘度（表观粘度），视粘度随介质孔隙度的增大而升高。泡沫是假塑性流体，粘度随剪切应力的升高而降低，介质的孔道越大则流速越慢，剪切应力越小，视粘度越大。泡沫的这种特性不利于其在大孔道中的流动，很适合非均质油层驱油。3）泡沫在含油孔隙介质中的稳定性变差，并随含油饱和度的升高而降低。泡沫在含油孔隙介质中的稳定性变差，并随含油饱和度的升高而降低。泡沫的运行距离相应缩短。但驱油实验也表明：进入有残余油的多孔介质的泡沫，在继后的水驱过程中并不很快消失，需要进入数

7、十倍的水才能排尽。说明泡沫的稳定性足以维持到驱油过程的结束。4）泡沫粘附在水流通道的表面并由胶体-分散化合物形成薄膜，一定程度地堵塞地层水和注入水的水流通道。2、泡沫驱油机理空气泡沫驱油的原理利用空气加起泡剂经气液接触后产生泡沫。（1）起泡剂本身是一种活性很强的阴离子表面活性剂，具有改变岩石表面润湿性和较大幅度降低油水界面张力，使原来呈束缚状的油通过油水乳化、液膜置换等方式成为可流动的油；（2）当泡沫的干度在一定范围时（54%-74%）其粘度大大高于基液的粘度，改善了驱替液与油的流度比，提高了波及系数；（3）泡沫流动需要较高压力梯度，从而克服岩石孔隙毛管力，把小孔隙中的油驱出；（4）泡沫进入地

8、层后，由于泡沫具有“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，从而起到“堵水不堵油”作用，提高驱油效率；（5）泡沫粘度随剪切速率的增大而减少，在高渗层中粘度大、在低渗中粘度小，因而泡沫能起到“堵大不堵小”的作用。泡沫的低密度与高弹性能显著降低驱动流体的流度，增大其洗油能力，提高油层的驱油效率。因此，泡沫既能提高油层的波及系数，又能提高其驱油效率，增加可采储量。（三）空气泡沫驱的特点及适应性1、注水与注气采油的区别向地层注水是一种有效的提高采收率的方法，但对低渗透油藏，由于地层吸水能力差，会出现地层注不进水。另外，用水驱驱油到了一定的时候采收率便下降了，这是因为油藏中含油孔

9、隙孔口方向朝各个方向。由于水的比重比油大，因此可以把孔口向上的孔隙油驱出，而孔口向下的孔隙油便剩在了油藏中。采用注气，因为气体的比重最小，气体便可以把孔口向下的孔隙油采出。对于这种类型的油藏可以用注气的方法提高原油采收率。 2、注气提高采收率方法的优势（1）空气驱是一个成熟的技术，它兼有多种驱油机理（2）它适合于低渗透和特低渗透油藏，许多低渗透和特低渗透油藏难于注水，而注气是容易注入地层达到驱油和补充能量的目的；（3）注气开发油田能够有效的避免注水引起的盐敏、水敏、酸敏、碱敏造成的对地层的污染；同时注水可能由于与地层配伍性差而污染地层；（4）利用高部位注气，利用重力稳定驱能最大限度地采出地层原

10、油，从而获得较高的采收率；（5）利用低温氧化（LTO）和高温氧化（HTO）能够采出重油，降低粘度，提高流度，提高驱油效率；（6）与水驱相比，空气气源丰富，处理技术已经成熟，操作方便；而陕北水资源紧缺，水处理难度大；（7）与注水相比，注气不需要建注水站，污水处理站以及注水配套的管线阀组等配套设备，注气相比是简单的；（8）室内试验和现场试验表明：注气采收率要高于注水采收率。存在的问题是对其驱油效果和安全问题应进行系统地研究。三、旗胜35-6井组油藏地质特点（一）油藏地质特征旗胜35井区地理位置位于陕西省吴旗县铁边城吴岔村耐半梁田粮淌，构造位置位于陕甘宁盆地东部斜坡带铁边城鼻隆构造旗胜35井区。该区

11、钻遇的地层从上到下钻遇了新生界第四纪、中生界的侏罗系和三叠系的地层。主要含油段依据岩性组合特征，自上而下将三叠系延长组划分为长1-长10十个油层组。其中，长1、长2、长4+5、长6和延安组的延9、延10为该区的主要油层组(段)。通过长4+5和长6油藏综合分析，油藏形成于西倾单斜的背景上，上倾方向依赖砂岩尖灭或砂岩物性变致密对油气形成岩性遮挡，下倾方向则见到大面积的边、底水，油水分异好，具有统一的油水界面，属典型的弹性水驱构造岩性圈闭油藏，油藏埋深为19202250m。该区地面原油性质具有低密度(0.779 g/cm3)、低粘度(2.13mPa.s)、低沥青质(3.44%)、低凝固点(820)、

12、初馏点低(5774)、少含蜡和少含乳化水等特点 （二）开采简况及主要问题旗胜35-6井组共11口井，从2004年8月开始投入生产，到实施空气泡沫驱之前，共有生产井11口，由于地层能量低、渗透率低、产量极低，因而经济效益差。到实施空气泡沫驱之前，累积产液8883.5 m3，累积产油4252.06 m3，累积产水2625.67 m3，综合含水41%。开发中存在的问题包括：（1）油藏能量衰竭快，产液量、产油量下降快，采出程度低；由于没有外来能量补充，加上边水、底水不活跃，油井产量快速下降。仅生产一年时间，单井平均液量从初期的8.6m3/d降到1.6m3/d，油量由4.0m3/d降到1.1m3/d，自

13、然递减达到72%。（2）油藏属于“三低”油藏，天然能量开发不能达到高产高效开发的目的；旗胜35井区渗透率、孔隙度和含油饱和度均低于常规油田，属于难采储量，天然能量开发方式只能是低产、低效地开发油田，随着天然能量的进一步衰竭，油田产量将会急剧下降，开发难度越来越大。（3）井网布局合理，但未分层系开发和未形成注采井网，无人工补充能量；旗胜35井区3个井组分别为旗胜35-6井组、旗胜35-18井组和旗胜35-28井组，井网布局分别是按7点井网和9点井网部署的，但井并未分层系开发，也未有人工补充能量井，所以井网布局并无实际意义，各井仍然依靠天然能量开发。（4）单井产量已经很低或高含水，个别井处于关停状

14、态；从旗胜35-6井组分析，除35-1和35-6井日产油分别为3.01m3和3.23 m3，36-10为1.26 m3，35-11为2.18 m3，其余7口井日产油均低于1.0 m3，个别井基本不出液。整体平均产量也仅仅1.6 m3。随着时间的推移，产量进一步下降，必将有部分井关停产。针对该井区低能、低渗、低产和低效的特点，探索新的开发方式是很有必要的，在目前技术水平和现有条件下，通过各方论证认为，注气开发是一种最为合适的开采方式，一旦实施取得成功，它必将会大大改善该区开发效果，并为陕北油气田的开发开辟出一片新天地。四、注气方案设计要点（一）方案设计考虑因素在方案设计时考虑到对生产反应很大，对

15、方案设计有很大影响的因素：1)注入量及其随时间的变化值；2)日产油量，累计增油量；3)生产响应前持续的时间；4)到达高峰产量的时间；5)高峰产量持续时间；6)高峰产量以后的产量递减曲线特征。（二）方案设计原则1）注气井尽量部署在高位置，低部位采油；2）注气井的注气层位不宜太长，注气目的层总体为长4+5的3、4层和长6的2、3层； 3）采油井由于射开层位不统一，必须归位生产，以便考查注气效果和进行开发动态分析；4）方案部署1口注气井，以形成一个小规模注采井网，具有一定的整体效益和规模效益。（三）方案设计结果qs35-6井为注气井，注气层位长4+5的3、4号小层和长6的2、3号小层；qs35-1井

16、、qs35-4井、qs35-7井、qs35-8井、qs35-9井，为对应一线生产井，生产层位为长4+5的3、4号小层和长6的2、3号小层，合注合采；qs35-2井、qs35-3井、qs35-5井、qs35-10井、qs35-11井为二线生产井；根据数值模拟研究结果，注气速度不同，提高采收率不同，注气速度大，注入气体压力高，采出程度相对较高。在数值模拟分析的基础上，综合压缩机的承受能力等因素，设计单井日注气2.5×104m3，累计注气量为2.68×107m3，相当地下体积为13.1×104m3，相当于0.23PV。方案实施后累计增油3.87×104m3，提

17、高采收率18.9%。五、方案实施及效果分析（一）方案实施1、注气井实施2005年12月11日正式投入注气，初期注空气压力13MPa，日注空气10800m3，折合地下体积54m3，到2006年11月30日，注气压力20MPa，日注气10292m3，折合地下体积41.17m3（图1、2）。累计注气折合地下体积8159.35 m3。从2005年12月到目前共注泡沫液13次，注泡沫液541m3，注隔离液234m3，共注液体775m3，合计注入地下体积8934.35，累计注采比0.62。图1 旗胜35-6井注气压力图2 旗胜35-6井注气量曲线2、采油井工作量的实施采油井共有11口其中1线井5口，有3口

18、井实施了补孔归位：1）旗胜35-1井补孔归位，2006年3月28日到2006年4月19日，补孔长4+5层位，井段2078-2082m，1层4m。2）旗胜35-4井归位：2006年4月19日到2006年5月12日，挤封长2砂组，回采长4+5的2小层，射孔井段2158.0-2162.0m1层4.0m；补射孔段2142-2146m1层4m。3）旗胜35-7井补孔归位：2006年4月20日，补孔长4+5的3小层，井段2110-2111.5m，1层1.5m，井段2128-2130m，1层2米.，并压裂生产。从生产曲线上分析，3口补孔井，旗胜35-1井、旗胜35-4井、和旗胜35-7井，有一点增油效果，但

19、总的效果不大，旗胜35-4井日产油增加0.2m3，有效期大约32天，累计增油6.15m3, 旗胜35-1井补孔基本没有增油效果，旗胜35-1井补孔基本也没有增油效果。分析原因认为：该井区属于低孔低渗区块，随着开发的深入，地层能量低，补孔后基本见不到补孔效果，而且补孔层是品位低的难采储量，这些层只有通过注气保持地层能量和注气驱才能有效的开发。（二）效果分析旗胜35-6井组注气对采油井生产有积极的效果：1）地层压力得到恢复，由于该井组没有测压和动液面资料，不能直接观察地层压力的变化，但从注入压力观察，从初期的注气压力为13MPa，到目前位置注气压力为20MPa，对稳定井组产量起到了积极作用（图1）

20、。2）弥补了地下亏空：目前累计采液12255.1m3，折合地下体积14275.7m3，累计注气折合地下体积8159.35m3（图1），注泡沫液和隔离液775m3，累计注入地下体积8934.35m3，累计注采比0.62，有效地弥补了地下亏空，部分地保持了地层压力。但是由于注采比小，所以地层能量没有得到完全恢复，部分井仍然供液不足。目前有6口井因供液不足而关井。3）3口井明显见到注气效果：旗胜35-1井、旗胜35-4井、旗胜35-7井见到了明显的增有效果（见图3、4、5）应用双曲递减规律，回归递减曲线，旗胜35-4井2006年2月见到明显的增油效果，液量和油量上升，到2006年12月10日累计增油

21、16.53m3。开始注气图3 旗胜35-4井日产油曲线旗胜35-1井2006年4月下旬开始明显见到注气效果，液量和油量上升，含水稳定，到2006年12月10日累计增油168.27m3。图4旗胜35-1井日产油曲线旗胜35-7井2004年中旬开始见到注气效果，液量和油量稳中有升，8个月日产油稳定在1.1m3到1.2m3之间。在未注气之前是不可能的。截止2006年12月10日，累计增油223.88m3。开始注气图5 旗胜35-7井日产油曲线开始注气图6 旗胜35-3井日产油曲线4）3口井维持了液量和油量稳定：在注气前，旗胜35-6井组单井日产油、日产液持续下降，部分井年递减率达到了80%，平均递减

22、率也在72%左右，如果没有人工补充能量，该井区很快就有许多井停产。2005年12月10开始注气以后，地层能量得到了部分补充，地下亏空也得到一定程度的补充。除上面3口井明显见到注气效果外，还有3口井旗胜35-5井、旗胜35-11井和旗胜35-12井产量维持稳定，完全克服了递减。如果考虑递减，计算增油量的话，3口井累计增油281.70m3。旗胜35-12井从2005年8月投产到2006年4月中旬，产量持续下降，日产油从投产的2.6m3，下降到2006年4月中旬0.8m3，年递减率在80%以上。2006年4月到目前为止，日产油基本维持稳定，可以看出，地层能量得到了明显的提高和改善。开始注气图7 旗胜

23、35-12井日产油曲线旗胜35-11井2005年9月投产，初期产量达到4.5m3，到2006年6月产量已经下降到0.8m3，递减率达到80%以上，2006年7月到目前产量基本维持在0.9m3左右。减缓了递减，有效地保持地层能量开发。开始注气图8 旗胜35-11井日产油曲线旗胜35-5井2004年8月投产，初期产量4.4m3，2005年12月产量下降到0.3m3，自然递减非常大，通过注气，该井产量2006年3月还有上升趋势，产量维持在0.4m3左右，而且产量非常稳定，大大地减缓递减。开始注气图9 旗胜35-5井日产油曲线从上述见效情况分析，可以看出下面的特点：1）一线井能够见到注气效果，旗胜35

24、-1、35-4、35-7等井是一线井，明显的见到了注气效果。2）在河道相沉积的主河道上，渗透率较好的二线井也能得到一定的能量补充。例如旗胜35-11、35-3、35-12等井维持了产量的稳定。3）目前还没有得到地层能量补充的井，完全处于停产状态，目前有5口井供液不足而停产（表1），可以看出，在地层能量没有得到完全恢复，二线井和沉积边缘非主流线的井在目前是很难见到注气效果的。（三）注气效果评价从2005年12月11日开始注气以来，地层能量得到了补充，注气压力从初期的13MPa，上升到目前20MPa，含氧量维持不变，气体还没有突破。3口井明显见到增油效果（表1）。另外还有3口井克服了递减，产量维持

25、稳定。表1 旗胜365-6井组目前生产情况统计表井号日产液(m3)日产油(m3)日产水(m3)累计产液(m3)累计产油(m3)自然产量(m3)累计增油(m3)35-2不上液733.457.457.435-12.62.370.232597.52334.452166.18168.2735-6注气井1850.71709.081709.0835-120.80.730.07639549473.6575.3535-110.80.70.1555.5514.16416.1498.0235-10不上液169524824835-9不上液26522722735-8不上液289.517117135-710.920.0

26、8890.8647423.12223.8835-51.10.350.751355417308.67108.3335-4停1057.7140.76124.2316.5335-3不上液326129117.3811.62合计12255.17143.856441.85702.00如果没有注气补充地层能量，依靠天然能量开发，井组自然累计产量6441.85m3，通过注气，井组合计累计增油702.00m3。可以说在这种低渗透油藏注空气驱采油取得了增油效果。六、存在问题及下步建议为了确保安全和腐蚀问题，国外在整个注气过程中均采用了现代自动化管理和监测技术。例如，注入气体自动计量有安全防爆防漏检测系统；注气井安

27、装井口控制器，防止回流和过高压力；所有管子均经钝化处理，减轻内部生锈、腐蚀和结垢程度；气体压缩机采用特殊高温润滑剂，降低爆炸的危险；准备两台气体压缩机，留有余量，以保证注气量恒定等等。过程中一旦出现故障，还备有应急补救措施。这次和吴旗采油厂开展的注气项目是首次在陕北地区开展类似项目，具有创新和探索研究的性质，通过本次先导试验的总结和分析、完善，对下步推广应用具有重要意义。（一）存在问题及预防措施综合分析空气泡沫驱试验，主要问题是空气压缩机故障防范；注入管线的腐蚀、堵塞与防腐；空气顶替系统用氮气或水、泡沫等将井筒中空气顶入油层，阻止油层中烃气回流，发生爆炸。采取的预防措施主要有：1、防止停注和重

28、新启动后烃向井筒回流造成注入井内爆炸。国外油田注空气的开发试验过程中，一般是当压缩机的停机时间超过30min 时，就采用一套净化系统，向井内泵入氮气、水或2 %的氯化钾水溶液，将剩余的空气推入地层，以阻止烃向井筒回流。经过几个多月的注气开采后，当近井筒的烃大部分已燃烧掉或被驱替时，方可停止使用洗井液系统。本次试验中采用泵入一定数量泡沫的办法成功解决了烃向井筒回流的问题。2、防止由于氧气突破造成生产设施内爆炸。目前，主要是通过监测产出流体中的氧气而加以预防。如：采用与现场自动化防控、警报系统相连的氧气探测器监测生产，测试设备中的氧气含量，产出气样定期送往实验室或在现场进行在线分析等。3、防止高压氧腐蚀注气井井下管柱。目前，美国大多数注气井使用140mmK- 55 和N - 80 级套管，73mm 涂料油管；用永久型注入封隔器隔离环空，并充填防腐