空气泡沫驱先导试验技术.

1、一、提高采收率面临的技术难题及对策一、提高采收率面临的技术难题及对策二、空气泡沫调驱技术研究二、空气泡沫调驱技术研究三、矿场试验及效果分析三、矿场试验及效果分析四、结论与认识四、结论与认识（一）面临的技术难题（一）面临的技术难题4.74%12.41%50.33%32.53% 9090 90-12090-120 120-140120-140 140140 x104mg/Lx104mg/Lx104mg/Lx104mg/Lx104mg/L59.3%13.78%8.31%9.35%9.26% 10 10-15 15-20 20-25 25 油藏温度油藏温度/地质储量地质储量/104t901655590

2、-12025615120-14063141402413矿化度矿化度/104mg/L地质储量地质储量/104t10471410-15475915-20423020-257012 2530181一、提高采收率面临的技术难题及对策一、提高采收率面临的技术难题及对策高温高盐高钙镁离子高温高盐高钙镁离子（二）采收率对策（二）采收率对策分类化学驱气驱油藏温度120 矿化度 10104mg/L地层原油黏度150mPas地层饱和压力10-25MPa原始气油比80-200m3/t地下原油密度0.66-0.76mg/L温度、矿化度不受限制,有利于气驱地质储量5887104t31885104t所占比例11.4%61

3、.4%气驱是中原油田三次采油技术的主攻方向气驱是中原油田三次采油技术的主攻方向一、提高采收率面临的技术难题及对策一、提高采收率面临的技术难题及对策空气驱的优点空气驱的优点空气驱的缺点空气驱的缺点n气源丰富、来源广、成本低气源丰富、来源广、成本低n具有热效应、间接烟道气驱具有热效应、间接烟道气驱n不受油藏温度、矿化度的影响不受油藏温度、矿化度的影响p安全问题安全问题p腐蚀腐蚀p气窜气窜（三）目前气驱开展的工作（三）目前气驱开展的工作天然气驱天然气驱W88W88COCO2 2驱驱沙一下沙一下空气泡沫调驱空气泡沫调驱12S312S3中中8 86-86-8、317317一、提高采收率面临的技术难题及对

4、策一、提高采收率面临的技术难题及对策问题问题1：中原油田原油能否发生氧化反应？：中原油田原油能否发生氧化反应？问题问题2：空气泡沫施工中的安全如何保证？：空气泡沫施工中的安全如何保证？问题问题5：对注采系统的腐蚀情况怎么样？：对注采系统的腐蚀情况怎么样？空气泡沫调驱必须解决的技术问题空气泡沫调驱必须解决的技术问题一、提高采收率面临的技术难题及对策一、提高采收率面临的技术难题及对策问题问题3：气窜问题能否解决？：气窜问题能否解决？问题问题4：空气泡沫调驱能否提高采收率？：空气泡沫调驱能否提高采收率？二、空气泡沫调驱技术研究二、空气泡沫调驱技术研究（一）原油氧化动力学研究（一）原油氧化动力学研究（

5、二）注空气安全控制技术研究（二）注空气安全控制技术研究（三）耐温抗盐泡沫体系研究（三）耐温抗盐泡沫体系研究（四）空气泡沫驱替实验研究（四）空气泡沫驱替实验研究（五）空气泡沫调驱工艺研究（五）空气泡沫调驱工艺研究（六）空气泡沫调驱的腐蚀防护研究（六）空气泡沫调驱的腐蚀防护研究静态氧化实验静态氧化实验主要试验参数主要试验参数初始压力：初始压力：9.920.6MPa 反应温度：反应温度：80120 含油饱和度：含油饱和度：40%、50%、100%静态低温氧化静态低温氧化实验装置实验装置（一）原油氧化动力学研究（一）原油氧化动力学研究l气体组分发生变化气体组分发生变化l系统内氧的分压降低系统内氧的分压

6、降低氧化反应后气体组分变化（氧化反应后气体组分变化（9090，110h110h）名称名称浓度浓度/%/%O O2 21.881.88N N2 293.0493.04COCO2 24.364.36CHCH4 40.200.20C C2 2H H6 60.100.10H H2 2O O0.250.25C C3 3H H8 80.0200.020SOSO2 20.150.15总计总计1001001616.116.216.316.416.516.616.716.8020406080100时 间 ， h压力，MPa在在250ml反应器内，反应后，反应器内，反应后，反应器内压力由反应器内压力由16.716

7、.7MPaMPa降降至至16.1MPa（一）原油氧化动力学研究（一）原油氧化动力学研究动态氧化实验动态氧化实验参数参数数值数值参数参数数值数值温度温度, ,9090，100100，110110孔隙体积孔隙体积,ml,ml385385注气压力注气压力,MPa,MPa1010Sw,%Sw,%31.231.2注入空气体积注入空气体积( (标况标况),ml),ml156798.7156798.7So,%So,%41.641.6主要试验参数主要试验参数高压氧化管动态实验装置高压氧化管动态实验装置（一）原油氧化动力学研究（一）原油氧化动力学研究9090100110l在流动状态条件下，随时间和温度增加，在流

8、动状态条件下，随时间和温度增加，O2含量降低，含量降低，CO2含量增大含量增大温度温度/O O2 2/%/%COCO2 2/%/%耗氧速率耗氧速率/% /% 90905.945.940.270.2771.771.71001001.321.321.591.5993.793.71101100.220.224.474.4799.0 99.0 （一）原油氧化动力学研究（一）原油氧化动力学研究主要试验参数主要试验参数 ：爆炸室容积：爆炸室容积：24 L24 L 温度范围：温度范围：20209090 模拟油井井筒压力范围：模拟油井井筒压力范围： 0.20.21.2MPa1.2MPa甲烷甲烷- -空气爆炸实

9、验空气爆炸实验（二）注空气安全控制技术研究（二）注空气安全控制技术研究甲烷甲烷- -空气混合物的爆炸极限空气混合物的爆炸极限甲烷爆炸极限及临界氧含量确定甲烷爆炸极限及临界氧含量确定：模拟现场生产条件，初模拟现场生产条件，初始温度始温度9090，初始压力，初始压力1.2MPa1.2MPa以下时，甲烷与空气爆炸混合物中以下时，甲烷与空气爆炸混合物中甲烷的爆炸范围在甲烷的爆炸范围在4.76%-16%4.76%-16%。临界氧含量值临界氧含量值12.35%12.35%（二）注空气安全控制技术研究（二）注空气安全控制技术研究建建立立三三级级事事故故树树评评价价模模型型三级三级评价评价模型模型一级一级评价

10、评价模型模型二级评二级评价模型价模型（二）注空气安全控制技术研究（二）注空气安全控制技术研究评价结果评价结果 l主要风险点主要风险点: :注气井注气井、生产井、空压机生产井、空压机以及以及管线的腐蚀管线的腐蚀l主要危险源：空气压缩机主要危险源：空气压缩机l风险因素之间存在相关性风险因素之间存在相关性l现场试验产出气的氧气浓度警戒值：现场试验产出气的氧气浓度警戒值：5 5%-8%-8%（二）注空气安全控制技术研究（二）注空气安全控制技术研究安全控制措施安全控制措施l空压机：定期清理积碳，定期放空空压机：定期清理积碳，定期放空l集输：单井、单罐、计量集输，产出气体放空集输：单井、单罐、计量集输，产

11、出气体放空l注入管柱：顶封管柱注入管柱：顶封管柱l现场氧气浓度警界值：现场氧气浓度警界值：3%3%。达到。达到3%3%时，油井关井，注入井停注时，油井关井，注入井停注l气体监测：便携式探测仪和气相色谱仪气体监测：便携式探测仪和气相色谱仪（二）注空气安全控制技术研究（二）注空气安全控制技术研究（三）耐温抗盐泡沫体系研究（三）耐温抗盐泡沫体系研究ABSASAOSAESAOS2Y-2000T-80OS-BPMW2005OP-9OP-10OP-15OP-30OP-60FMAQJ2002APG发泡性、发泡性、抗钙镁性抗钙镁性筛选筛选AOSAOSAESAESOS-BOS-BPMW2005PMW2005QJ

12、2002QJ2002APGAPGZY-1ZY-1ZY-2ZY-2ZY-3ZY-3复配复配起泡剂起泡剂温度温度（）矿化度矿化度（10104 4mg/Lmg/L） CaCa2+2+Mg+Mg2+2+（mg/Lmg/L）发泡量发泡量20.1atm20.1atm（mlml）半衰期半衰期20.1atm20.1atm（minmin）ZY-1ZY-1型型9090151571307130500500130130ZY-2ZY-2型型10010020207000070000500500420420ZY-3ZY-3型型1201202525713071304204207272起泡剂性能评价起泡剂性能评价l耐温耐温90

13、90120120；耐矿化度；耐矿化度252510104 4mg/Lmg/L；耐；耐CaCa2+2+、MgMg2+ 2+ 大于大于50005000mg/Lmg/L；起泡体积大于；起泡体积大于400400mlml；半衰期大于半衰期大于7070minmin（三）耐温抗盐泡沫体系研究（三）耐温抗盐泡沫体系研究泡沫驱油特性泡沫驱油特性泡沫靠泡沫靠挤压占据挤压占据和和乳化乳化作用作用驱油驱油盲端孔隙中泡沫盲端孔隙中泡沫挤压与占据作用挤压与占据作用（三）耐温抗盐泡沫体系研究（三）耐温抗盐泡沫体系研究泡沫封堵特性泡沫封堵特性l泡沫列泡沫列叠加堵塞大孔隙叠加堵塞大孔隙（三）耐温抗盐泡沫体系研究（三）耐温抗盐泡沫

14、体系研究l一定渗透率范围内，泡沫的封堵能力强一定渗透率范围内，泡沫的封堵能力强实验条件：实验条件：常温至常温至9090、压力、压力5MPa5MPa至至9MPa9MPa，起泡剂浓度，起泡剂浓度0.6%0.6%，气液比，气液比0.50.5：1 1至至3 3：1 1；截面积；截面积4.906cm4.906cm2 2，长度，长度60cm60cm，水的粘度，水的粘度0.92mPa0.92mPas s；注入速度；注入速度2ml/min2ml/min，孔隙体积，孔隙体积100ml100ml不同渗透率对应阻力因子的关系曲线不同渗透率对应阻力因子的关系曲线 不同渗透率对应残余阻力系数关系曲线不同渗透率对应残余阻

15、力系数关系曲线 （三）耐温抗盐泡沫体系研究（三）耐温抗盐泡沫体系研究气液比与阻力系数的关系气液比与阻力系数的关系l 气液比从气液比从1 1：1 1到到2 2：1 1变化时，封堵能力最大变化时，封堵能力最大（三）耐温抗盐泡沫体系研究（三）耐温抗盐泡沫体系研究空气空气/空气泡沫驱替实验装置空气泡沫驱替实验装置（四）空气泡沫驱替实验提高采收率研究（四）空气泡沫驱替实验提高采收率研究实验参数数值实验参数数值温度/90.0束缚水饱和/%21.59压力/MPa20.0孔隙度0.402孔隙体积/ml2010渗透率/103m21320饱和油量/ml1725模型管直径/mm80束缚水量/ml434模型管长度/m

16、m1000主要试验参数主要试验参数空气空气/ /空气泡沫驱替实验空气泡沫驱替实验l水驱采收率水驱采收率38.2%38.2%；注泡沫结束时，驱油效率提高了；注泡沫结束时，驱油效率提高了12.7%12.7%；后；后续水驱，驱油效率提高了续水驱，驱油效率提高了11%11% 。共提高驱油效率。共提高驱油效率23.7%23.7%主要实验参数：主要实验参数：温度温度9090，压力，压力10MPa10MPa，小尺寸模型，小尺寸模型2525600600，非均质模型，非均质模型水驱采收率水驱采收率38.2%38.2%最终采收最终采收率率61.8% 61.8% 提高采收率提高采收率23.7%23.7% 注入泡沫注

17、入泡沫0.5PV0.5PV 空气泡沫调驱提高采收率幅度空气泡沫调驱提高采收率幅度（四）空气泡沫驱替实验提高采收率研究（四）空气泡沫驱替实验提高采收率研究注氮气压力注氮气压力注水压力注水压力注泡沫压力注泡沫压力空压机选型空压机选型 通过试注试验，通过试注试验，35MPa35MPa注入能力以上的空气压缩机能满足试注入能力以上的空气压缩机能满足试验的需要，试验优选验的需要，试验优选W W7/4007/400型空气压缩机型空气压缩机（五）空气泡沫调驱工艺研究（五）空气泡沫调驱工艺研究注入流程注入流程250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配液池2配

18、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（五）空气泡沫调驱工艺研究（五）空气泡沫调驱工艺研究注入管柱注入管柱l采用顶封管柱采用顶封管柱l监测腐蚀速率监测腐蚀速率l目的层下界打水泥塞目的层下界打水泥塞（保护下层）（保护下层）水泥塞水泥塞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（五）空气泡沫调驱工艺研究（五）空气泡沫调驱工艺研究注入参数注入参数n段塞组合：段塞组合：n 用量设计：用量设计：V VA AH HS So ok k（A A控制面积，控制面积，H H有效厚度有效厚度 ，有效孔隙有效孔隙度，度，S So o含油饱和度，含

19、油饱和度，k k为展布修正系数）为展布修正系数）n 发泡方式：发泡方式： 发泡方式采用地面和井筒混合发泡方式发泡方式采用地面和井筒混合发泡方式n 注入压力：注入压力：最大限制注入压力最大限制注入压力35MPa35MPan 注入速度：注入速度：空气空气0.50.50.840.8410104 4NmNm3 3/d/d，泡沫液，泡沫液202035m35m3 3/d/dn 气液比：气液比：1 1：1 11.21.2：1 1（五）空气泡沫调驱工艺研究（五）空气泡沫调驱工艺研究集输流程集输流程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

20、偏心井口和取样装置和取样装置n供电：供电：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76mm76mm4.5mm4.5mm（五）空气泡沫调驱工艺研究（五）空气泡沫调驱工艺研究l现场腐蚀监测结果现场腐蚀监测结果（六）空气泡沫调驱的腐蚀防护研究（六）空气泡沫调驱的腐蚀防护研究地面管线比地下管柱严重地面管线比地下管柱严重注入管柱下部比上部严重注入管柱下部比上部严重管柱里面比外面腐蚀严重管柱里面比外面腐蚀严重注入系统比产出系统严重注入系统比产出系统严重（六）空气泡沫调驱的腐蚀防护研究（六）空气泡沫调驱的腐蚀防护研究(2）

21、注入管柱腐蚀监测结果水井水井试验周期试验周期下入深度下入深度(m)腐蚀速率腐蚀速率(mm/a)腐蚀速率部颁标准腐蚀速率部颁标准(mm/a)内环（内环（N80）外环（外环（N80）1265(242天天)7160.11290.00570.076151015100.27350.27350.01650.0165222322230.35310.35310.07000.0700l现场腐蚀监测结果现场腐蚀监测结果(1）地面注入管柱腐蚀监测结果位置位置试片类型试片类型腐蚀速度（腐蚀速度（mm/amm/a）注气口注气口N800.7444混合口混合口N800.5482井井 号号（油井）（油井）平均腐蚀速率平均腐蚀

22、速率(mm/a)(mm/a)腐蚀速率部颁标准腐蚀速率部颁标准(mm/a)(mm/a)H12-32H12-320.01170.01170.0760.076H12-36H12-360.009640.009640.0760.076（3）集输管线监测腐蚀监测结果（六）空气泡沫调驱的腐蚀防护研究（六）空气泡沫调驱的腐蚀防护研究l空气泡沫腐蚀机理及影响因素空气泡沫腐蚀机理及影响因素O O2 2腐蚀机理：腐蚀机理：COCO2 2腐蚀机理：腐蚀机理：高氧分压对金属腐蚀起加速作用PH值为410时，几乎无腐蚀温度升高，腐蚀速度增加Cl-和SO42-离子对腐蚀起加速作用流速增加，氧腐蚀速度加快。O O2 2腐蚀的影

23、响因素腐蚀的影响因素氧的分压氧的分压PHPH值的影响值的影响温度温度地层中离子的影响地层中离子的影响流速流速（六）空气泡沫调驱的腐蚀防护研究（六）空气泡沫调驱的腐蚀防护研究l空气泡沫腐蚀机理及影响因素空气泡沫腐蚀机理及影响因素（六）空气泡沫调驱的腐蚀防护研究（六）空气泡沫调驱的腐蚀防护研究COCO2 2腐蚀的影响因素腐蚀的影响因素温度温度溶液的溶液的pHpH值值二氧化碳分压二氧化碳分压溶液介质的化学性质溶液介质的化学性质流速流速l空气泡沫腐蚀机理及影响因素空气泡沫腐蚀机理及影响因素温度升高，腐蚀速度加大CO2的腐蚀性与溶液的PH值无关CO2分压超过20KPa时流体具有腐蚀性Cl-、HCO3-、

24、Ca2+、Mg2+影响腐蚀速度流速增大，腐蚀速度增加（六）空气泡沫调驱的腐蚀防护研究（六）空气泡沫调驱的腐蚀防护研究(2)(2)顶封保护套管顶封保护套管(1)(1)油水井投加缓蚀剂油水井投加缓蚀剂(3)(3)牺牲阳极保护注入段油套管牺牲阳极保护注入段油套管(4)(4)注入井采用耐腐蚀管柱注入井采用耐腐蚀管柱（一）试验区确定（一）试验区确定（二）空气泡沫调驱矿场试验（二）空气泡沫调驱矿场试验 （三）试验区注采动态变化分析（三）试验区注采动态变化分析三三.矿场试验及效果分析矿场试验及效果分析（四）矿场试验效果（四）矿场试验效果 通过对通过对12块块油藏精细描述，剩余油分布，地层能量状况等研究油藏精

25、细描述，剩余油分布，地层能量状况等研究，确定沙确定沙三中三中8 86-86-8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1.1Km1.1Km2 2，地质储量，地质储量11211210104 4t t，累产油，累产油27.627.610104 4t t，剩余剩余可采储量可采储量9.369.3610104 4t t，采出程度采出程度24.8%24.8%，水驱控制，水驱控制90.4%90.4%，动用程度，动用程度68.1%68.1%（一）试验区确定（一）试验区确定l油井油井1010口：口： 日产液日产液372.1m372.1m3 3，日产油，日产油12.8t12.8t，综合含水，

26、综合含水96.56%96.56%l水井水井6 6口：口： 平均单井日注平均单井日注53m53m3 3，平，平均注入压力均注入压力18MPa18MPa沉积微相特征沉积微相特征 试验区属近物源扇三角洲沉积环境沉积相，试验区属近物源扇三角洲沉积环境沉积相，主要以水下分流河道及河口主要以水下分流河道及河口坝微相为主坝微相为主；受沉积环境、成岩作用和退胶结作用影响易形成优势渗流通道；受沉积环境、成岩作用和退胶结作用影响易形成优势渗流通道。 S3中86沉积微相S3中中87沉积微相沉积微相S3中中88沉积微相沉积微相S3中中86沉积微相沉积微相（一）试验区确定（一）试验区确定储层层内非均质储层层内非均质12

27、沙三中沙三中86-8岩心图岩心图沙三中86-7小层层内非均质性示意图 （一）试验区确定（一）试验区确定沙三中86-8层系物性解释成果统计： 单井渗透率范围在10200010-3m2，单井层间级差2-201倍，平均24.5倍，级差大于10倍的占43.9%。 单井层间突进系数分布范围1.2-4.6，平均2.09，突进系数大于2的占总数的48.5%； 单井层间变异系数分布范围0.10.87，变异系数大于0.5的占48.6%。平面上物性变化剧烈，非均质性很强。平面上物性变化剧烈，非均质性很强。 沙三中沙三中8 86-86-8渗透率变异系数渗透率变异系数0.74-0.820.74-0.82，突进系数，突

28、进系数3.34-6.613.34-6.61，渗透率级差渗透率级差186.7-343.08186.7-343.08倍。倍。储层储层平面平面非均质非均质沙三中86小层渗透率分布图 沙三中87小层渗透率分布图 沙三中88小层渗透率分布图 （一）试验区确定（一）试验区确定（二）空气泡沫调驱矿场试验（二）空气泡沫调驱矿场试验试验试验井组井组厚度（厚度（m m）/ /层层数（数（n n）泡沫液（泡沫液（m m3 3）空气（空气（10104 4 NmNm3 3）设设 计计实注实注设设 计计实注实注H12-152H12-15216.7/316.7/3215021502001200143434646H12-17

29、H12-1715.6/515.6/5210021002130213050.450.455.255.2H12-65H12-6512.9/312.9/36538653875957595157.5157.5168168H12-9H12-910.4/5 10.4/5 211021102125 2125 50.850.850.8450.84合合 计计12898128981383613836301.7301.7320.04320.04 空气泡沫调驱在空气泡沫调驱在1212共实施共实施4 4个井组，注入空气泡沫液个井组，注入空气泡沫液1383613836m3，空气，空气320.04 320.04 104 N

30、m3 1 1）空压机可以满足现场试验要求：试验选用的空压机额定）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压力40MPa40MPa，注泡沫压力，注泡沫压力23.1-27.9MPa23.1-27.9MPa1.1.注入井动态分析注入井动态分析（三）（三） 试验区注采动态分析试验区注采动态分析试验试验井组井组注入压力注入压力(MPa)(MPa)注水压力注水压力(MPa)(MPa)泡沫泡沫试验前试验前试验后试验后H12-17H12-1723.123.1131315151 1H12-152H12-152252511.511.520.820.8H12-65H12-6526.426.42 214.

31、214.2H12-9H12-927.927.9111114.614.6 2 2）压降、吸水指示曲线：对比注前、注后吸水指示曲线和）压降、吸水指示曲线：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压降曲线变化，表明注入空气泡沫后地层能量提高1.1.注入井动态分析注入井动态分析（三）（三） 试验区注采动态分析试验区注采动态分析表表12 井间高渗通道参数井间高渗通道参数 3 3）吸水剖面：注空气泡沫限制了）吸水剖面：注空气泡沫限制了S3Z8S3Z86 6小层的吸水小层的吸水, ,加强了加强了S3Z8S3Z87 7小层的吸水，吸水剖面对比表明泡沫主要解决层内矛盾小层的吸水，吸水剖面对比表明泡沫主要解决层内矛盾（三）（三） 试验区注采动态分析试验区注采动态分析1.1.注入井动态分析注入井动态分析 1 1）产出气组份变化：）产出气组份变化：累注空气累注空气32032010104 4NmNm3 3后，胡后，胡12-3212-32井等井等3 3口口井产出气中氮气含量最大升至井产出气中氮气含量最大升至45%45%，但氧气组份浓度均在，但氧气组份浓度均在1%1%以内以内，其余油其余油井为零，表明空气与原油在油藏中发生了氧化反应井为零，表明空气与原油在油藏中发生了氧化反应