空气泡沫驱先导试验技术

空气泡沫调驱提高采收率技术先导试验一、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三、矿场试验及效果分析四、结论与认识（一）面临的技术难题油藏温度/℃地质储量/×104t＜901655590-12025615120-1406314＞1402413矿化度/×104mg/L地质储量/×104t＜10471410-15475915-20423020-257012＞2530181一、提高采收率面临的技术难题及对策高温高盐高钙镁离子（二）采收率对策分类化学驱气驱油藏温度＜120℃矿化度＜10×104mg/L地层原油黏度＜150mPa·s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5887×104t31885×104t所占比例11.4%61.4%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空气驱的优点空气驱的缺点气源丰富、来源广、成本低具有热效应、间接烟道气驱不受油藏温度、矿化度的影响安全问题腐蚀气窜（三）目前气驱开展的工作天然气驱W88CO2驱沙一下空气泡沫调驱12S3中86-8、317一、提高采收率面临的技术难题及对策问题1：中原油田原油能否发生氧化反应？问题2：空气泡沫施工中的安全如何保证？问题5：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一、提高采收率面临的技术难题及对策问题3：气窜问题能否解决？问题4：空气泡沫调驱能否提高采收率？二、空气泡沫调驱技术研究（一）原油氧化动力学研究（二）注空气安全控制技术研究（三）耐温抗盐泡沫体系研究（四）空气泡沫驱替实验研究（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静态氧化实验主要试验参数初始压力：9.9~20.6MPa反应温度：80~120℃含油饱和度：40%、50%、100%静态低温氧化实验装置（一）原油氧化动力学研究气体组分发生变化系统内氧的分压降低氧化反应后气体组分变化（90℃，110h）名称浓度/%O21.88N293.04CO24.36CH40.20C2H60.10H2O0.25C3H80.020SO20.15总计100在250ml反应器内，反应后，反应器内压力由16.7MPa降至16.1MPa（一）原油氧化动力学研究动态氧化实验参数数值参数数值温度,℃90，100，110孔隙体积,ml385注气压力,MPa10Sw,%31.2注入空气体积(标况),ml156798.7So,%41.6主要试验参数高压氧化管动态实验装置（一）原油氧化动力学研究90℃100℃110℃在流动状态条件下，随时间和温度增加，O2含量降低，CO2含量增大温度/℃O2/%CO2/%耗氧速率/%905.940.2771.71001.321.5993.71100.224.4799.0（一）原油氧化动力学研究主要试验参数：爆炸室容积：24L

温度范围：20～90℃

模拟油井井筒压力范围：0.2～1.2MPa甲烷-空气爆炸实验（二）注空气安全控制技术研究甲烷-空气混合物的爆炸极限甲烷爆炸极限及临界氧含量确定：模拟现场生产条件，初始温度90℃，初始压力1.2MPa以下时，甲烷与空气爆炸混合物中甲烷的爆炸范围在4.76%-16%。临界氧含量值12.35%（二）注空气安全控制技术研究建立三级事故树评价模型三级评价模型一级评价模型二级评价模型（二）注空气安全控制技术研究评价结果主要风险点:注气井、生产井、空压机以及管线的腐蚀主要危险源：空气压缩机风险因素之间存在相关性现场试验产出气的氧气浓度警戒值：5%-8%（二）注空气安全控制技术研究安全控制措施空压机：定期清理积碳，定期放空集输：单井、单罐、计量集输，产出气体放空注入管柱：顶封管柱现场氧气浓度警界值：3%。达到3%时，油井关井，注入井停注气体监测：便携式探测仪和气相色谱仪（二）注空气安全控制技术研究（三）耐温抗盐泡沫体系研究ABSASAOSAESAOS2Y-2000T-80OS-BPMW2005OP-9OP-10OP-15OP-30OP-60FMAQJ2002APG发泡性、抗钙镁性筛选AOSAESOS-BPMW2005QJ2002APGZY-1ZY-2ZY-3复配起泡剂温度（℃）矿化度（×104mg/L）Ca2++Mg2+（mg/L）发泡量20℃.1atm（ml）半衰期20℃.1atm（min）ZY-1型90157130500130ZY-2型1002070000500420ZY-3型12025713042072起泡剂性能评价耐温90℃～120℃；耐矿化度25×104mg/L；耐Ca2+、Mg2+大于5000mg/L；起泡体积大于400ml；半衰期大于70min（三）耐温抗盐泡沫体系研究泡沫驱油特性泡沫靠挤压占据和乳化作用驱油盲端孔隙中泡沫挤压与占据作用（三）耐温抗盐泡沫体系研究泡沫封堵特性泡沫列叠加堵塞大孔隙（三）耐温抗盐泡沫体系研究一定渗透率范围内，泡沫的封堵能力强实验条件：常温至90℃、压力5MPa至9MPa，起泡剂浓度0.6%，气液比0.5：1至3：1；截面积4.906cm2，长度60cm，水的粘度0.92mPa·s；注入速度2ml/min，孔隙体积100ml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

（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从1：1到2：1变化时，封堵能力最大（三）耐温抗盐泡沫体系研究空气/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/10—3μm21320饱和油量/ml1725模型管直径/mm80束缚水量/ml434模型管长度/mm1000主要试验参数空气/空气泡沫驱替实验水驱采收率38.2%；注泡沫结束时，驱油效率提高了12.7%；后续水驱，驱油效率提高了11%

。共提高驱油效率23.7%主要实验参数：温度90℃，压力10MPa，小尺寸模型Φ25×600，非均质模型水驱采收率38.2%最终采收率61.8%提高采收率23.7%

注入泡沫0.5PV

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注氮气压力注水压力注泡沫压力空压机选型

通过试注试验，35MPa注入能力以上的空气压缩机能满足试验的需要，试验优选W－7/400型空气压缩机（五）空气泡沫调驱工艺研究注入流程250型阀蝶型阀450型阀压力表单流阀配水间活塞泵配液池2配液池1空气压缩机专用变压器（五）空气泡沫调驱工艺研究注入管柱采用顶封管柱监测腐蚀速率目的层下界打水泥塞（保护下层）水泥塞Y221-115封隔器腐蚀监测环腐蚀监测环喇叭口腐蚀监测环（五）空气泡沫调驱工艺研究注入参数段塞组合：用量设计：V＝A×H×Φ×So×k（A控制面积，H有效厚度，Φ有效孔隙度，So含油饱和度，k为展布修正系数）发泡方式：发泡方式采用地面和井筒混合发泡方式注入压力：最大限制注入压力35MPa注入速度：空气0.5～0.84×104Nm3/d，泡沫液20～35m3/d气液比：1：1～1.2：1（五）空气泡沫调驱工艺研究集输流程集输：单井、单罐、计量、集输放空：产出气放空井口：偏心井口和取样装置供电：保温、集输泵油井40方高架敞口方罐

输油泵

计量装置计量站原进站管线Φ76mm×4.5mm（五）空气泡沫调驱工艺研究现场腐蚀监测结果（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注入管柱下部比上部严重管柱里面比外面腐蚀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(2）注入管柱腐蚀监测结果水井试验周期下入深度(m)腐蚀速率(mm/a)腐蚀速率部颁标准(mm/a)内环（N80）外环（N80）12—65(242天)7160.11290.00570.07615100.27350.016522230.35310.0700现场腐蚀监测结果(1）地面注入管柱腐蚀监测结果位置试片类型腐蚀速度（mm/a）注气口N800.7444混合口N800.5482井号（油井）平均腐蚀速率(mm/a)腐蚀速率部颁标准(mm/a)H12-320.01170.076H12-360.009640.076（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空气泡沫腐蚀机理及影响因素O2腐蚀机理：CO2腐蚀机理：高氧分压对金属腐蚀起加速作用PH值为4~10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。O2腐蚀的影响因素氧的分压PH值的影响温度地层中离子的影响流速（六）空气泡沫调驱的腐蚀防护研究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CO2腐蚀的影响因素温度溶液的pH值二氧化碳分压溶液介质的化学性质流速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-、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(2)顶封保护套管防腐配套工艺(1)油水井投加缓蚀剂(3)牺牲阳极保护注入段油套管(4)注入井采用耐腐蚀管柱（一）试验区确定（二）空气泡沫调驱矿场试验（三）试验区注采动态变化分析三.矿场试验及效果分析（四）矿场试验效果通过对12块油藏精细描述，剩余油分布，地层能量状况等研究，确定沙三中86-8层系为矿场试验区试验区含油面积1.1Km2，地质储量112×104t，累产油27.6×104t，剩余可采储量9.36×104t，采出程度24.8%，水驱控制90.4%，动用程度68.1%（一）试验区确定油井10口：

日产液372.1m3，日产油12.8t，综合含水96.56%水井6口：

平均单井日注53m3，平均注入压力18MPa沉积微相特征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。

S3中86沉积微相S3中87沉积微相S3中88沉积微相S3中86沉积微相（一）试验区确定储层层内非均质12沙三中86-8岩心图沙三中86-7小层层内非均质性示意图（一）试验区确定沙三中86-8层系物性解释成果统计：单井渗透率范围在10～2000×10-3m2，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0.1～0.87，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。沙三中86-8渗透率变异系数0.74-0.82，突进系数3.34-6.61，渗透率级差186.7-343.08倍。储层平面非均质沙三中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（二）空气泡沫调驱矿场试验试验井组厚度（m）/层数（n）泡沫液（m3）空气（×104Nm3）设计实注设计实注H12-15216.7/3215020014346H12-1715.6/52100213050.455.2H12-6512.9/365387595157.5168H12-910.4/52110212550.850.84合计1289813836301.7320.04

空气泡沫调驱在12共实施4个井组，注入空气泡沫液13836m3，空气320.04×104Nm31）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40MPa，注泡沫压力23.1-27.9MPa1.注入井动态分析（三）试验区注采动态分析试验井组注入压力(MPa)注水压力(MPa)泡沫试验前试验后H12-1723.11315．1H12-1522511.520.8H12-6526.4214.2H12-927.91114.62）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1.注入井动态分析（三）试验区注采动态分析表12井间高渗通道参数3）吸水剖面：注空气泡沫限制了S3Z86小层的吸水,加强了S3Z87小层的吸水，吸水剖面对比表明泡沫主要解决层内矛盾（三）试验区注采动态分析1.注入井动态分析1）产出气组份变化：累注空气320×104Nm3后，胡12-32井等3口井产出气中氮气含量最大升至45%，但氧气组份浓度均