弱泡沫体系提高稠油热采效果

于田田, 王善堂, 宋 丹, 贺文媛, 杨玉珍

(1.中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛266555;2.胜利油田采油工艺研究院,山东东营257000)

胜利油田从2005年开始在特超稠油区块大规模实施CO2/驱油剂协同工艺技术,实施结果显示,两种工艺协同作用效果远远好于单一工艺的辅助作用[1-2]。分析认为CO2辅助热采工艺和驱油剂辅助热采工艺必然产生了某种协同作用,且该作用具有大幅度提高采收率的效果。实验发现CO2、驱油剂产生的泡沫体系虽然强度低于N2、泡沫剂产生的泡沫体系,但该体系在稠油开采中依然起到了一定的调剖作用,增加了蒸汽波及体积并最终提高了采收率[3-4]。

实验室利用泡沫扫描仪、扩张压缩界面张力仪对CO2、驱油剂产生泡沫体系的粘弹模量、界面张力、半衰期、携液系数等表征泡沫强度的参数进行了测定;利用物理模拟装置对非均值储层的驱油效率进行了测定;对比了不同工艺提高采收率的幅度。对上述实验结果进行对比分析,验证弱泡沫体系提高采收率理论的可靠性。

1 实验部分

1.1 实验仪器

泡沫扫描仪由法国I.T.C.公司生产,通过对电导率测量及反应器色差分析记录泡沫衰败过程和携液量变化趋势。

扩张压缩界面张力仪由法国I.T.C.公司生产,利用机械法正弦改变体系的表面积,对产生的动态体系计算相应的表面张力和粘弹模量。

1.2 实验装置

物理模拟驱油装置流程主要包括:蒸汽产生系统、保温系统、药剂注入系统和气体注入系统、产出液采出系统。蒸汽驱实验流程见图1。

Fig.1 Experimental procedure of steam flooding图1 蒸汽驱实验流程

2 结果与讨论

2.1 弱泡沫体系界面特性测试及分析

利用扩张压缩界面张力仪考察了不同气源、表面活性剂组合(空气/泡沫剂、CO2/泡沫剂、空气/驱油剂、CO2/驱油剂)对泡沫体系界面张力、粘弹模量的影响,实验结果见图2,3。

Fig.2 Combinations effects viscoelastic modulus图2 不同组合对粘弹模量的影响

Fig.3 Combinations effects surface tension图3 不同组合对表面张力的影响

实验结果表明,不同气源对表面张力、粘弹模量的影响并不大,而不同表面活性剂对表面张力、粘弹模量的影响相对较大。

表面张力、粘弹模量数据主要表征了泡沫体系产生的难易程度以及形成泡沫后的稳定程度, CO2/驱油剂泡沫体系理论认为,粘弹模量小于6 mN/m、表面张力小于30 mN/m的体系都具有良好的发泡性[5-6],因此界面特性试验结果说明CO2/驱油剂体系具备形成稳定可再生泡沫体系的条件。

2.2 弱泡沫体系稳定性测试及分析

利用泡沫扫描仪考察了不同气源、表面活性剂组合(N2/泡沫剂、CO2/泡沫剂、N2/驱油剂、CO2/驱油剂)对泡沫体系携液系数、半衰期的影响,实验结果见图4,5。

Fig.4 Combinations effects carrying capacity图4 不同组合对携液系数的影响

Fig.5 Combinations effects half-life图5 不同组合对半衰期的影响

实验结果表明,虽然泡沫剂产生的泡沫体系性能明显优于驱油剂体系产生的泡沫体系,但CO2作为气源产生的泡沫体系具有更高的携液能力及半衰期。CO2/驱油剂泡沫体系的半衰期也达到了2 700 s,虽然小于泡沫剂半衰期标准中的3 400 s,但也表现出了较好的泡沫稳定性[7-8]。

2.3 弱泡沫体系驱油效率测试及分析

为了验证CO2/驱油剂弱泡沫体系在驱油中的调剖作用,考察弱泡沫体系在非均值储层驱替中的作用,进行了双平行管驱油实验,实验结果如图6所示。

实验结果表明,虽然驱油剂体系可以有效地提高高渗储层的驱油效率,但对低渗储层贡献很小,主要原因是驱油剂提高了蒸汽洗油效率,加剧了蒸汽在高渗带的窜流;CO2辅助工艺明显提高了低渗、高渗储层的驱油效率,主要是由于CO2增加了原油弹性能量、降低了稠油粘度,从而提高了驱油效率; CO2/驱油剂产生的弱泡沫体系有效地封堵了蒸汽在高渗带的窜流,增加了低渗带的动用程度,同时弱泡沫体系有效增加了高渗带的波及体积、提高了热效率,使得高渗带的采收率也有大幅度的提高。

3 结束语

(1)CO2/驱油剂弱泡沫体系界面特性测试结果显示,弱泡沫体系的粘弹模值量4 mN/m、界面张力值30 mN/m都位于易发泡理论区间,具备产生良好泡沫的界面条件;泡沫稳定性测试结果显示,弱泡沫体系表现出的稳定性、携液能力明显弱于N2/泡沫体系,但是2 700 s的半衰期依然说明弱泡沫体系具有一般的泡沫稳定性。

(2)驱油实验结果显示,弱泡沫体系可以大幅度提高单管驱替效率到90%,对非均值储层中高渗、低渗带具有增加蒸汽波及体积、提高热效率的作用,从而大幅度提高了高渗、低渗的驱油效率,作用效果明显优于单纯驱油剂或CO2作用。

Fig.6 Non mean oil displacement experiment图6 双平行管驱替总体实验结果

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