反韵律油藏泡沫驱提高采收率研究

姜颜波（中国石化油田勘探开发事业部，北京 100728）

元福卿（中石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东 东营 257015 中国石油大学（华东）石油工程学院，山东 青岛 266555）

赵方剑（中石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东 东营 257015）

我国东部老油田已经进入特高含水开发后期，开发矛盾日渐突出，聚合物驱及二元复合驱是较为成熟的三次采油技术［1～3］，但是面临着优质资源匮乏的问题。反韵律油藏缺乏成熟提高原油采收率技术方法，研究结果表明反韵律油藏化学驱效果较差，其提高采收率幅度远低于正韵律和复合韵律油藏［4，5］。泡沫驱由于其良好的封堵性能及对油水的选择性，以及耐温耐盐能力强的特点，被认为是一项很有发展前途的三次采油方式［6］。但是常规泡沫体系一方面良好的界面性能和泡沫性能难以共存；另一方面稳定性较差，在剩余油饱和度较高条件下难以形成良好的封堵能力，泡沫性能受到影响［7，8］。因此，研制既具有高泡沫性能，又具有良好油水界面性能，同时耐油能力强的低张力泡沫体系，研究反韵律油藏低张力泡沫驱提高原油采收率方法具有重要意义。

1 概况

2 剩余油分布研究

2.1 模型的建立

2.2 剩余油分布

层内剩余油分布研究结果表明，韵律层顶部剩余油饱和度相对较高，韵律层中下部水淹程度高。胜二区的第2个韵律层是主力韵律层之一，模型中细分为8个模拟层。从数值模拟结果上可以看出，这种厚油层内部剩余油分布存在较大差异，顶部剩余油饱和度57%，底部剩余油饱和度不到35%（图1）。由于注入水重力分异作用，油层上部为中等水淹，剩余油饱和度较高；底部为强水淹程度，剩余油饱和度一般在30%左右。从剩余油饱和度剖面图（图2）上可以看出，油藏整体水淹程度较高，但在每一个韵律层的顶部存在剩余油饱和度相对高值区，底部含油饱和度较低。

图1 韵律层不同模拟层剩余油饱和度分布图

图2 单元剩余油饱和度剖面图

表1 各小层剩余油状况统计表

3 低张力泡沫体系研究

泡沫体系具有较好的封堵调剖能力，并且具有 “堵水不堵油”的特点［9］，泡沫剂作为一种表面活性物质，同时具有降低油水界面张力的作用，从而提高洗油效率［10］。对于反韵律油藏，在含油饱和度低的储层中下部，泡沫体系起泡性能和稳泡性能好，封堵能力强，利于扩大泡沫体系的波及体积；而对于剩余油饱和度高的层顶部，泡沫体系遇油消泡，大幅度降低油水界面张力，从而大幅度提高洗油效率。

3.1 泡沫体系性能评价

研制耐温抗盐低张力泡沫体系DLF，用TEXAS500C旋滴界面张力仪测试样品与胜二区单元脱气原油的界面张力，泡沫剂质量浓度为3000mg／L，测试温度85℃，模拟水矿化度18500mg／L、二价离子质量浓度为505mg／L，试验结果见图3。从图3可以看出，随着时间的增长，样品的界面张力逐渐降低，在40min内达到0.001mN／m，试验结果表明低张力泡沫体系降低油水界面张力性能好。采用罗氏泡沫仪测试低张力泡沫体系在油藏条件下的泡沫体积和泡沫半衰期，泡沫剂质量浓度为3000mg／L，其泡沫体积和泡沫半衰期分别为110mL和114min。试验结果表明，该泡沫体系在油藏条件下既具有较好的起泡性能和泡沫稳定性能，又具有良好的界面性能。

3.2 封堵性能评价

泡沫体系在多孔介质中的封堵能力及流动特性，是泡沫驱提高原油采收率的关键因素，利用带有多个测压点的长细管模型进行泡沫封堵及流动性能研究是目前常用的方法，模型长12m，内径6.35mm，渗透率5D；每2m设定1个测压点，共5个测压点，p1、p2、…、p5代表各测压点压力，注入速度0.5mL／min，泡沫剂质量浓度5000mg／L。图4为长细管模型低张力泡沫体系在孔隙介质中运移及压差变化曲线。从各测压点所测到的压力变化曲线看出，低张力泡沫体系在长细管中具有良好的封堵及运移能力，每2m形成2MPa的封堵压差，并且形成的压力梯度较为均匀，在7PV处转注水后压差先升高后降低，但仍然维持在一个较高的水平，并且每两个测压点之间的压差相对稳定。

图3 低张力泡沫体系与原油界面张力曲线

图4 长细管模型低张力泡沫体系孔隙介质运移曲线

4 物理模拟试验

4.1 试验方法

为研究泡沫体系在反韵律油藏中的驱油效果，采用美国TEMECO公司生产的泡沫驱替试验装置开展物理模拟试验。该装置温度控制精度为±0.5℃，气体质量流量控制器的控制流量为0～30mL／min，回压阀控制压力为0～10MPa、回压阀的控压精度为0.01MPa、数字压力表的精度为0.01MPa。模拟用水为胜二区单元产出水；泡沫剂为低张力泡沫剂DLF；注入气体为氮气，纯度为99.9%。模型为人工压制的由环氧树脂与石英砂胶结而成的反韵律纵向非均质物理模型，模型长、宽、高分别为30、4.5、4.5cm，纵向上分为3个等厚渗透层，每层厚度约为1.5cm，自下而上渗透率分别为1000、2000、3000mD（图5），孔隙度约为30.2%。试验温度为85℃。

具体试验步骤如下：① 将人工胶结模型烘干，称干重，然后抽真空4h，再饱和水，称重，计量孔隙体积及孔隙度。②将人工模型用油饱和，并计量初始含油饱和度。③以2mL／min的速度进行水驱油，含水率达到98%时停止水驱。④以2mL／min的速度、1∶1的气液体积比向模型中注入低张力泡沫0.5PV，然后水驱至出口端含水率达到98%时停止试验。

4.2 试验结果分析

图5为低张力泡沫驱前后岩心内部的剖面图。从图5可以看出，由于注入水的重力作用，泡沫驱前模型顶部颜色较深，特别是出口端，表明反韵律油藏水驱后剩余油顶部富集，而中下部含油饱和度低。泡沫驱后模型在纵向上从上至下颜色逐渐变浅，但颜色区分度并不太大，这主要是由于泡沫流体在模型中下部高水淹层，起泡性能和泡沫稳定性能好，起到了封堵和液流转向作用，而在模型顶部剩余油富集区，泡沫遇油消泡，主要通过乳化、剥离、携带等作用将层内孔隙中的原油驱替出来，从而降低了高渗层的含油饱和度，达到了提高原油最终采收率的目的。

图5 低张力泡沫驱前后岩心图片

图6为低张力泡沫驱驱替试验曲线。从图6中的压力曲线可以看出，水驱阶段模型两端压差先升高后降低，但变化幅度较小；在低张力泡沫驱阶段，压力值迅速上升，并且一直持续到后续水驱阶段，压差的最高值对应着泡沫的突破点，随后模型两端压差逐渐下降，但仍然比水驱时的压差高。这说明注入的泡沫段塞在模型中向出口端推进的过程中充分发挥了其边调边堵边洗油的作用，封堵模型中下部的高水淹层，使模型中下部的压力梯度大幅度提高，迫使后续的泡沫流体以及注入水转向模型上部的剩余油富集区，有利于开发厚油层内弱水洗和未水洗部位的剩余油。水驱阶段采出程度为46.2%，泡沫驱后含水率恢复至98%时采出程度为71.2%，低张力泡沫驱提高原油采收率25.0%。

图6 低张力泡沫驱驱替试验曲线

5 结论

1）注入水重力分异作用是特高含水后期反韵律油藏剩余油分布的关键控制因素，储层中下部水淹严重，剩余油饱和度低；顶部水淹较弱，含油饱和度较高，剩余油富集。

2）低张力泡沫体系DLF在油藏温度85℃、地层水矿化度18500mg／L、钙镁离子质量浓度505mg／L条件下，具有良好的泡沫性能和界面性能，起泡体积202mL，半衰期132min，界面张力达到3×10－3mN／m。

3）低张力泡沫体系具有选择性封堵性和高界面活性，可有效封堵油藏中下部的高水淹层，提高模型中下部的压力梯度，使后续注入剂转向上部剩余油富集区，边调边堵边洗油，从而大幅度提高了反韵律油藏的原油采收率。

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