新木油田木146区块氮气泡沫驱注入技术研究

邢 帅

（中国石油吉林油田分公司油气工程研究院 吉林松原 138000）

木146区块目前已处于高含水、高采出程度阶段，但由于储层非均质性，较低渗透储层的储量动用不充分，继续水驱动用低渗储层的难度较大，无效水循环严重。开展氮气泡沫驱，可以利用氮气泡沫注入能力强的优势，充分动用小孔隙中的剩余油，并且利用泡沫调驱作用，降低非均质性影响，扩大波及体积。因此，进行了泡沫体系的筛选评价和注入工艺的优化设计，形成了一套满足试验区注入需求的低成本注入工艺，筛选出了4种满足应用需求的泡沫体系，并对试验区进行了应用。

1 泡沫体系筛选

在常温常压下，目前常用的泡沫体系评价方法有搅拌法、罗氏法、气流法、阻力因子测试法、IMF单筒显微镜观测法、自由液膜扩张粘弹性测试法等。这里利用搅拌法对16种泡沫体系的性能进行了80余组评价实验（图1），通过多组对比和平行实验，发现FP1 + WP1泡沫剂、FP6 + WP3泡沫剂、FP9+ WP5泡沫剂和FP10泡沫剂这四种泡沫剂满足技术指标，初步筛选出了4种满足要求的泡沫体系。

图1 室内16种泡沫体系发泡率及洗液半衰期评价曲线

对初步筛选出的4种泡沫体系分别进行了耐盐性、耐油性、界面张力评价，并对常温常压条件下和高温高压条件下泡沫体系的性能进行了对比。

1.1 耐盐性

用清、污水分别配制上述四种最佳配比泡沫剂溶液200mL，在室温条件下进行发泡实验，测定其发泡率和析液半衰期，发现清、污水分别配制的四种泡沫剂溶液发泡率变化不大，清水配制的析液半衰期更长，四种泡沫剂耐盐性均达到技术要求。

1.2 耐油性

用污水分别配制含5%原油的上述四种最佳配比泡沫剂溶液200mL，在室温条件下进行发泡实验，测定其发泡率和析液半衰期。发现原油具有较强的消泡作用，会导致泡沫剂发泡率和析液半衰期均减小，综合指数也明显降低。加入5%原油后，四种泡沫剂发泡率均≥350%，析液半衰期均≥80s，满足技术指标要求。

1.3 界面张力

用污水分别配制上述四种泡沫剂溶液100g，按中国石油天然气集团公司企业标准SY/T5370-1999《表面和界面张力测定方法》，采用TX500C界面张力仪，设定地层温度下，转速为5000r/min，测定泡沫剂溶液与木146区块原油之间的界面张力，四种泡沫剂溶液与木146区块原油之间界面张力均可达1.0mN/m以下，符合技术指标要求。

1.4 高温高压对比实验

为了确保实验的准确性，利用高温高压可视化实验装置模拟地层条件进行泡沫体系性能论证，对常温常压与高温高压条件下泡沫体系性能对比评价，发现常温常压搅拌法与高温高压气流法评价趋势一致。在最佳气液比（1∶1）下，随着水质矿化度增加，四种发泡体系的泡沫综合指数均有不同程度的下降。随着含油量增大，四种泡沫体系的泡沫高度和半衰期均有不同程度的下降从整体性能评价来看，Ⅱ号体系泡沫综合指数最好。

油藏条件下岩心驱替实验表明，筛选出的泡沫体系能有效提高采收率，随着注入泡沫段塞尺寸的增大，泡沫驱采收率逐渐增大，含水率下降程度逐渐增大，压力逐渐升高，驱替过程中采收率逐渐提高，泡沫驱提高采收率为22.77%。

在油藏条件下对Ⅱ号泡沫体系渗流能力进行了评价。在泡沫驱过程中，高渗层流量分配率显著降低，低渗层流量分配率明显增大，压力升高，最后逐渐趋于稳定，说明泡沫体系液流转向能力强，充分发挥扩大波及体积的作用。

对油藏条件下II号泡沫体系发泡能力进行了实验分析，驱替注入方式在岩心中能够产生泡沫，含油饱和度高时，泡沫相对较少。无油条件下，岩心中产生了大量泡沫，对水层能够起到很好的封堵作用，高渗层采出液中含有大量的泡沫证明泡沫在高渗层形成有效封堵。最终优选II号泡沫体系作为试验区应用的泡沫体系。

2 低成本注入工艺优化设计

考虑到木146试验区氮气泡沫注入具有井浅（小于800米）、压力低（最大注入压力15.2MPa）、基本无腐蚀（注入除氧氮气）等三个特点，从安全和节约成本两方面考虑，设计了同心双管分注工艺（图2），满足两层分别注入不同流体（水、气）要，层间轮注可通过地面控制，不需进行井下作业。为了降低注入工艺成本，精细设计论证了每一个工艺环节，注气井口选择论证。

图2 氮气泡沫驱注入工艺管柱

2.1 压力级别论证

目前共有13.8MPa、20.7MPa、34.5MPa、69.0MPa、103.5MPa和138MPa六个压力等级的注气井井口，试验区最大注入压力为15.2MPa，因此，选择耐压20.7MPa分注井口

2.2 材质级别论证

目前注气井井口有从AA到HH共7个材质等级，因为设计需注入除氧氮气，从降低成本考虑选用AA级分注气井井口。

2.3 油管选择论证

油管组合论证：外油管与中心管之间环空截面大，有利于实现安全施工并避免后期注入堵塞风险，常见3种组合1.9"和2 7/8"、1.9"和3 1/2"、2 3/8"和3 1/2"中1.9"和3 1/2"尺寸油管组合环空截面积最大，因此，选用1.9"和3 1/2"油管尺寸组合。

2.4 油管钢级论证

常见的注入油管材质有N80和J55两种，通过计算均能满足安全需求，目前试验区注水选用的油管为N80油管，已经安全注水超过10年，因此，综合考虑理论计算模型和现场应用经验，确定井深均小于800米的木146试验区注入井选用N80油管。

2.5 插入密封短节

实现密封中心管和外油管、完成上层配注功能的插入密封短节需满足调剖等作业的响应需求，按调剖提供的技术要求（注入孔道直径大于等于10mm），在不影响工具拉伸受力安全的条件下设计注入孔道为双孔道，孔道直径为20mm。

2.6 封隔器国产化

为了降低完井成本，设计采用国产化封隔器，单共降低成本16万元。

3 现场实施应用

试验区注入井从2016年6月13日开始转注氮气泡沫，注入压力平稳，注气量保持在5000方/日左右，采出液含水降低20%左右，采收率提高10%左右，无套压，井筒密封良好。

4 结论

（1）通过常温常压和高温高压条件下筛选出来的II号泡沫体系能够满足木146试验区氮气泡沫体系注入需求。

（2）设计形成的低成本氮气泡沫驱注入工艺可以满足木146试验区低成本安全注入需求。

（3）研究形成的泡沫体系和注入工艺可以推广到多种气驱应用中，具有广阔的应用前景。