蒸汽泡沫工艺的研究与现场应用

摘要：L油田是全国最大的稠油生产基地，稠油产量占全国总产量50%以上。稠油以注蒸汽热采为主要开采方式，由于地质条件、蒸汽与原油密度差等因素必然产生注蒸汽吸汽剖面不均，注蒸汽相邻井汽窜、稠油油井出水等问题。“高温调剖（暂堵）堵水”技术是解决上述难题的最主要方法，通过十多年的攻关研究，根据国内外技术开展了“蒸汽泡沫工艺技术及其高温发泡剂”项目，开始应用于L油田三个采油厂，并取得了较好的应用效果。

关键词：稠油热采  蒸汽泡沫  高温调剖

1  引言

在稠油井的热采中应用表面活性剂如高温发泡剂调整稠油热采井注汽剖面，国外在上世纪七十年代已处于工业性试验阶段。大多数蒸汽加泡沫试验都证实了可以增产原油，但其使用温度仅限于200℃以下。根据L油田稠油热采井具体情况，研制了性能优良的耐温表面活性剂，以高碳链的烷基苯磺酸盐或烷基甲苯磺酸盐为主体以及助剂溶剂和稳定剂等添加剂组成的高温发泡表面活性剂体系，用于高温泡沫调剖。

2  高温泡沫调剖机理

在蒸汽驱和蒸汽吞吐过程中，影响蒸汽注入剖面的主要因素是蒸汽超复现象和高渗透层。当出现上述情况时，就会出现：（a）在蒸汽吞吐过程中，大量蒸汽进入高渗透层和油层顶部;（b）在蒸汽驱过程中，在注入井与生产井之间形成高渗透带或窜槽。 这就使后续的蒸汽不能进入中、低渗透油层，影响了注汽的波及体积和最终采收率。

在注入蒸汽泡沫工艺中，可以利用泡沫降低蒸汽流度，从而增加蒸汽驱和蒸汽吞吐过程中扫油区的压力梯度。迫使蒸汽转向进入那些未被驱扫的中、低渗透油层，改善油层的注入剖面，提高蒸汽的波及效率。

3  磺酸盐高温发泡剂的性能评价

在300～350℃高温蒸汽吞吐和蒸汽驱中采用的发泡表面活性剂必须具备很强的表面活性和发泡能力、热稳定性好、泡沫体系有很低流动度、在多孔介质中能产生较大的流动阻力。经大量试验一致认为烷基芳香族磺酸盐在高温下发泡性能好，热稳定性好，因此我们重点研究了烷基芳香族磺酸盐的热稳定性及其它性能。

（1）高温发泡剂的热稳定性实验

将表面活性剂配成0.5～1%的水溶液，准确测出溶液的浓度，在规定温度下老化一定时间后取出一些样品，分析老化前后表面活性剂的浓度变化，评价其热稳定性。表面活性剂浓度测定是用化学滴定分析法，以十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）阳离子表面活性剂标准溶液按两相滴定法滴定测得。将表面活性剂样品分别配成0.5%～1% （重量）的水溶液，装入容器为100ml 带密封盖的不锈钢高压容器内，将容器密封好放入300℃恒温烘箱或340℃高合成压釜内，连续作十五天，样品在三、五、七、十、十五天取样分析。

根据上述方法和步骤来测定加热前后的溶液中高温发泡剂的浓度变化计算其热降解率，评定高温发泡剂的热稳定性。

（2） 高温发泡剂动态评价

高温发泡剂的动态评价即发泡剂在多孔介质（岩芯）中封堵汽窜能力，具体用阻力因子来衡量，定义为注入高温发泡表面活性剂时岩芯两端的压差与不注发泡剂时基础压差之比。

实验中注入的两种发泡剂，原液浓度30%，试验浓度分别为0.5%和1.0%，液量排量3.7ml/min，气量排量15ml/min，基础压差0.027MPa，工作压力0.52～0.81，岩芯两端压差明显上升，说明两种发泡剂具有良好的封堵能力，其阻力因子最高达30倍，平均24.5倍。

（3） 岩心驱替实验

在单管岩芯中上部填充15%粗砂，下部填充细砂，用来模拟地层中的高、中、 低渗透层，蒸汽驱替饱和油的岩心至驱不出为止，汽驱采收率为55%，再用泡沫体系注入填砂管内进行驱替，实验结果表明，原油采收率提高到67%，提高了11个百分点。从单管岩芯模型定性实验可以看出，用蒸汽-泡沫驱替时，明显比只用蒸汽驱时增加了扫油面积。

4  技术特点

磺酸盐助剂作为高温发泡剂，其理化性能已达到蒸汽泡沫注入工艺的要求。活性物含量在30%左右;在300℃注汽温度下具有较好的热稳定行性;岩芯动态评价，显示了一定的封堵能力，其阻力因子达30以上;单管岩芯模型模拟实验，可提高采收率10%;经现场试验能够调整吸汽剖面。

此外，磺酸盐助剂用于提高回采水率、提高产液量和原油产量。

5  蒸汽泡沫现场应用实例

蒸汽泡沫工艺在L油田齐40块、高三区现场应用。其中齐40-2-24是一口投产5年多的蒸汽吞吐井，蒸汽吞吐八个周期，油层纵向上吸汽严重不均。对该井以蒸汽泡沫工艺分两段塞施工，高温泡沫调剖前后对比，注汽压力提高了 2MPa，通过TPS-9000测试吸汽剖面明显改变，高温调剖前，15、20、21 号层为主要吸汽層，其次为18号层，其它层吸汽较少，调剖后，上层15号层吸汽量得到明显的抑制，从原来的吸汽32.5%下降到5.7%，而20、21号层吸汽量从44.7%增加到73.1%，高温泡沫调剖控制了蒸汽沿上层汽窜的蒸汽超覆现象。

参考文献：

[1]蒋生健. 齐40块注空气辅助蒸汽驱试验研究与应用[J].特种油气藏. 2012（03）.

[2]张作安. 泡沫驱油提高采收率技术研究[J].科技风.2017（15）.

[3]丁雅洁.氮气泡沫调驱技术及应用研究[J].中国石油和化工标准与质量. 2017（23）.

[4]刘珑. 氮气泡沫驱油研究进展[J]. 油田化学. 2019（02）.

[5] 杨戬，李相方，张保瑞，张晓林.蒸汽驱三维物理模拟实验及汽窜后接替方式[J].大庆石油地质与开发. 2016（01）.

作者简介：邢盼盼，女，1989年3月出生于辽宁盘锦，汉族，工程师，2010年毕业于中国海洋大学，现于中国石油天然气股份有限公司辽河油田分公司从事井下作业工作。

（中油辽河油田分公司金海采油厂  辽宁 盘锦  124010）