SZ36－1油田氮气泡沫驱油体系的筛选及性能评价

郑继龙，宋志学，陈 平，张相春，胡 雪，王啸远，赵 军

(1.中海油能源发展股份有限公司钻采工程研究院;2.中海油田服务股份有限公司钻井事业部:天津 300452)

绥中36－1油田位于辽西低凸起中段，面积43.3 km2，原油地质储量2.5 ×108t以上，油田分布范围广，埋藏浅，层系多，油层厚，黏度平均为1 478.4 mPa·s，油层厚 50.0～248.5 m，孔隙度28%～35%，渗透率变化较大(30～5 000)×10－3μm2。原油性质具有高密度、高黏度、高胶质和高沥青质含量，以及低凝固点、低含硫量、低含蜡量等特点。油田全面开发时，可通过分层采油和注水工艺减少层间矛盾，提高油田水驱油效率。

泡沫驱封堵调剖能力强、表观黏度高、可降低油水相对渗透率、对油水的封堵具有选择性，能有效降低N2流度并改善N2在非均质油层内的流动状况，控制气体指进、降低气液产量比、推迟气体的突破时间，从而大幅提高采收率［1］。泡沫进入地层后，首先进入高渗透率层，由于泡沫有较高的表观黏度，且具有遇油消泡、遇水稳定、堵大不堵小、堵水不堵油的特性［2］。为此，笔者利用Waring Blender法，采用复配增效原理［3－7］，研制成一种海上油田N2泡沫驱油体系，并对其性能进行评价。

1 实验

1.1 原料

油:SZ36－1油田原油，油藏温度下黏度为1 478.4 mPa·s;水:室内配制 SZ36－1油田模拟地层水和注入水，地层水总矿化度9 907.98 mg/L，注入水矿化度 6 556 mg/L，经 0.45 μm 微孔滤膜过滤;气:N2，纯度99.9%。

起泡剂AOS，HON － 1103，ABS，NK630，SON －1230，ON －209，SON －1123，HON －1104，SON－1238，AS，均属于阴离子型表面活性剂，天津市雄冠科技发展有限公司;稳泡剂 WP－1，WP－2，WP －3，WP －4，均属于阴离子表面活性剂，法国爱森絮凝剂有限公司。

1.2 仪器

高压恒压恒速泵，型号QX5210－HC－AAH－S，美国Qiuzix;岩心驱替试验装置，扬州华宝石油仪器有限公司;填砂管模型，φ25 mm×300 mm，江苏海安发达石油仪器有限公司;泡沫发生器，扬州华宝石油仪器有限公司;Waring搅拌器，美国威力;布氏黏度计，Brookfield DV－Ⅱ，转子S00。

1.3 起泡能力和半衰期测定方法

向量杯中加入200 mL，质量分数(下同)0.3%的泡沫体系溶液，高速搅拌3 min;关闭Waring Blender搅拌器，读取泡沫体积，表征泡沫体系的起泡能力;纪录从泡沫中析出100 mL液体所需的时间，即为泡沫的半析水期，表征其稳定性;Waring Blender搅拌器转速7 500 r/min，实验温度25℃。

1.4 静态吸附实验方法

配制400 mL 0.5%的泡沫体系溶液;分别取100 g油砂，按油砂与泡沫剂质量比为1∶4混合;放入恒温水浴中恒温96 h，过滤，测定泡沫体系的起泡高度和稳泡时间。

1.5 热稳定性实验

取泡沫体系原液放入烘箱，分别在不同温度下放置不同时间，取出，分别配制0.5%的泡沫体系溶液，搅拌后，测定起泡体积和稳泡时间。

1.6 驱油性能实验方法

用石英砂填充φ 25 mm×300 mm的填砂管，储气罐、回压储气罐充气至压力为3.4 MPa，检查装置密闭性;调节减压阀至实验压力，待压力表稳定0.5 h后进行实验;抽真空，并饱和地层水和实验用油;用地层水驱替至含水率98%，计算水驱采收率;改为N2泡沫驱，注入0.2 PV泡沫体系作为前置液，再混合注入N2和泡沫体系2.0 PV，转水驱至产出液含水率98%，计算N2泡沫驱采收率。

2 泡沫体系配方筛选

2.1 起泡剂

对商家提供的起泡剂进行配伍性实验，从中筛选出5种与地层水配伍性良好的起泡剂，分别命名为BZ－1，BZ－2，BZ－3，BZ－4，BZ－5，通过对其进行起泡能力和稳泡能力实验、静态吸附实验可知，BZ－1，BZ－3，BZ－4起泡剂在清水和盐水中性能均较差，BZ－2在水溶液中的泡沫体积比BZ－5大，但在模拟地层水中的较果远小于BZ－5。这是由于BZ－2在模拟地层水中影响起泡剂的有效成分，从而严重影响起泡效果和稳泡时间，而BZ－5起泡剂在水溶液和模拟地层水中均具有较强的起泡能力和较长的稳泡时间，具有较强的抗盐能力，且被地层岩石吸附量小，来源广、价廉等。因此，推荐起泡剂BZ－5为SZ36－1油田N2泡沫驱用起泡剂。考察BZ－5起泡剂质量分数对起泡能力的影响结果见表1。随着BZ－5质量分数增加，泡沫体积和半衰期均先增加再下降。综合考虑，起泡剂BZ－5质量分数以0.3%为宜。

表1 BZ－5起泡剂质量分数对起泡能力的影响

2.2 稳泡剂

由于单一起泡剂在油藏温度压力条件下，泡沫稳定性较差，表观黏度较低，易发生气窜，因此，必须加入稳泡剂增加泡沫体系的表观黏度，提高泡沫体系的稳定性和封堵能力［8］。对现场用WP－1，WP－2，WP－3，WP－4进行溶解时间实验、水不溶物实验、黏浓关系实验、黏盐关系实验、黏温关系实验和稳泡剂浓度实验，采用布氏黏度计，转速6 r/min，实验温度80℃，在不同稳泡剂浓度下，测定不同稳泡剂的黏度，结果见表2。随着稳泡剂浓度增加，黏度增加。根据泡沫体系的综合性能及现场注入性因素，确定稳泡剂WP－1作为助剂，其浓度为500 mg/L。因此，N2泡沫体系FP－1的最佳配方为:500 mg/L稳泡剂WP－1+0.3%起泡剂 BZ －5。

表2 不同稳泡剂浓度对黏度的影响

3 性能评价

3.1 N2泡沫驱油体系与地层水的配伍性

采用SZ36－1油田模拟地层水配制N2泡沫体系溶液，考察N2泡沫驱油体系FP－1与地层水的配伍性，并与常规起泡剂比较，结果见表3。多数起泡剂起泡体积小、半衰期短，有沉淀，泡沫剂体系性能优于常规起泡剂，与地层水具有良好的配伍性，其起泡体积660 mL。

表3 起泡剂与地层水的配伍性

3.2 静态吸附实验结果

泡沫体系受岩石表面性质、组成、岩石矿物等因素影响，会在岩石表面产生吸附［9］。实验通过评价N2泡沫驱油体系FP－1及起泡剂BZ－5在地层中吸附性能，指导泡沫体系现场用量，结果见表4。体系FP－1经油砂静态吸附后，起泡体积和稳泡时间虽减少，但下降不明显，说明地层吸附对泡沫体系吸附性能影响较小。

表4 N2泡沫体系FP－1静态吸附实验结果

3.3 耐油性能

泡沫体系具有遇水稳定，遇油消泡的特性，原油的存在会降低泡沫的封堵能力。通过残余油岩心和饱和水岩心的泡沫体系FP－1注入压力变化曲线，考察原油对泡沫体系封堵能力和稳定性的影响，结果见图1。在饱和水岩心中，随着泡沫体系的注入，被捕集气体越来越多，流动阻力逐渐增大，当达到平衡时，注入压力保持相对稳定的状态。而在残余油岩心中，由于原油的存在，泡沫体系的稳定性变差，不能形成稳定的泡沫，封堵能力相对较弱;随着岩心中原油不断被驱出，含油饱和度逐渐降低，泡沫体系稳定性逐渐增强，流动阻力增加，注入压力逐渐升高。表明泡沫体系具有一定的耐油能力。

图1 残余油岩心与饱和水岩心注入压力变化关系曲线

3.4 驱油性能

在上述研究工作的基础上，结合实际油藏条件，对研制的泡沫体系FP－1进行驱油效果评价，结果见图2。水驱后转N2泡沫驱提高原油的采收率。水驱后转N2泡沫驱，采收率从38.2%提高至59.3%，提高了21.1%。N2泡沫驱中产生的泡沫能进入更多的孔隙空间，波及体积更大，采收率提高。

图2 N2泡沫驱油采收率曲线

4 结论

1)油田 N2泡沫体系 FP－1最佳配方为:500 mg/L稳泡剂WP－1+0.3%起泡剂BZ-5。

2)N2泡沫体系静态评价结果表明，SZ36－1油田N2泡沫驱油泡沫体系具备良好的起泡、稳泡能力，在油藏温度和矿化度条件下，其稳定性、吸附量，均能满足现场施工要求。

3)N2泡沫驱动态实验结果表明，SZ36－1油田N2泡沫驱油泡沫体系FP－1在地层条件下具有良好的选择封堵性和耐油能力;水驱和泡沫驱实验结果表明，N2泡沫驱提高采收率21.1%。

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