靖安油田空气泡沫驱配套技术研究及应用

张文来，饶天利，曹 瑛，付 波，侯艳红，雷 琛，陈超林，宋文娇

（中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏银川 750006）

空气泡沫驱油技术是将注气驱和泡沫驱有机的结合起来，用泡沫的调剖效果，空气的驱油效果，二者既独立作用又互相扶助，在大幅度提高注入地层压力的同时，又能有效避免单独使用中出现的水窜、气窜、泡沫半衰期低、表面活性剂损耗等问题，而且二者相结合又能有效的降低成本，提高安全性，从而提高单井产油量、驱油效率以及采收率，是老油田最具潜力挖潜增效的方式之一；五里湾二区空气泡沫驱油措施实施以来从地面工艺配套升级及管理，新型发泡剂研发及评价体系建立，防腐防垢技术研究，安全风险控制三方面做了大量的工作，取得了一定的成绩，积累了一定的经验，为空气泡沫驱油技术在本厂的推广应用打下了坚实的基础。

1 新型发泡剂研发及评价体系建立

针对空气泡沫驱油发泡剂体系现场应用药剂（发泡剂AES、稳泡剂PAM）低温流动性差，制约冬季该项目的正常运行，发泡剂AES、稳泡剂PAM 质量监测方法复杂，现场无法快速监测等问题，开展了新型发泡剂体系的研发及快速评价体系的建立。

1.1 发泡剂的研发

通过与现场水的配伍性、起泡性能、表面张力、抗盐性能、抗温性能、溶解性及流变性等实验复配研发的发泡剂AKF3 和现场用发泡剂AES 对比试验性能均优于现场用发泡剂AES。

采用模拟注入水（清水）为溶剂，分别以起泡剂AES（现场）、AKF3（自主研发）及稳泡剂PAM（现场）配制不同的泡沫体系，并考察其对填砂管的封堵性能。实验中泡沫体系的注入量为1 PV。

表1 泡沫体系填砂管封堵实验表

随着起泡剂浓度的增加，泡沫体系的封堵性能明显提高，当起泡剂浓度达到5 ‰后，浓度增加封堵率增加较小。起泡剂相同加量下，AKF3 的封堵性能明显优于AES，因此确定最佳的泡沫体系为：5 ‰AKF3+1 ‰PAM。

新型发泡剂2014 年1 月23 日在柳72-62 井开始现场中试，流动性能和溶解性良好。

1.2 发泡剂评价体系的建立

对不同纯度AES 配制1 ‰的溶液，采用罗氏泡沫仪测定起泡体积，并绘制标准曲线相同条件下测定未知样的起泡体积，通过标准曲线可计算未知样纯度。

目前，国内最常用的是C12-14，平均EO 加成数为2、3 的AES。但其中常含有15 %～45 %的脂肪醇硫酸盐（通常为十二烷基硫酸钠K12）。因此，分析测定AES 中游离K12 的含量，可反应AES 的纯度，K12含量越高则AES 的纯度越低。高效液相色谱法可在30 min 内分离出K12 和AES，同时可以观察到AES 中的EO 加成情况。该方法简单易行，结果准确可靠。

以现场实录数据及发泡剂研发实验数据为基础，利用标准曲线法和高效液相色谱法建立了空气泡沫驱油用发泡剂体系的评价体系。

表2 空气泡沫驱药品性能指标

图1 标准曲线

2 防腐防垢技术研究

自空气泡沫驱项目实施以来，试验区块注水井注水管柱腐蚀严重，个别注水管柱有被腐蚀穿孔的现象，除了实现减氧注气外，开展高效缓蚀环空保护液研发工作。研发工作主要从缓蚀、除氧、杀菌和pH 调节4个方面进行。

2.1 环空保护液研发

2.1.1 高温高压动态腐蚀试验 通过评价试验筛选出缓蚀剂HCR-2、除氧剂CHY-2、杀菌剂CD-11、pH 调节剂AMP-95 作为复配环空保护液的基样，依此来用高温高压动态腐蚀试验验证四者的协同效应；配方为：缓蚀剂HCR-2:1 100 mg/L，除氧剂CHY-2：300 mg/L，杀菌剂CD-11：200 mg/L，pH 调节剂AMP-95：9 g/L。

高温高压动态腐蚀实验结果表明，杀菌剂、缓蚀剂、除氧剂和pH 调节剂有协同缓蚀效果，加药浓度为缓蚀剂HCR-2:1 100 mg/L，除氧剂CHY-2：300 mg/L，杀菌剂CD-11：200 mg/L，pH 调节剂AMP-95：9 g/L时，平均腐蚀速率为0.06 mm/a，缓蚀率达到84 %，可以达到标准要求。

2.1.2 正交实验 根据以上评价结果，设计了4 因素三水平正交表，按照常压敞口腐蚀评价方法，对9 组配方进行了评价。考察缓蚀剂、pH 调节剂、杀菌剂和除氧剂是否具有协同缓蚀作用，确定四个因素的最佳加量。

表3 高温高压动态腐蚀试验结果

表4 正交实验结果

正交实验结果表明，缓蚀剂、pH 调节剂、杀菌剂和除氧剂具有协同缓蚀作用，对缓蚀效果影响最大的是缓蚀剂浓度，其次是除氧剂浓度和杀菌剂浓度，pH 调节剂浓度影响最小。通过正交实验得出最佳配方为CHR-2 浓度为900 mg/L，AMP-95 浓度为5 g/L，CD-11 浓度为120 mg/L，CHY-2 浓度为50 mg/L。

2013 年9 月在柳76-60 加注了HHS-08 缓蚀剂来延缓套管腐蚀，新型专用缓蚀环空保护于2013 年12 月16 日在柳76-62 实施加注，干剂加量100 kg，配液10 m3，填充套管环空。

2.2 其它防护措施

（1）通过减氧来减缓氧腐蚀对注入系统的腐蚀，目前实现减氧注入11 口，其余4 口井减氧装置已定制，计划2014 年一季度完成安装投运。

（2）利用新型封隔器实现环空静态保护，15 口措施井全部加装新型Y521-114 联合封隔器。

3 实施进展及效果

3.1 实施进展

方案设计：数值模拟结果随着泡沫剂量增加，提高采收率幅度也增加，最优空气-泡沫液用量为0.2 PV～0.25 PV；随着气液比增加，采收率增量不断增加，当气液比为1.5:1 时，采收率增量达到最大值。为了泡沫剂能够在地层中尽可能充分起泡，确定扩大试验空气泡沫驱气液比为1.0:1～1.5:1。

实施概况：按照“整体设计、分步实施”的原则，经历了从井组试验、先导试验到扩大试验三个阶段。

井组试验阶段：从2009 年11 月开始，选取检查井柳76-60 井组开展试验。

先导试验阶段：从2010 年8 月开始，扩大柳74-60、柳74-62、柳76-62 三个井组构成4 注20 采的先导试验格局。

扩大试验阶段：从2012 年5 月开始，试验由先导试验阶段进入扩大试验阶段，扩大至15 个井组，形成5 万t 的试验规模。截至目前，累计注入气量8.75 万m3，泡沫液12.01 万m3，完成设计的9.6 %。

3.2 实施效果

地层压力上升，分布区域均衡，由11.8 MPa 上升到14.7 MPa，压力保持水平由96.8 %上升到120.5 %。

吸水状况变好，6 口可对比井吸水剖面由措施前7.62 m 上升至11.11 m，吸水状况均有改善。泡沫空气驱改善了渗流场，有效封堵了高渗窜流通道，扩大了平面波及体积，平面调驱作用明显。

图2 空气泡沫驱油阶段实施图

图3 先导试验井组试验前水驱前缘示意图

图4 先导试验井组试验后水驱前缘示意图

井组动态变化，对应70 口井见效40 口，日增油19.06 t，累计增油16 624 t。

主向井21 口，见效8 口，日增油5.41 t，累计增油3 028 t，主要表现在液量上升，油量上升，含水下降，复产1 口（柳74-59），日增油1.29 t，含水84.6 %。

侧向井49 口，见效32 口，日增油14.81 t，累计增油13 595 t，从生产曲线看出，2012 年前液量、油量、综合含水保持稳定，从2012 年开始由于参数调整以及加密井等导致含水上升。

对试验区15 口油井原油进行全烃色谱分析，其中11 口井原油轻质组分增加，说明空气泡沫驱扩大了波及体积。提高采收率发展趋势良好，预测试验井组采收率可增加4 %。

4 结论

（1）三叠系油藏条件下，原油可发生低温氧化反应，消耗氧气；泡沫体系的抗高盐、稳定性、封堵性好；空气泡沫体系可提高驱油效率20 %以上。

（2）空气泡沫驱通过强化流程改造、撬装注入工艺、减氧装置、产出气在线监测系统等的应用，有效削减了安全隐患，确保高效平稳运行。

（3）通过新型发泡剂研发及评价体系的建立解决了现用发泡剂低温流动性及溶解性问题。

（4）研发了空驱专用环空保护液辅助其它防护措施，有效保护了注入系统的井筒及设备。

（5）通过安全风险分析及辨识，从措施、技术、油藏三个方面建立了严密的风险防控体系，有效的保障了措施的安全运行。

（6）与五里湾长6 油藏开发阶段和特征相似的油藏覆盖地质储量大，空气泡沫驱具有较大推广前景。

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