甘谷驿采油厂空气泡沫驱体系筛选与评价

2015-10-18贺永洁汤颖张新春吴仕恩张建成

石油化工应用 2015年2期

关键词：甘谷泡剂半衰期

贺永洁，汤颖，张新春，吴仕恩，张建成

（1.西安石油大学化学化工学院，陕西西安710065；2.延长油田股份有限公司甘谷驿采油厂，陕西延安716005）

甘谷驿采油厂空气泡沫驱体系筛选与评价

贺永洁1，汤颖1，张新春2，吴仕恩2，张建成2

（1.西安石油大学化学化工学院，陕西西安710065；2.延长油田股份有限公司甘谷驿采油厂，陕西延安716005）

甘谷驿采油厂属“三低”油藏，具有非均质性强、水驱开发难度大，油藏采收率低等特点，为进一步提高油藏采收率，低成本、高调驱能力的空气泡沫驱成为该油田三采技术的主要研究方向。通过评价实验，研究在该油藏地层和流体条件下，矿化度、水质、浓度对起泡体积V0和半衰期t50的影响。分别从起泡能力和稳定性方面对起泡剂和稳泡剂体系两个方面进行筛选和评价，从而筛选出适合油田使用的起泡、稳泡剂，并优选出最佳浓度。

特低渗油藏；空气泡沫驱；提高采收率

甘谷驿采油厂位于鄂尔多斯盆地东部陕北斜坡中部，主要含油层位为三叠系延长组长6油层组，主要储层岩性为长石细砂岩和长石砂岩，主要孔隙类型为粒间孔和溶蚀孔，同时局部发育微裂缝［1］。长6油层组储层孔隙度平均为7.9%，渗透率平均为0.8 mD，油藏温度为27.25℃［2］，为典型的低孔、超低渗、低温油藏，其注入水和产出水的水质（见表1）。

目前，甘谷驿采油厂某些油藏开发已进入中后期，含水率高、采出程度高，加上油藏本身的非均质性，导致水窜严重，为了进一步提高采收率，需要在油层内采取封堵调剖技术措施。空气泡沫驱提高采收率技术，各取空气驱和泡沫驱的优点，并有机结合起来，利用空气驱油，泡沫调剖，不仅提高油井产量和采收率还有效的预防空气单方向突进，造成气窜，注空气泡沫开采技术的应用范围广泛，对于水驱油藏中后期提高采收率具有应用潜力。该技术近几年来受到广泛关注，个别油田还进行了小规模的现场试验，并取得了很好的开采效果。

表1　注入和产出水水质

1　起泡剂筛选

泡沫是一种不稳定物质体系，不同的用途，对起泡剂的要求不同。油田用的起泡剂一般要求起泡性能好、较好稳定性、配伍性好、成本低。调驱体系的筛选和评价方法有很多，本试验采用实验周期短，使用条件受限制较少的Waring Blender法，检测出反映起泡剂起泡能力的起泡体积能反映体系稳定性的半衰期。由于调剖体系在地层中的调驱能力主要受泡沫的数量（V0）和稳定性（t50）的综合影响。因此将起泡体积与半衰期的乘积作为起泡剂的泡沫综合值，用该综合值来筛选和评价泡沫的起泡剂和稳定剂，其定义式如下［3］：

式中：FC-泡沫综合值，mL·s；V0-起泡体积，mL；t50-半衰期，s。

1.1耐盐性评价

泡沫液在地层的驱替过程中，所遇到地层流体的矿化度不断变化，所以首先需对泡沫液体系的抗盐能力进行测定。本实验氯化钠和氯化钙对起泡剂性能影响进行了检测和评价，结果（见图1、图2）。对比空气泡沫的综合值，BK6A和HD-6起泡剂的抗盐性较其他起泡剂好，BK6A最佳，下步将对HD-6、BK6A起泡剂的性能继续评价。

图1　NaCl浓度对起泡剂泡沫综合值的影响

图2　CaCl2浓度对起泡剂泡沫综合值的影响

1.2水质及配伍性能评价

HD-6和BK6A与注入水和地层水的配伍性（见表2）。

表2　水质对泡沫综合值的影响（mL·s）

由表2数据分析，不同水质对泡沫的稳定性有较大的影响，从其泡沫综合值来看两种起泡剂和注入水、地层水的配伍性良好。由于BK6A起泡剂的泡沫综合值在各方面都高于HD-6，在后续试验中以BK6A气泡剂进行继续评价。

1.3起泡剂浓度对起泡性能影响

泡沫液体系中，起泡剂的浓度直接影响起泡体积和半衰期，起泡剂浓度的选定除考虑泡沫液的性能外，还需兼顾经济成本。通过检测不同浓度下BK6A起泡剂溶液的起泡体积和半衰期，计算综合起泡能力，绘制浓度、泡沫综合值曲线，结果（见图3）。

图3　泡沫综合值浓度曲线

由曲线可看出，泡沫综合值并未随起泡剂浓度增加而持续增大，当浓度增加到0.5%时到达临界值，泡沫综合值随浓度增加而降低并趋于平稳，因此选定0.5%为BK6A起泡剂的最佳的使用浓度。

2　稳泡剂筛选

本实验采用0.5%BK6A作为基础起泡剂，通过添加不同类型的稳泡剂后检测其起泡体积、半衰期，计算泡沫综合值进行对比，从而来筛选合适的稳泡剂。

稳泡剂根据其作用方式分为非增粘性稳泡剂和增粘性稳泡剂，试验检测添加非增粘性类稳泡剂的起泡剂溶液的稳泡效果，发现稳泡效果均不明显，故判断非增粘性稳泡剂对本起泡剂体系的起泡性能影响较小，无明显稳泡作用。下步主要对增粘性稳泡剂对BK6A起泡剂的稳定效果进行评价、分析。

2.1稳泡剂和浓度评价

将CMC（羧甲基纤维素钠）、HPAM（部分水解聚丙烯酰胺）、PS-3（聚合物）、HYJ-4（黄原胶）4种聚合物，在0.5%的BK6A加入不同浓度的溶液，在常温下测定起泡体积和泡沫半衰期，结果（见图4～图6）。

图4　稳泡剂浓度对粘度的影响

从图4～图6可看出，CMC随着浓度的增加，曲线变化幅度不大，表明其不适合作为本泡沫体系的稳泡剂。其余三种稳泡剂效果较明显，HPAM和HYJ-4效果最佳，在0.2%浓度时，泡沫的半衰期增大到1 000 s上。综合考虑经济效益以及稳泡剂对起泡体积和半衰期的影响，继续对HPAM（部分水解聚丙烯酰胺）和PS-3（聚合物）继续研究，选择浓度为0.15%。

图5　稳泡剂浓度对起泡体积的影响

图6　稳泡剂浓度对半衰期的影响

2.2抗盐性效果评价

增粘性稳泡剂在清水中都有优良的增粘性能，但随着水质矿化度的升高，粘度损失逐渐增大，抗剪切性变差。为此，需根据试验区的矿化度和温度条件进行抗盐性评价，实验结果（见图7）。

图7　CaCl2浓度对聚合物粘度的影响

由图7可见，PS-3在氯化钙浓度达500 mg/L时，粘度显著降低，因此不适合作为本泡沫液体系的稳泡剂。随氯化钙浓度增大HPAM聚合物粘度虽有一定程度降低，但相对而言仍优于PS-3，所以体系增粘稳泡剂选定为HPAM聚合物。

2.3HPAM相对分子质量对起泡性能的影响

高分子材料的性能往往受到其聚合度（相对分子质量）的影响，因此检测了HPAM相对分子质量对起泡性能的影响，结果（见表3）。

起泡体积随相对分子质量增大而变小，半衰期随相对分子质量增大而增长。根据各相对分子质量的平均泡沫综合值，应选取1 000万左右相对分子质量的HPAM聚合物为最佳。随着聚合物相对分子质量的越大，半衰期增长，起泡体积逐渐变小。主要是由于大相对分子质量的聚合能更有效的增加溶液的粘度，粘度的增加使泡沫体系更稳定，但随着粘度的增加起泡过程所要克服的粘滞阻力也增大，故起泡体积随之变小。