脱碳烟道气泡沫驱提高采收率方法研究

张营华

（中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257015）

脱碳烟道气泡沫驱提高采收率方法研究

张营华

（中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257015）

研发了使用胜利发电厂烟气CO2捕集纯化工程产生的脱碳烟道气（组成为83%～92%的氮气、4%～6%的氧气、3%～10%的二氧化碳及其他成分气体）发泡的泡沫体系。通过实验设计了适合脱碳烟道气的泡沫体系，该体系组成为ZL-4:CAB=6:4，起泡体积195 mL，半衰期85 min；通过油藏条件下的物理模拟驱替实验表明:该体系能够在水驱后提高采收率32.7%，含水下降50%，大幅度提高了原油采收率，是一种极具潜力的驱油方法。

脱碳烟道气；泡沫体系；泡沫驱；采收率

高温高盐油藏提高采收率是三次采油的难题，目前还缺乏成熟技术。氮气泡沫驱具有耐温抗盐、选择性封堵的特性，可以大幅度扩大波及体积，可能成为高温高盐油藏大幅度提高采收率的有效手段[1-3]。但是目前氮气的应用成本较高，限制了其推广应用。脱碳烟道气泡沫驱油体系是利用胜利电厂烟道气经CO2捕集后剩余气体与泡沫体系混合形成泡沫作为驱替介质的驱替方法。它能够充分利用了烟道气经CO2捕集后的脱碳烟道气，相对于CO2、N2泡沫驱能够极大地降低生产成本，又能够近似达到N2泡沫驱油的效果[4-6]。该方法的研究将对高温高盐油田进一步提高采收率具有重要意义。

1 实验部分

1.1 主要仪器设备及材料

主要设备包括 FOAMSCAN泡沫扫描仪、TEXAS500C旋滴界面张力仪。物理模拟驱替装置。

脱碳烟道气采用与现场气样含量相符的制备气，其中N2、O2、CO2含量分别为91.7%、5.1%、3.2%；泡沫性能测定实验用水为黄河水，质量浓度为0.5%；驱油实验采用模拟地层水，矿化度为17 435 mg/L，钙镁离子含量为475 mg/L；原油为胜二区2-5斜119井原油。

驱油实验中，单管无油模型阻力因子实验采用长30 cm的天然河道砂充填模型，渗透率为3.088 μm2；非均质双管模型物模驱油实验采用长100 cm、内径2.5 cm的天然河道砂充填模型，双管并联，高低渗透率级差接近3:1。实验温度为80℃，回压为6 MPa，原油黏度为47 mPa·s，气液比为1:1。

1.2 实验方法

泡沫性能测定:在FOAMSCAN泡沫扫描仪的玻璃管内预先放入一定体积的泡沫剂溶液，不同气体通过气体流量计按一定流速从下部进入，通过多孔玻璃板分散进入液体形成泡沫，达到设定的发泡体积，停止通气。此后泡沫体积随着时间的流逝逐渐减小，直至实验结束。其中需要测量的数据为泡沫扫描曲线，泡沫的起泡体积，半衰期等。

界面张力测定:将TEXAS500C旋滴界面张力仪设定为80℃、转速为5 000 r/min，进行测定。

物理模拟驱油实验:在油藏条件下，饱和地层水、饱和地层油，按照实验设计的要求进行不同驱替方式的驱替实验。

2 实验结果与讨论

2.1 脱碳烟道气泡沫驱油体系的设计

根据研究目标油藏区块高温高盐的特点，结合对表面活性剂构效关系的认识[7-9]，确定初步筛选泡沫剂的原则:磺酸盐类离子型表面活性剂；亲水基与疏水基之间有极性连接基；疏水基与油相分子质量相近，适度支化。基于上述要求，使用泡沫扫描仪测试了10种备选泡沫剂在N2、O2、CO2、脱碳烟道气时的发泡体积及半衰期，考虑各种发泡气体的泡沫综合指数[10，11]，以脱碳烟道气为主要参考因素，最终确定泡沫剂ZL-4和CNS来进行后续研究。以ZL-4和CNS为主剂，选用CAB或B5为助剂，将它们进行复配。根据各复配体系泡沫稳定性及界面张力的测试结果（见表1），选用ZL-4:CAB=6:4为最终设计驱油体系。

表1 复配后泡沫体系性能及界面张力测试结果

研究表明，ZL-4为烷基醇聚氧乙烯醚磺酸盐同系混合物，通过调整尾链长度，能够实现尾链在液膜的错层分布，使泡沫液膜致密，此外，ZL-4含有非刚性基团，能够降低空间位阻，进一步加强了泡沫剂在液膜的排布密度；复配的CAB能够与钙离子、镁离子结合，提高液膜密度、强度，降低脱碳烟道气中CO2的扩散能力，从而增强泡沫稳定性。

2.2 驱油物理模拟实验

单管无油模型阻力因子实验表明，在没有原油存在时泡沫体系的阻力因子可达300，并且随着注入量的增多，仍然有上升的趋势，这说明脱碳烟道气泡沫驱油体系能够形成有效封堵，具有一定的封堵调剖性能。

从图1至图4的数据可以看出，非均质双管模型水驱以后进行脱碳烟道气泡沫驱采收率从41.1%上升到73.8%，综合采收率提高32.7%，含水下降近50%；高低渗模型产液发生明显反转。这说明脱碳烟道气泡沫体系在水驱以后具有较好的提高采收率能力。从曲线变化过程可以看出，在水驱以后注入一定量的脱碳烟道气泡沫之后，采收率才发生变化，并且从高、低渗模型采收率变化曲线可以看出，高渗模型提高的采收率幅度较少，低渗模型在水驱时几乎没有动用，当注入泡沫体系之后，提高的幅度较大。分析其原因，主要是在水驱后，高渗管中的剩余油含量仍然较高，即使采出程度较高，但油砂仍然被油膜所覆盖，泡沫剂注入岩心后，残余油或残余油膜起到一定的消泡作用，泡沫不能稳定形成，当注入一定量的泡沫剂后，将油砂中的残余油逐步清洗驱出，使主流线上的残余油饱和度下降到泡沫耐油的范围之内，泡沫逐渐稳定，起到封堵调驱的作用。

图1 双管模型综合采收率及含水变化曲线

图2 双管模型产液分数与注入量的关系曲线

图3 高渗管采收率及含水变化曲线

图4 低渗管采收率及含水变化曲线

3 结论

（1）设计了适应脱碳烟道气且界面性能相对较好的泡沫体系，即ZL-4:CAB=6:4的复配泡沫体系。

（2）水驱后注入脱碳烟道气泡沫体系，综合采收率提高32.7%，含水下降达50%。

综上所述，胜利油田高温高盐油藏脱碳烟道气泡沫驱提高采收率方法推广应用前景广阔，将会产生良好的经济及社会效益。

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Study on foam flooding using decarburization flue gas for enhanced oil recovery

ZHANG Yinghua
（Exploration and Development Research Institute，Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying Shandong 257015，China）

The decarburization flue gas was produced after CO2capture and purification process in Shengli power plant,then it was used as foaming agent in the developed foam system.The gas consisted of 83%～92%nitrogen,4%～6%oxygen,3%～10%carbon dioxide and other component gases.The foam system suitable for decarbonization flue gas was designed which was composed of 60%ZL-4 and 40%CAB.The foaming volume was 195 mL and the half-life was 85 min.The physical simulation displacement experiment under the reservoir condition showed that the system could improve oil recovery by 32.7%and decrease water-cut by 50%.It was a kind of potential oil displacement method which could significantly improve the oil recovery.

decarburization flue gas；foam system；foam flooding；oil recovery

TE357.46

A

1673-5285（2017）04-0028-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.04.007

2017－03-20

中国石油化工股份有限公司科研攻关课题，项目编号:P13062。

张营华，男（1979-），工程师，主要从事泡沫驱、气驱提高采收率研究工作，邮箱:zhangyh939.slyt@sinopec.com。