氮气泡沫凝胶调剖技术在曙光油田的应用

李峻宇

摘 要：目前曙光油田以稠油开发为主，蒸汽吞吐是目前主要的开发方式。目前稠油开采油藏压力较低、相邻井汽窜严重，氮气泡沫凝胶调剖技术可以起到改善采出液的流动性，提高深层稠油低压低速区块的采收率的效果，目前该技术在曙光地区应用效果良好。

关键词：曙光油田; 蒸汽吞吐; 调剖; 提高采收率

前言：

自曙光油田兴隆台油藏投入开发以来，井间汽窜问题就成为制约油田开发的主要矛盾，随着开发规模的扩大，油井吞吐轮次的增加，汽窜矛盾更为突出，对产量的影响日趋严重，汽窜干扰因其不可避免性已成为超稠油开发的主要矛盾。针对汽窜问题，一般采用暂堵调剖措施，利用耐高温的化学堵剂，注汽前挤入油层，堵剂在地层条件下固化后，达到减缓汽窜、扩大注入蒸汽波及体积的目的。但随着开发的不断深入，其局限性也逐渐显现，针对兴隆台油藏开发中的汽窜矛盾，以及暂堵调剖技术的局限性，氮气泡沫凝胶调剖技术就是在注汽前将氮气与可发泡凝胶注入地层，凝胶在氮气的作用下形成泡沫凝胶，通过贾敏效应优先进入高渗透层。由于凝胶的固泡作用，以及凝胶本身的封堵强度和耐温性，使泡沫凝胶的调剖有效期大大延长，提高了注汽开发的效果。

1氮气泡沫凝胶调剖技术

1.1机理

氮气泡沫凝胶调剖技术即氮气+ 泡沫凝胶调剖， 其调剖剂泡沫凝胶是由强凝胶调剖剂、耐高温发泡剂和高温防乳破乳剂混配组成， 在施工时， 与氮气在井口混合注入， 药剂在氮气的作用下， 在地层里形成泡沫凝胶， 泡沫凝胶与孔隙发生贾敏效应， 起到堵塞孔道的作用， 改变蒸汽驱替方向， 提高波及体积， 改善层内层间吸汽不均的矛盾。同时泡沫凝胶在蒸汽的作用下被破坏后， 不会对油层造成污染， 其成份中的发泡剂和高温防乳破乳剂能够降低原油粘度、防止形成油包水并改变岩石的润湿性， 在与氮气综合作用， 有效地提高驱油效率和油井的返排能力， 从而提高蒸汽吞吐效果。

2主要研究内容

泡沫凝胶调剖体系由氮气、可发泡凝胶体等组成，通过氮气、蒸汽、泡沫凝胶、高效驱油剂的一系列物理化学变化和气- 液、液- 液、气- 固的界面综合作用，提高深层稠油低压低速区块的采收率。

2.1研制泡沫发生器，提高泡沫凝胶发泡体积

获取高质量泡沫凝胶的重要条件除了优选泡沫凝胶体系配方、合适的气液化、稳定的气体和液体排量等因素外，还应该设计配套的结构合理、性能稳定的泡沫凝胶发生器。泡沫流体是液体呈连续相、气体呈分散相的液包气乳化液。泡沫质量的好坏主要取决于发泡体积的大小、稳定时问的长短、抗污染抗高温能力的强弱等。而气液的混合程度、泡沫直径的大小及泡沫均匀程度等对发泡体积和稳定性均有重要影响。产生泡沫流体的专用设备-泡沫发生器是提高气液混合程度的重要设备，根据作业特点的需要，配制好的液体、气体（空气或氮气等）、表面活性剂等按比例要求混合，通过泡沫发生器的作用而形成均匀致密的泡沫流体。目前广泛研究和应用的泡沫发生器包括涡轮式/旋流式泡沫发生器、螺旋式泡沫发生器、孔隙式泡沫发生器、同心管式泡沫发生器和挡板式泡沫发生器。

泡沫凝膠调堵作用业中，注入液体是聚合物、交联剂、起泡剂及其它助剂的混合液体，注入气体一般为氮气。气液混合物在起泡剂作用形成聚合物增强的泡沫液，在地层中聚合物交联形成泡沫凝胶。聚合物溶液本身的高粘度会降低气体与聚合物溶液的混合程度，影响泡沫凝胶的发泡体积及泡沫的大小和均匀程度。这种聚合物增强的泡沫的混合发泡与常规泡沫有所不同，主要体现在：（1）凝胶由于聚合物溶液剪切变稀的非牛顿特性，易发生机械降解;（2）聚合物溶液与气体混合程度低、速度慢，如何在有限注入时间内提高聚合物溶液与气体的混合程度是聚合物增强泡沫发泡的关键。根据不同泡沫发生器的作用机理，螺旋式、孔隙式、同心管和挡板式泡沫发生器虽然能够提高气体与液体混合程度，但均容易造成聚合物溶液的机械降解，无法应用泡沫凝胶的发泡。只有涡轮式/旋流式泡沫发生器适合于聚合物增强泡沫的发泡。涡轮式泡沫发生器涡轮组件的结构类似于涡轮钻具中的定子和转子，流道的面积、形状及方向均有较大的变化，提高了流体速度及变化的频率;气体、液体及表面活性剂流经不同的喷嘴注入，大大增加了气液充分混和、碰撞、挤压的机会，提高了发泡效率。此类发泡器的特点是发泡效率高，性能稳定。

2.2氮气泡沫凝胶配方优选与控制

在现场进行氮气泡沫凝胶调堵措施时，控制泡沫凝胶中的液相性质，调整气体向液相中的扩散速度，对于保持泡沫凝胶的稳定性和封堵能力是非常重要的。在泡沫凝胶体系中，凝胶的主要作用是依靠成胶后的强度来减缓体系所形成泡沫的半衰期，同时实现对吸汽大孔道的高选择性封堵，因此要求其具备良好的成胶黏度以及高温状态下的高封堵率和稳定性。通过室内成胶试验、稳定性试验，所选凝胶主要由聚丙烯酰胺、有机交联剂、耐高温油溶性树脂及热稳定剂等组成。通过对相关成分的使用控制，可以高强度的泡沫凝胶，可有效封堵注汽大孔道，实现调剖效果， 减缓汽窜对注汽效果和后期产量的影响。因此，所选发泡剂在高温条件下，应具有发泡体积大、泡沫半衰期长、界面张力大等特点以提高封堵效果。

3结论及认识

该技术可有效封堵汽窜大孔道，减缓汽窜影响，调整蒸汽流向，改善吸汽剖面，大幅提升剩余稠油的开发水平;该技术将氮气弹性驱动、凝胶体系封堵、表面活性剂驱油三项技术有机结合，实现了整体工艺创新;新型泡沫发生器的应用及药剂配方的动态调整，提高了措施效果及适用性;现场应用表明，该技术可有效改善油井吸汽剖面、减缓汽窜影响，增加原油产量。

参考文献：

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[2]毕长会，赵清，王书林，等. 稠油热采井氮气泡沫调剖技术研究与应用[J]. 石油地质与工程，2008，（6）：62-65.