泡沫辅助空气驱不同相态渗流规律及调整应用

沈焕文，王艳玲，马云成，饶天利，李化斌，郭文娟

（中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏银川 750006）

长庆油田特低渗透油藏属典型的“低压、低渗、低产”特征，早期注水有效补充了地层能量、扩大了波及效率，但进入中高含水阶段后，受储层非均质性强、天然微裂缝较发育影响，注水沿原水驱优势通道运移，注水无效循环加剧，导致含水上升速度加快，最终采收率较低。泡沫辅助空气驱技术具有泡沫封堵高渗层，气体驱替低渗层扩大波及体积的双重效果，历经十年的现场试验，改善驱替、降水增油效果显著，但改变驱替介质注气后，储层中油、气、水三种相态渗流运移规律刻画仍然是短板。近年，随动态测试技术创新进步，通过气驱吸气剖面、气体示踪剂等动态监测的测试成果，结合数值模拟和开发动态，综合分析研究，明确了油、气、水三种相态在地层平面、纵向的运移特征，同时结合渗流特征，开展现场注入参数优化调整，波及体积、降水增油效果进一步提升，提高采收率效果显著。

1 泡沫辅助空气驱不同相态渗流规律

泡沫辅助空气驱技术机理表明，泡沫液能够有效封堵高渗层，改善驱替效果，起到降低含水的作用，注入气体存在超覆作用，在泡沫液推进过程中向上运移，并在储层上部聚集，能有效动用构造上部注入水未能波及到以及微细孔隙中的剩余油[1-3]。通过对试验区吸气剖面、气体示踪剂测试成果认识基础上，与数值模拟和开发动态三结合研究方法，明确了纵向上气、油、水三相自上而下的赋存特征，平面上泡沫液封堵原水驱高渗部位、气体扩大低渗部位波及的渗流特征，与技术作用机理相匹配[4，5]。

1.1 纵向渗流规律

1.1.1 吸气剖面 应用Sondex 八参数吸气剖面测井技术，根据现场实际注入方式，在气液混相、纯气相两种相态条件下，对试验区4 口井吸气剖面测试结果表明，在气液混相状况下，受重力及沉积韵律影响，物性较好的油层底部以吸液为主，泡沫液贡献比达70%以上，说明泡沫液以封堵高渗层段为主，而油层顶部储层物性较差的层段以吸气为主，气体的贡献比达80%左右，说明气体超覆作用有效驱替了低渗层段剩余油；在纯气相状况下，油层顶部储层物性较差层段吸气贡献比达94.5%（见表1）。由此，说明混相状况下，气相受超覆作用主要赋存在物性较差的油层顶部，驱替了低渗层剩余油，扩大了纵向波及体积，而液相主要赋存在物性较好的油层中部和底部，起到封堵高渗层的作用。

1.1.2 数值模拟 为准确分析泡沫辅助空气驱驱替过程中流体的相态特征，利用CMG-WinProp 相态软件模拟注水状态、气液混相状况下的注入剖面看出，混相状况下，油、气、水纵向分异明显，三相共存，气相主要位于油藏顶部，油相主要位于油藏中部，底部含水较高，同时对比水驱状态下油水驱替特征看，气液混相驱后泡沫液有效封堵了底部物性较好的层段，气体不规则状态赋存在油层顶部驱替低渗层剩余油，扩大了波及体积。

1.2 平面渗流规律

1.2.1 气体示踪剂 气体示踪剂井间监测技术是在注入井中注入一种气体示踪剂，用以评价空气泡沫驱开发过程中注入流体推进方向、推进速度、波及体积、注采受效关系等，根据试验区特征，选用五氟乙烷示踪剂监测2 口，测试成果表明，井组3 口见剂井均为侧向低产井，平均见气时间12 d，气驱速度22.47 m/d，见剂井井间优渗层平均渗透率为319.42 mD，优渗层厚度19.39 cm，优渗层平均波及体积1 708.68 m3（见表2），结合见效特征，认为气驱后由原来单一裂缝驱替向侧向多向波及体积转变，平面调驱效果明显，历经十年的注入，气驱前缘已超过170 m。

表2 A 井组气体示踪剂测试结果表

1.2.2 数值模拟 对比注水开发与注气开发后数值模拟结果，注水开发受裂缝影响，注水单一方向突进特征明显，动态表现为主向井快速水淹，侧向井低产低效，驱替系统未建立，泡沫辅助空气驱后原水驱优势方向发生显著变化，逐步向侧向水驱未波及区域扩大，说明泡沫封堵了原注水高渗带，气驱扩大了低渗区域的波及范围。

2 现场调整应用效果

根据注气混相驱在纵向、平面上油、气、水三种相态的运移规律，按照纵向提高低渗层动用、平面上扩大波及体积的思路，开展现场注入方式优化、气液比优化以及调驱配套结合的调整措施，试验区控水增油效果显著提升，有效指导了试验效果的提升。

2.1 注入方式优选

根据泡沫辅助空气驱技术作用机理、吸气剖面测试成果，考虑现场实际运行安全，采取气液混注的注入方式，注入压力较水驱仅上升2.0 MPa，且注入过程中视吸水、气指数曲线保持平稳，注入性良好，且历经十年注入，未发生气窜井，确保了现场安全运行。

2.2 注入参数优化

根据混相状况下，油、气、水纵向分异明显，气相主要位于油藏顶部，油相主要位于油藏中部的渗流特征，采取大气量、提高气液比的调整思路，提高气驱对纵向低渗层剩余油的波及程度，单井注气量由20 m3/d 上升到35 m3/d，单井注液由8 m3/d 上升到10 m3/d，整体气液比由1.65:1 上升到3.0:1，调整后试验区新增见效率达到69.2%，见效特征高液量井含水下降，低液量井提液为主，月度递减率由0.14%下降到-0.01%，含水上升幅度由0.0 下降到-0.22%，调整后阶段累增油达到1.21×104t。

2.3 微球调驱结合

针对气驱前缘单向突进明显、侧向波及窄的井组，为防止过早气窜，开展微球驱与空气驱的技术组合，进一步封堵高渗层段，扩大侧向波及体积，开展微球调驱3 井组，井组含水由79.4%下降到77.8%，见效率63.6%，其中5 口高液量井降液降水为主，2 口低产井提液增产为主，达到了均衡平面采液控水的目的。

综上，在渗流规律研究基础上，以扩大气相波及体积为目的，突出大气液比的参数优化调整和调驱相结合的综合治理，试验区阶段递减由14.81%下降到4.29%（见图1），纵向波及系数由0.56 上升到0.62，综合含水由78.5%下降到73.3%（见图2），含水上升率由1.03%下降到-5.44%，储量动用程度由60.2%上升到65.8%，含水与采出程度关系曲线提高采收率发展趋势良好，预测采收率提高10.2%。

图1 试验区气液比调整前后与递减关系图

图2 调整前后波及系数、综合含水变化图

3 取得的认识

（1）吸气剖面、气体示踪剂等测井技术有效弥补了气驱气、液两相监测技术不足的短板，测试成果进一步深化完善了泡沫辅助空气驱技术作用机理。

（2）混相状况下，油、气、水三相纵向分异明显，三相共存，气相主要位于油藏顶部，油相位于油藏中部，底部含水较高，泡沫液主要封堵高渗层段或高渗通道，气体受超覆作用主要驱替油层顶部及储层物性差的微细孔隙中的剩余油。

（3）采取大气量、提高气液比的调整思路，有效提高了气相对纵向低渗层剩余油的波及程度，纵向波及系数由0.56 上升到0.62，储量动用程度由60.2%上升到65.8%，且含水大幅下降，起到了降水增油的效果。

（4）针对部分井组气驱前缘单向突进、侧向波及窄的问题，通过微球驱与空气驱的技术组合，进一步封堵高渗层段，扩大侧向波及体积，同时防止了气窜的风险。