蒸汽吞吐中汽竄控制體系配方設計與性能評價

吳豐豆　王　健　馮　天　余　恒　秦　山

西南石油大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室,　四川　成都　610500

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蒸汽吞吐中汽竄控制體系配方設計與性能評價

吳豐豆王健馮天余恒秦山

西南石油大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室,四川成都610500

摘要：新疆風城油田稠油蒸汽吞吐作業區層間非均質性嚴重,導致開采過程中蒸汽竄流現象嚴重,熱能利用率低,開發效果下降,為此本實驗開展對蒸汽竄流控制體系的配方設計與性能評價,為有效改善吸汽剖面,提高蒸汽波及效率提供保障。針對注入蒸汽的竄流控制,以氮氣為起泡氣體,室內優選出在高溫320 ℃下的配方為起泡劑(FA 2,0.1%)+ 起泡劑(FA 4,0.5%)+ 穩泡劑(FS 3,0.05%)+ 助劑(AS-1,0.1%),實驗結果表明100 mL該體系起泡液起泡體積為605 mL,泡沫半衰期為135 min,泡沫干度為83.5%,表面張力為0.43 mN/m。對配方進行耐鹽、耐油性評價,結果表明該配方對礦化度變化具有較好的適應性,同時較低的含油飽和度(蒸汽竄流帶)對泡沫體系沒有明顯影響,可有效維持高滲層滲流阻力,從而抑制蒸汽竄流。

關鍵詞：稠油；蒸汽吞吐；高溫；竄流；泡沫

0前言

1)油井排液能力差,地層存水高；

2)水平段動用程度低；

3)地表汽竄造成儲量、產能損失；

4)井間汽竄出砂嚴重[8-12]。

稠油蒸汽吞吐開發的主要矛盾是汽竄,汽竄導致蒸汽波及效率和熱能利用率降低,蒸汽竄流帶的無效吞吐是導致多輪次吞吐效果差的核心因素[13]。縱向上,由于層間非均質性致使蒸汽沿高滲層竄流,富集油的低滲層無法被有效動用；平面上,由于層內非均質性致使蒸汽沿高滲通道竄流,剩余油的遠井帶無法被有效動用[14-16]。因此,本文針對注入蒸汽的低利用率,以氮氣為起泡氣體,高溫條件下采用泡沫調驅技術減少蒸汽指進、調整剖面矛盾,提高波及效率,為提高稠油油藏蒸汽吞吐開發效果提供保障[17-18]。

1實驗部分

1.1主要材料和儀器

起泡劑：FA 1、FA 2、FA 3、FA 4、FA 5；穩泡劑：FS 1、FS 2、FS 3、FS 4；助劑：AS 1,均由新疆油田提供；重32井區模擬地層水離子組成見表1,化學劑組成見表2。無機鹽：MgCl2·6 H2O、CaCl2、KCl、NaCl、Na2SO4、NaHCO3、NaOH；精密天平；烘箱；量筒；高溫泡沫老化釜；氮氣瓶；全自動表/界面張力儀HZ-800型；吳茵攪拌器,調速范圍0～8 000 r/min。

由表4可知，硅-焓方程法計算得出的熱儲溫度為182.36 ℃～274.58 ℃，冷水混合比例為39.47%～85.88%；硅-焓圖解法計算的結果為172.58 ℃～258.23 ℃，冷水混入比例為39.19%～86.46%。對比發現由混合模型計算的熱儲溫度與Na-K溫標計算的溫度較為接近，與其他溫標及實測情況偏離較大。

表1重32井區模擬地層水離子組成

mg/L

表2重32井區模擬地層水化學劑組成

g/L

1.2實驗方法

2結果與討論

2.1起泡劑的確定

圖1　起泡劑濃度對起泡體積的影響

圖2　起泡劑濃度對泡沫半衰期的影響

表3起泡劑復配體系(FA 4+FA 2)不同濃度組合的起泡體積、泡沫干度、泡沫半衰期

濃度組合/(%)0.1+0.20.1+0.40.2+0.20.2+0.40.3+0.30.4+0.10.4+0.20.5+0.1?V㊣/mL375470500445460570600590?T㊣/min163143140132136137139143?G㊣/(%)73.378.780.077.578.382.583.383.1

2.2穩泡劑的確定

圖3　穩泡劑濃度對起泡體積的影響

圖4　穩泡劑濃度對泡沫半衰期的影響

2.3助劑濃度的確定

表4助劑濃度對起泡體積、泡沫半衰期、表面張力的影響

濃度/(%)0.050.10.150.20.250.3?V㊣/mL600605590580578570?T㊣/min140135125116110108?σ㊣/(mN·m-1)1.730.430.0720.110.200.23

2.4性能評價

2.4.1耐鹽性

在生產過程中,由于流體間的傳質作用,礦化度不斷發生變化,因此有必要對配方的耐鹽性進行評價。測得的不同地層水礦化度倍數下的起泡體積、泡沫半衰期與礦化度關系見表5。由表5可知：隨著礦化度的增加,地層水泡沫配方的各項參數均有所下降,但幅度很小。起泡體積大于500 mL,泡沫半衰期大于2 h；具有較好的耐鹽性,可以滿足施工要求。

表5礦化度對起泡體積、泡沫半衰期的影響

礦化度00.250.50.7511.25?V㊣/mL820785750665600515?T㊣/min190178165155138120

2.4.2耐油性

表6含油飽和度對起泡體積、泡沫半衰期的影響

含油飽和度/(%)5101520253035404550?V㊣/mL610585550415335285230205175155?T㊣/min1301261191141089075584538

3結論

2)將具有不同優點的起泡劑進行復配可同時兼顧起泡體積與泡沫半衰期；穩泡劑的加入在延長消泡時間的同時減小了起泡體積,助劑的加入對起泡能力影響較小,但對泡沫的穩定性和表面張力影響較大。

3)本文優選配方具有較好的耐鹽性,能適應注入過程中礦化度的不斷變化；較低的含油飽和度(蒸汽竄流帶)對泡沫體系影響較小,即少量原油存在的情況下,泡沫穩定性比較好,能有效維持高滲層的滲流阻力,提高蒸汽吞吐開發效率。

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收稿日期：2015-12-19

基金項目：國家自然科學基金項目“重力超覆下氣體連續“剝蝕”稠油邊界層的驅油機制研究”(51574200)

作者簡介：吳豐豆(1991-),男,四川眉山人,碩士研究生,主要從事化學驅和化學調剖堵水方面的學習與研究。

DOI:10.3969/j.issn.1006-5539.2016.03.014