脫碳煙道氣泡沫驅提高采收率方法研究

張營華

（中國石化勝利油田分公司勘探開發研究院，山東東營 257015）

脫碳煙道氣泡沫驅提高采收率方法研究

張營華

（中國石化勝利油田分公司勘探開發研究院，山東東營 257015）

研發了使用勝利發電廠煙氣CO2捕集純化工程產生的脫碳煙道氣（組成為83%～92%的氮氣、4%～6%的氧氣、3%～10%的二氧化碳及其他成分氣體）發泡的泡沫體系。通過實驗設計了適合脫碳煙道氣的泡沫體系，該體系組成為ZL-4:CAB=6:4，起泡體積195 mL，半衰期85 min；通過油藏條件下的物理模擬驅替實驗表明:該體系能夠在水驅后提高采收率32.7%，含水下降50%，大幅度提高了原油采收率，是一種極具潛力的驅油方法。

脫碳煙道氣；泡沫體系；泡沫驅；采收率

高溫高鹽油藏提高采收率是三次采油的難題，目前還缺乏成熟技術。氮氣泡沫驅具有耐溫抗鹽、選擇性封堵的特性，可以大幅度擴大波及體積，可能成為高溫高鹽油藏大幅度提高采收率的有效手段[1-3]。但是目前氮氣的應用成本較高，限制了其推廣應用。脫碳煙道氣泡沫驅油體系是利用勝利電廠煙道氣經CO2捕集后剩余氣體與泡沫體系混合形成泡沫作為驅替介質的驅替方法。它能夠充分利用了煙道氣經CO2捕集后的脫碳煙道氣，相對于CO2、N2泡沫驅能夠極大地降低生產成本，又能夠近似達到N2泡沫驅油的效果[4-6]。該方法的研究將對高溫高鹽油田進一步提高采收率具有重要意義。

1 實驗部分

1.1 主要儀器設備及材料

主要設備包括 FOAMSCAN泡沫掃描儀、TEXAS500C旋滴界面張力儀。物理模擬驅替裝置。

脫碳煙道氣采用與現場氣樣含量相符的制備氣，其中N2、O2、CO2含量分別為91.7%、5.1%、3.2%；泡沫性能測定實驗用水為黃河水，質量濃度為0.5%；驅油實驗采用模擬地層水，礦化度為17 435 mg/L，鈣鎂離子含量為475 mg/L；原油為勝二區2-5斜119井原油。

驅油實驗中，單管無油模型阻力因子實驗采用長30 cm的天然河道砂充填模型，滲透率為3.088 μm2；非均質雙管模型物模驅油實驗采用長100 cm、內徑2.5 cm的天然河道砂充填模型，雙管并聯，高低滲透率級差接近3:1。實驗溫度為80℃，回壓為6 MPa，原油黏度為47 mPa·s，氣液比為1:1。

1.2 實驗方法

泡沫性能測定:在FOAMSCAN泡沫掃描儀的玻璃管內預先放入一定體積的泡沫劑溶液，不同氣體通過氣體流量計按一定流速從下部進入，通過多孔玻璃板分散進入液體形成泡沫，達到設定的發泡體積，停止通氣。此后泡沫體積隨著時間的流逝逐漸減小，直至實驗結束。其中需要測量的數據為泡沫掃描曲線，泡沫的起泡體積，半衰期等。

界面張力測定:將TEXAS500C旋滴界面張力儀設定為80℃、轉速為5 000 r/min，進行測定。

物理模擬驅油實驗:在油藏條件下，飽和地層水、飽和地層油，按照實驗設計的要求進行不同驅替方式的驅替實驗。

2 實驗結果與討論

2.1 脫碳煙道氣泡沫驅油體系的設計

根據研究目標油藏區塊高溫高鹽的特點，結合對表面活性劑構效關系的認識[7-9]，確定初步篩選泡沫劑的原則:磺酸鹽類離子型表面活性劑；親水基與疏水基之間有極性連接基；疏水基與油相分子質量相近，適度支化?；谏鲜鲆?，使用泡沫掃描儀測試了10種備選泡沫劑在N2、O2、CO2、脫碳煙道氣時的發泡體積及半衰期，考慮各種發泡氣體的泡沫綜合指數[10，11]，以脫碳煙道氣為主要參考因素，最終確定泡沫劑ZL-4和CNS來進行后續研究。以ZL-4和CNS為主劑，選用CAB或B5為助劑，將它們進行復配。根據各復配體系泡沫穩定性及界面張力的測試結果（見表1），選用ZL-4:CAB=6:4為最終設計驅油體系。

表1 復配后泡沫體系性能及界面張力測試結果

研究表明，ZL-4為烷基醇聚氧乙烯醚磺酸鹽同系混合物，通過調整尾鏈長度，能夠實現尾鏈在液膜的錯層分布，使泡沫液膜致密，此外，ZL-4含有非剛性基團，能夠降低空間位阻，進一步加強了泡沫劑在液膜的排布密度；復配的CAB能夠與鈣離子、鎂離子結合，提高液膜密度、強度，降低脫碳煙道氣中CO2的擴散能力，從而增強泡沫穩定性。

2.2 驅油物理模擬實驗

單管無油模型阻力因子實驗表明，在沒有原油存在時泡沫體系的阻力因子可達300，并且隨著注入量的增多，仍然有上升的趨勢，這說明脫碳煙道氣泡沫驅油體系能夠形成有效封堵，具有一定的封堵調剖性能。

從圖1至圖4的數據可以看出，非均質雙管模型水驅以后進行脫碳煙道氣泡沫驅采收率從41.1%上升到73.8%，綜合采收率提高32.7%，含水下降近50%；高低滲模型產液發生明顯反轉。這說明脫碳煙道氣泡沫體系在水驅以后具有較好的提高采收率能力。從曲線變化過程可以看出，在水驅以后注入一定量的脫碳煙道氣泡沫之后，采收率才發生變化，并且從高、低滲模型采收率變化曲線可以看出，高滲模型提高的采收率幅度較少，低滲模型在水驅時幾乎沒有動用，當注入泡沫體系之后，提高的幅度較大。分析其原因，主要是在水驅后，高滲管中的剩余油含量仍然較高，即使采出程度較高，但油砂仍然被油膜所覆蓋，泡沫劑注入巖心后，殘余油或殘余油膜起到一定的消泡作用，泡沫不能穩定形成，當注入一定量的泡沫劑后，將油砂中的殘余油逐步清洗驅出，使主流線上的殘余油飽和度下降到泡沫耐油的范圍之內，泡沫逐漸穩定，起到封堵調驅的作用。

圖1 雙管模型綜合采收率及含水變化曲線

圖2 雙管模型產液分數與注入量的關系曲線

圖3 高滲管采收率及含水變化曲線

圖4 低滲管采收率及含水變化曲線

3 結論

（1）設計了適應脫碳煙道氣且界面性能相對較好的泡沫體系，即ZL-4:CAB=6:4的復配泡沫體系。

（2）水驅后注入脫碳煙道氣泡沫體系，綜合采收率提高32.7%，含水下降達50%。

綜上所述，勝利油田高溫高鹽油藏脫碳煙道氣泡沫驅提高采收率方法推廣應用前景廣闊，將會產生良好的經濟及社會效益。

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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

中國石油化工股份有限公司科研攻關課題，項目編號:P13062。

張營華，男（1979-），工程師，主要從事泡沫驅、氣驅提高采收率研究工作，郵箱:zhangyh939.slyt@sinopec.com。