氮氣泡沫凝膠調剖技術在曙光油田的應用

李峻宇

摘 要：目前曙光油田以稠油開發為主，蒸汽吞吐是目前主要的開發方式。目前稠油開采油藏壓力較低、相鄰井汽竄嚴重，氮氣泡沫凝膠調剖技術可以起到改善采出液的流動性，提高深層稠油低壓低速區塊的采收率的效果，目前該技術在曙光地區應用效果良好。

關鍵詞：曙光油田; 蒸汽吞吐; 調剖; 提高采收率

前言：

自曙光油田興隆臺油藏投入開發以來，井間汽竄問題就成為制約油田開發的主要矛盾，隨著開發規模的擴大，油井吞吐輪次的增加，汽竄矛盾更為突出，對產量的影響日趨嚴重，汽竄干擾因其不可避免性已成為超稠油開發的主要矛盾。針對汽竄問題，一般采用暫堵調剖措施，利用耐高溫的化學堵劑，注汽前擠入油層，堵劑在地層條件下固化后，達到減緩汽竄、擴大注入蒸汽波及體積的目的。但隨著開發的不斷深入，其局限性也逐漸顯現，針對興隆臺油藏開發中的汽竄矛盾，以及暫堵調剖技術的局限性，氮氣泡沫凝膠調剖技術就是在注汽前將氮氣與可發泡凝膠注入地層，凝膠在氮氣的作用下形成泡沫凝膠，通過賈敏效應優先進入高滲透層。由于凝膠的固泡作用，以及凝膠本身的封堵強度和耐溫性，使泡沫凝膠的調剖有效期大大延長，提高了注汽開發的效果。

1氮氣泡沫凝膠調剖技術

1.1機理

氮氣泡沫凝膠調剖技術即氮氣+ 泡沫凝膠調剖， 其調剖劑泡沫凝膠是由強凝膠調剖劑、耐高溫發泡劑和高溫防乳破乳劑混配組成， 在施工時， 與氮氣在井口混合注入， 藥劑在氮氣的作用下， 在地層里形成泡沫凝膠， 泡沫凝膠與孔隙發生賈敏效應， 起到堵塞孔道的作用， 改變蒸汽驅替方向， 提高波及體積， 改善層內層間吸汽不均的矛盾。同時泡沫凝膠在蒸汽的作用下被破壞后， 不會對油層造成污染， 其成份中的發泡劑和高溫防乳破乳劑能夠降低原油粘度、防止形成油包水并改變巖石的潤濕性， 在與氮氣綜合作用， 有效地提高驅油效率和油井的返排能力， 從而提高蒸汽吞吐效果。

2主要研究內容

泡沫凝膠調剖體系由氮氣、可發泡凝膠體等組成，通過氮氣、蒸汽、泡沫凝膠、高效驅油劑的一系列物理化學變化和氣- 液、液- 液、氣- 固的界面綜合作用，提高深層稠油低壓低速區塊的采收率。

2.1研制泡沫發生器，提高泡沫凝膠發泡體積

獲取高質量泡沫凝膠的重要條件除了優選泡沫凝膠體系配方、合適的氣液化、穩定的氣體和液體排量等因素外，還應該設計配套的結構合理、性能穩定的泡沫凝膠發生器。泡沫流體是液體呈連續相、氣體呈分散相的液包氣乳化液。泡沫質量的好壞主要取決于發泡體積的大小、穩定時問的長短、抗污染抗高溫能力的強弱等。而氣液的混合程度、泡沫直徑的大小及泡沫均勻程度等對發泡體積和穩定性均有重要影響。產生泡沫流體的專用設備-泡沫發生器是提高氣液混合程度的重要設備，根據作業特點的需要，配制好的液體、氣體（空氣或氮氣等）、表面活性劑等按比例要求混合，通過泡沫發生器的作用而形成均勻致密的泡沫流體。目前廣泛研究和應用的泡沫發生器包括渦輪式/旋流式泡沫發生器、螺旋式泡沫發生器、孔隙式泡沫發生器、同心管式泡沫發生器和擋板式泡沫發生器。

泡沫凝膠調堵作用業中，注入液體是聚合物、交聯劑、起泡劑及其它助劑的混合液體，注入氣體一般為氮氣。氣液混合物在起泡劑作用形成聚合物增強的泡沫液，在地層中聚合物交聯形成泡沫凝膠。聚合物溶液本身的高粘度會降低氣體與聚合物溶液的混合程度，影響泡沫凝膠的發泡體積及泡沫的大小和均勻程度。這種聚合物增強的泡沫的混合發泡與常規泡沫有所不同，主要體現在：（1）凝膠由于聚合物溶液剪切變稀的非牛頓特性，易發生機械降解;（2）聚合物溶液與氣體混合程度低、速度慢，如何在有限注入時間內提高聚合物溶液與氣體的混合程度是聚合物增強泡沫發泡的關鍵。根據不同泡沫發生器的作用機理，螺旋式、孔隙式、同心管和擋板式泡沫發生器雖然能夠提高氣體與液體混合程度，但均容易造成聚合物溶液的機械降解，無法應用泡沫凝膠的發泡。只有渦輪式/旋流式泡沫發生器適合于聚合物增強泡沫的發泡。渦輪式泡沫發生器渦輪組件的結構類似于渦輪鉆具中的定子和轉子，流道的面積、形狀及方向均有較大的變化，提高了流體速度及變化的頻率;氣體、液體及表面活性劑流經不同的噴嘴注入，大大增加了氣液充分混和、碰撞、擠壓的機會，提高了發泡效率。此類發泡器的特點是發泡效率高，性能穩定。

2.2氮氣泡沫凝膠配方優選與控制

在現場進行氮氣泡沫凝膠調堵措施時，控制泡沫凝膠中的液相性質，調整氣體向液相中的擴散速度，對于保持泡沫凝膠的穩定性和封堵能力是非常重要的。在泡沫凝膠體系中，凝膠的主要作用是依靠成膠后的強度來減緩體系所形成泡沫的半衰期，同時實現對吸汽大孔道的高選擇性封堵，因此要求其具備良好的成膠黏度以及高溫狀態下的高封堵率和穩定性。通過室內成膠試驗、穩定性試驗，所選凝膠主要由聚丙烯酰胺、有機交聯劑、耐高溫油溶性樹脂及熱穩定劑等組成。通過對相關成分的使用控制，可以高強度的泡沫凝膠，可有效封堵注汽大孔道，實現調剖效果， 減緩汽竄對注汽效果和后期產量的影響。因此，所選發泡劑在高溫條件下，應具有發泡體積大、泡沫半衰期長、界面張力大等特點以提高封堵效果。

3結論及認識

該技術可有效封堵汽竄大孔道，減緩汽竄影響，調整蒸汽流向，改善吸汽剖面，大幅提升剩余稠油的開發水平;該技術將氮氣彈性驅動、凝膠體系封堵、表面活性劑驅油三項技術有機結合，實現了整體工藝創新;新型泡沫發生器的應用及藥劑配方的動態調整，提高了措施效果及適用性;現場應用表明，該技術可有效改善油井吸汽剖面、減緩汽竄影響，增加原油產量。

參考文獻：

[1]蔣曉波.超稠油氮氣泡沫凝膠調剖體系的研究與應用[J].中外能源，2012，17（3）：4-4 .

[2]畢長會，趙清，王書林，等. 稠油熱采井氮氣泡沫調剖技術研究與應用[J]. 石油地質與工程，2008，（6）：62-65.