適用于海上S油田的泡沫凝膠體系的研制與評價

高 尚，劉義剛，孟祥海，劉長龍，符揚洋，蘭夕堂

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

目前注水開發是油田進入開采后期提高采收率的主要手段之一，隨著油田的持續開發，油藏的非均質性增大，優勢通道明顯，水竄嚴重，嚴重影響了注水開發效果。因此，為了保證油田的“穩油控水”，有必找到有效的降水增油措施[1-2]。

上世紀七十年代以來國內外研究較多的調堵劑為凝膠調堵，在油田中得到了廣泛的應用[3-4]，但是凝膠調堵自身存在一些不足之處，比如藥劑用量成本高、占用海上平臺空間大等。泡沫體系具有一定的封堵性能，且具有“堵大不堵小”的特點，泡沫體系還可以封堵凝膠未波及的區域、擴大波及范圍。同時，泡沫遇油會發生消泡現象，泡沫消泡后的氣體占據部分孔隙，能夠在一定程度上增加地層能量，有利于吞吐過后提高油井產量[5-9]。將性能優良的凝膠體系與泡沫體系組合起來，能夠對油藏后期開發具有理論指導意義與實際運用價值。本文針對渤海SZ36-1油田，研制了一種泡沫凝膠體系，并對該體系的溶液性能與驅油能力做出了評價。

1 實驗部分

1.1 實驗材料和儀器

表1 渤海油田SZ36-1混合注入水離子組成

實驗環境：模擬渤海SZ36-1油田油藏溫度，65℃；

地層水礦化度組成：根據油藏地層水的離子組成，通過在去離子水中加入礦物質模擬SZ36-1混注水，其離子含量如表1所示。

實驗原油：SZ36-1油田脫氣脫水原油，粘度為70 mPa·s(65℃)；

主要儀器：電子天平、磁力加熱攪拌器、恒溫水浴鍋、Brookfield DV-III旋轉粘度計等。

1.2 實驗方案

(1)泡沫凝膠體系的合成；

(2)泡沫凝膠體系的溶液性能；

(3)泡沫凝膠體系在高滲透稠油油藏的適應性研究。

2 實驗結果

2.1 泡沫凝膠體系的合成

2.1.1 起泡劑的篩選

圖1 幾種表面活性劑的油水界面張力

考慮到表面活性劑需要與聚合物配伍的問題，篩選了陰離子型表面活性劑A，新型表面活性劑B、C和非離子表面活性劑D。研究了各種表面活性劑在油藏條件下的界面張力，結果如圖1所示。

從圖可以看出，B和C低油水界面張力的能力最強。用waring攪拌器分別對起泡劑A、B、C、D在不同濃度下測定了起泡量和泡沫穩定性。結果見表2。

表2 不同濃度起泡劑的起泡量及泡沫穩定性

由表2可知，起泡效果最好的是A和C，因此選用起泡性能較好的A和C作為起泡劑。

2.1.2 交聯劑與表面活性劑的篩選

用蒸餾水配制Cr3+交聯劑EC，靜置48 h后使用。將AP-P4聚合物3000 mg/L和不同濃度的表面活性劑A、B混合均勻后，加入交聯劑攪拌30 min后，觀察是否產生沉淀，然后置于65℃烘箱內，觀察其成膠情況。

交聯劑加量為：EC15 mg/L，實驗結果如表3所示。

表3 不同表面活性劑加量下的凝膠成膠強度

由表3可知，AP-P4聚合物與表面活性劑復配后，加入無機交聯劑溶液透明，不產生沉淀絮凝，且都能成膠。

由上述實驗確定該泡沫凝膠體系的最終配方為：AP-P4聚合物3000 mg/L+起泡劑500 mg/L+交聯劑(EC)30 mg/L。

2.2 泡沫凝膠體系的溶液性能

2.2.1 泡沫凝膠與地層流體的適應性

表4 流體對泡沫性能的影響

地層水的加入，沒有使泡沫的穩定性變差，地層水加量達到10%時，泡沫仍具有較強的穩定性，底部未析液泡沫凝膠與地層水有較好的相容性。該泡沫凝膠體系中加入原油后，泡沫凝膠的起泡能力出現顯著變化：原油加量較小時，泡沫的穩定性好，且泡沫均勻；原油加量大于5%時，泡沫的穩定性變差，底部析出液體，泡沫體系中出現油珠。

2.2.2 泡沫凝膠的穩定性研究

在油藏溫度下，凝膠容易發生熱降解而使膠體強度降低和脫水，保證凝膠調剖劑的長期穩定性對于整個泡沫凝膠體系的調剖作業效果至關重要。配制好泡沫凝膠后，分為兩份：一份不起泡，即凝膠體系；一份用waring攪拌器起泡。將其密封放置在65℃的烘箱內，定期觀察凝膠粘度的變化(圖2)及泡沫的析液量。

圖2 凝膠體系的長期熱穩定性

從圖2可知，凝膠體系具有很好的熱穩定性，在油藏溫度條件下，120天未出現脫水破膠現象，是性能優良的穩泡劑。并且通過長時間觀察，泡沫的穩定性良好，經過4個月，泡沫凝膠底部無析液或只有很少的液體。

2.3 泡沫凝膠驅油效果評價

在油藏條件下開展室內巖心流動實驗，分別用兩組驅油體系做驅油實驗，評價泡沫凝膠體系對驅油效果的影響：

(1)0.3PV的HPAM聚合物驅+0.3PV的AP-P4聚合物驅；

(2)0.3PV的HPAM聚合物驅+0.3PV的泡沫凝膠驅。

實驗結果如表5所示。

表5 驅油效果實驗

從上述實驗可以發現，泡沫凝膠體系相比聚合物具有良好的提高采收率的能力，組合使用能夠顯著提高采收率。

3 結論

(1)研制出了成交效果較好的泡沫凝膠體系，最終配方為：AP-P4聚合物3000 mg/L+起泡劑500 mg/L+交聯劑(EC)30 mg/L；

(2)該泡沫凝膠體系遇地層水穩定，遇油相融，當原油加量超過5%時泡沫的穩定性變差，底部析出液體，泡沫體系中出現油珠，分析認為，導致該現象的原因是當原油加量較大時，原油與體系中的起泡劑的作用比較強烈，從而對泡沫有破壞作用，導致泡沫的穩定性變差；

(3)凝膠體系具有很好的熱穩定性，是性能優良的穩泡劑，且泡沫的穩定性良好；

(4)泡沫凝膠體系與聚合物組合能夠顯著提高采收率。