特低滲油田泡沫輔助減氧空氣驅礦場試驗效果及認識

孟令為，馬 騁，江 濤，李 艷，許志雄，李志強

（1.中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006；2.中國石油長慶油田分公司第十一采油廠，甘肅慶陽 745000）

W 區塊長6 油藏進入中含水開發階段后，油井孔隙性水淹特征明顯，注水開發效果變差。室內物理模擬驅油試驗表明，注水倍數由8 倍提高到12 倍，最終采收率由40.1 %提高到40.6 %，且隨著注入倍數的持續增大，提高采收率幅度變小，說明高水淹層段在常規水驅狀況下，通過增大注水PV 數提高驅油效率的潛力有限，亟需探索有效的提高采收率技術。在廣泛調研的基礎上，通過室內評價試驗，表明泡沫輔助減氧空氣驅能夠有效擴大儲層波及體積、降低油水界面張力，利用研制的空氣泡沫驅油體系在水驅后轉入泡沫輔助減氧空氣驅可以提高驅油效率20 %以上。2009 年開始泡沫輔助減氧空氣驅礦場試驗，經歷了單井試注、先導試驗、擴大試驗階段，取得了較好的階段效果，形成新的認識，并對下步提高試驗效果指明了方向。

1 注入參數優化設計

以建立概念模型為基礎，考慮縱向非均質性對驅替效果的影響，建立試驗區井組井網模型，分別對區塊泡沫輔助減氧空氣驅的氣液比、注入速度、注入方式等關鍵參數進行數值模擬。

1.1 氣液比模擬

在0.5～3.0 選用七個氣液比模擬采收率提高幅度，模擬結果表明：在注入相同PV 數的情況下，開始隨著氣液比增大，采收率提高幅度增大，當氣液比高于2.0:1 后，采收率提高幅度變小（見圖1），合理氣液比設計為1.5～2.5。

1.2 注入速度模擬

模擬結果表明：隨著注入速度的增加，采收率提高幅度呈現先增后降的趨勢，當單井日注量大于25 m3后累產油增幅減小（見圖2），考慮注入成本，合理注入速度15 m3/d～25 m3/d。

1.3 注入方式模擬

采用氣液同注、氣液段塞交替注入兩種方式模擬，在相同氣液比、注入速度條件下，對比氣液同注與不同氣液段塞交替方式的采收率提高幅度。模擬結果表明：氣液同注方式的采收率提高幅度達到8.5 %，高于氣液交替的方式，但氣液交替方式的注入壓力低于氣液同注的方式（見表1）。建議試驗采用氣液同注的方式，若注入壓力高，可采用氣液段塞交替注入的方式。

圖1 不同氣液比對提高采收率效果的影響

圖2 不同注入速度對提高采收率效果的影響

表1 不同注入方式注入壓力、采收率提高幅度模擬結果

2 礦場試驗效果

2.1 注入端動態變化

2.1.1 注入壓力 泡沫輔助減氧空氣驅的注入壓力上升速度快、幅度大，平均注入壓力由9.2 MPa 上升到15.5 MPa，但停氣后注入壓力下降較快，基本下降到注入前水平，體現出空氣泡沫動態調剖的特點，不同于膠體調剖劑的長效封堵，空氣泡沫需要連續性注入。

圖3 泡沫輔助減氧空氣驅C21-/C22+變化曲線

圖4 泡沫輔助減氧空氣驅采出端礦化度變化曲線

2.1.2 注入剖面 注入后可對比井吸水厚度增加，但隨著注入時間延長，剖面吸水狀況變差，吸水段下移現象明顯，整體吸水厚度由9.06 m 上升到11.47 m 再下降到8.65 m，水驅動用程度由59.4 %上升到66.5 %再下降到58.6 %。分析認為：一方面是空氣泡沫體系重力分異，空氣進入上段的比例高，隨著上段含氣飽和度的提高，吸水難度加大；另一方面是吸水剖面正常注水所測，不能真實反映空氣泡沫注入剖面。

2.2 產出端流體性質變化

試驗區的原油輕重比呈現了逐步升高的過程（見圖3），油井產出水總礦化度穩中有升（見圖4），說明地層水驅模式發生改變，低動用程度層段開始動用，波及體積逐步擴大。試驗前原油輕重比、礦化度低值抬升幅度較高，試驗前高值提高幅度較小，分析認為試驗前原油輕重比、礦化度低值說明該油井方向注入水突進嚴重，無效采出多，注入空氣泡沫后，優先封堵高滲通道，使優勢方向水驅效率大幅提高。

2.3 生產動態特征分析

2013 年1 月-2015 年2 月試驗階段：試驗規模逐步擴大至15 個井組，注氣設備逐步投入運行，氣液比由0.2 上升至1.18，空氣泡沫注入穩定，試驗區塊整體生產動態穩定。

2015 年3 月-10 月試驗階段：隨著累計注入量的增大，壓力保持水平逐漸提高，2015 年試驗區塊壓力保持水平達到110.9 %，個別主向油井壓力保持水平超過130 %，促進了油藏微裂縫開啟，導致高壓主向油井L75-59 氣竄，試驗井組全面停氣，停氣后試驗區塊含水快速上升。

2015 年11 月-2017 年10 月試驗階段：試驗區塊區域性堵水調剖后恢復注氣，氣液比由1.0 上升至1.6，該階段通過側向引效，主側向壓差變小，壓力保持水平趨于合理，油井生產穩定，未見氣竄。

2017 年11 月-2018 年3 月試驗階段：受藥劑不足影響，階段停注，導致指標快速變差。

2018 年4 月-11 月試驗階段：受設備運行等因素影響，注氣量不穩定，氣液比變化幅度較大，由1.6 下降到0.8 再上升到1.5，整體試驗效果相對前期變差。分析認為：一方面由于注氣不穩定影響；另一方面隨著試驗時間的延長，在空氣泡沫有效波及范圍內進一步提高水驅采收率的難度加大。

2018 年12 月-2019 年7 月試驗階段：對平面、剖面水驅矛盾突出井組，開展堵水調剖+泡沫輔助減氧空氣驅聯作試驗，泡沫配注量減小，由于現場注氣設備故障，注氣量未達到配注要求，導致實際氣液比由1.5 下降到1.2，但試驗區含水得到控制（見圖5）。

圖5 W 區塊長6 油藏泡沫輔助減氧空氣驅歷年生產曲線

表2 試驗區塊合理壓力保持水平計算結果

3 結論與認識

（1）注入連續性是保證試驗效果的關鍵。泡沫輔助減氧空氣驅注入后見效快，壓力上升幅度大，但停注后水驅效果快速變差，注入連續性是取得效果的關鍵。但現場由于藥劑供應不及時、設備故障、井筒原因等因素影響，實際注入參數未達到方案設計要求，導致試驗階段性停注，嚴重影響現場實施效果。

（2）吸水剖面測試可靠性有待研究。水井測試吸水剖面時需要停注空氣泡沫，改正常注水以便攜帶同位素進行測試，測試結果不能正確反映空氣泡沫的剖面吸入特征，現場出現吸水剖面動用狀況較差，但井組開發效果變好的現象，空氣泡沫的注入剖面測試需要深入研究。

（3）裂縫對試驗效果影響大，應開展堵水調剖聯作試驗。空氣泡沫對裂縫的封堵能力不足，使后續氣體沿裂縫快速推進，低滲層未得到有效動用，驅油效率未得到有效提高，導致主向井過早見氣，需開展堵水調剖和空氣泡沫聯作試驗。

（4）泡沫輔助減氧空氣驅應保持適宜的壓力保持水平。地層壓力過高可能導致儲層微裂縫進一步開啟，造成注入流體的快速推進，2 口見氣井地層壓力保持水平均大于130 %。多種方法計算試驗區塊合理壓力保持水平在115 %左右（見表2），現場可以通過調整注入量、側向引效等方式，合理壓力保持水平。

（5）提升泡沫有效傳播距離是進一步提高采收率的關鍵。表面活性劑作為起泡劑在油層中的有效傳播能力是擴大波及體積的關鍵因素，大量學者研究表明，由于受巖石吸附、熱降解、礦物離子化學反應等因素的影響，泡沫在油層中的有效傳播距離一般在100 m 左右[2]。為了提升泡沫傳播距離：①選用吸附量更小的表面活性劑作為發泡劑；②合理提高發泡劑、穩泡劑濃度；③合理優化注入速度，在避免氣竄的前提下，盡量提高注入速度，實現向深部運移。