蒸汽泡沫工藝的研究與現場應用

摘要：L油田是全國最大的稠油生產基地，稠油產量占全國總產量50%以上。稠油以注蒸汽熱采為主要開采方式，由于地質條件、蒸汽與原油密度差等因素必然產生注蒸汽吸汽剖面不均，注蒸汽相鄰井汽竄、稠油油井出水等問題。“高溫調剖（暫堵）堵水”技術是解決上述難題的最主要方法，通過十多年的攻關研究，根據國內外技術開展了“蒸汽泡沫工藝技術及其高溫發泡劑”項目，開始應用于L油田三個采油廠，并取得了較好的應用效果。

關鍵詞：稠油熱采? 蒸汽泡沫? 高溫調剖

1? 引言

在稠油井的熱采中應用表面活性劑如高溫發泡劑調整稠油熱采井注汽剖面，國外在上世紀七十年代已處于工業性試驗階段。大多數蒸汽加泡沫試驗都證實了可以增產原油，但其使用溫度僅限于200℃以下。根據L油田稠油熱采井具體情況，研制了性能優良的耐溫表面活性劑，以高碳鏈的烷基苯磺酸鹽或烷基甲苯磺酸鹽為主體以及助劑溶劑和穩定劑等添加劑組成的高溫發泡表面活性劑體系，用于高溫泡沫調剖。

2? 高溫泡沫調剖機理

在蒸汽驅和蒸汽吞吐過程中，影響蒸汽注入剖面的主要因素是蒸汽超復現象和高滲透層。當出現上述情況時，就會出現：（a）在蒸汽吞吐過程中，大量蒸汽進入高滲透層和油層頂部;（b）在蒸汽驅過程中，在注入井與生產井之間形成高滲透帶或竄槽。 這就使后續的蒸汽不能進入中、低滲透油層，影響了注汽的波及體積和最終采收率。

在注入蒸汽泡沫工藝中，可以利用泡沫降低蒸汽流度，從而增加蒸汽驅和蒸汽吞吐過程中掃油區的壓力梯度。迫使蒸汽轉向進入那些未被驅掃的中、低滲透油層，改善油層的注入剖面，提高蒸汽的波及效率。

3? 磺酸鹽高溫發泡劑的性能評價

在300～350℃高溫蒸汽吞吐和蒸汽驅中采用的發泡表面活性劑必須具備很強的表面活性和發泡能力、熱穩定性好、泡沫體系有很低流動度、在多孔介質中能產生較大的流動阻力。經大量試驗一致認為烷基芳香族磺酸鹽在高溫下發泡性能好，熱穩定性好，因此我們重點研究了烷基芳香族磺酸鹽的熱穩定性及其它性能。

（1）高溫發泡劑的熱穩定性實驗

將表面活性劑配成0.5～1%的水溶液，準確測出溶液的濃度，在規定溫度下老化一定時間后取出一些樣品，分析老化前后表面活性劑的濃度變化，評價其熱穩定性。表面活性劑濃度測定是用化學滴定分析法，以十六烷基三甲基溴化銨（CTMAB）陽離子表面活性劑標準溶液按兩相滴定法滴定測得。將表面活性劑樣品分別配成0.5%～1% （重量）的水溶液，裝入容器為100ml 帶密封蓋的不銹鋼高壓容器內，將容器密封好放入300℃恒溫烘箱或340℃高合成壓釜內，連續作十五天，樣品在三、五、七、十、十五天取樣分析。

根據上述方法和步驟來測定加熱前后的溶液中高溫發泡劑的濃度變化計算其熱降解率，評定高溫發泡劑的熱穩定性。

（2） 高溫發泡劑動態評價

高溫發泡劑的動態評價即發泡劑在多孔介質（巖芯）中封堵汽竄能力，具體用阻力因子來衡量，定義為注入高溫發泡表面活性劑時巖芯兩端的壓差與不注發泡劑時基礎壓差之比。

實驗中注入的兩種發泡劑，原液濃度30%，試驗濃度分別為0.5%和1.0%，液量排量3.7ml/min，氣量排量15ml/min，基礎壓差0.027MPa，工作壓力0.52～0.81，巖芯兩端壓差明顯上升，說明兩種發泡劑具有良好的封堵能力，其阻力因子最高達30倍，平均24.5倍。

（3） 巖心驅替實驗

在單管巖芯中上部填充15%粗砂，下部填充細砂，用來模擬地層中的高、中、 低滲透層，蒸汽驅替飽和油的巖心至驅不出為止，汽驅采收率為55%，再用泡沫體系注入填砂管內進行驅替，實驗結果表明，原油采收率提高到67%，提高了11個百分點。從單管巖芯模型定性實驗可以看出，用蒸汽-泡沫驅替時，明顯比只用蒸汽驅時增加了掃油面積。

4? 技術特點

磺酸鹽助劑作為高溫發泡劑，其理化性能已達到蒸汽泡沫注入工藝的要求。活性物含量在30%左右;在300℃注汽溫度下具有較好的熱穩定行性;巖芯動態評價，顯示了一定的封堵能力，其阻力因子達30以上;單管巖芯模型模擬實驗，可提高采收率10%;經現場試驗能夠調整吸汽剖面。

此外，磺酸鹽助劑用于提高回采水率、提高產液量和原油產量。

5? 蒸汽泡沫現場應用實例

蒸汽泡沫工藝在L油田齊40塊、高三區現場應用。其中齊40-2-24是一口投產5年多的蒸汽吞吐井，蒸汽吞吐八個周期，油層縱向上吸汽嚴重不均。對該井以蒸汽泡沫工藝分兩段塞施工，高溫泡沫調剖前后對比，注汽壓力提高了 2MPa，通過TPS-9000測試吸汽剖面明顯改變，高溫調剖前，15、20、21 號層為主要吸汽層，其次為18號層，其它層吸汽較少，調剖后，上層15號層吸汽量得到明顯的抑制，從原來的吸汽32.5%下降到5.7%，而20、21號層吸汽量從44.7%增加到73.1%，高溫泡沫調剖控制了蒸汽沿上層汽竄的蒸汽超覆現象。

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作者簡介：邢盼盼，女，1989年3月出生于遼寧盤錦，漢族，工程師，2010年畢業于中國海洋大學，現于中國石油天然氣股份有限公司遼河油田分公司從事井下作業工作。

（中油遼河油田分公司金海采油廠? 遼寧 盤錦? 124010）