微氣泡驅(qū)與空氣泡沫驅(qū)技術(shù)差異性及調(diào)整對(duì)策

沈煥文，馬云成，陳建宏，王艷玲，李化斌，賀艷玫

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

特低滲油藏A 區(qū)地質(zhì)儲(chǔ)量采出程度達(dá)到24.17%，綜合含水率69.9%，已進(jìn)入雙高開(kāi)發(fā)階段，受儲(chǔ)層非均質(zhì)性及長(zhǎng)期注水沖刷形成水流優(yōu)勢(shì)通道影響，縱向上大量剩余油呈現(xiàn)米-厘米級(jí)規(guī)模相間分布，水驅(qū)調(diào)整挖潛難度較大。為探索提高采收率三次采油技術(shù)，分別開(kāi)展的微氣泡驅(qū)和空氣泡沫驅(qū)兩種氣驅(qū)試驗(yàn)均取得較好降水增油效果，但對(duì)于兩種氣驅(qū)方式的機(jī)理認(rèn)識(shí)及技術(shù)政策調(diào)整思路方式上仍存在短板，影響了試驗(yàn)效果的進(jìn)一步提升，通過(guò)深入研究?jī)煞N氣驅(qū)技術(shù)機(jī)理差異性，結(jié)合動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料及動(dòng)態(tài)特征，進(jìn)一步明確了兩種氣驅(qū)驅(qū)替特征和開(kāi)發(fā)技術(shù)政策的差異性，有效指導(dǎo)了礦場(chǎng)技術(shù)政策調(diào)整，進(jìn)一步提升了試驗(yàn)效果[1-5]。

1 兩種氣驅(qū)技術(shù)特征差異性分析

1.1 技術(shù)體系

兩種氣驅(qū)都是以水為載體，液相為連續(xù)相，氣體介質(zhì)以氣泡形式穩(wěn)定地分散于水中所形成的體系。

微氣泡體系無(wú)化學(xué)劑，以物理方法發(fā)泡，氣體體積比例較小，小于1∶2，泡徑大小微/納米級(jí)，微氣泡運(yùn)移速度5 mm/s；而空氣泡沫體系需添加發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑，以化學(xué)方法發(fā)泡，氣體體積比例較大，大于3∶1，泡沫具有較強(qiáng)的黏度和強(qiáng)度（表1）。

表1 微氣泡驅(qū)與空氣泡沫驅(qū)技術(shù)體系對(duì)比表

1.2 技術(shù)機(jī)理

兩者都有擴(kuò)大波及體積及提高驅(qū)油效率雙重作用，共同點(diǎn)在于，兩者通過(guò)賈敏效應(yīng)，氣泡可進(jìn)入小孔道，擴(kuò)大波及體積，同時(shí)氣泡的膨脹作用使油滴變成油膜，對(duì)管壁剩余油、盲管剩余油具有擠壓攜帶作用，啟動(dòng)剩余油。

差異性在于，微氣泡驅(qū)屬物理發(fā)泡，微小氣泡從初期至末期，氣泡無(wú)阻力等量穿過(guò)油水界面，且泡徑不受影響，小孔道進(jìn)入較大孔隙，在滲流壓差的作用下，釋放大量微氣泡，微小氣泡在大孔隙中聚并后形成大氣泡，可有效封堵孔喉，擴(kuò)大波及體積，且氣泡形態(tài)保持時(shí)間長(zhǎng)，依靠氣體彈性能量有效驅(qū)動(dòng)剩余油優(yōu)勢(shì)明顯；而空氣泡沫驅(qū)屬化學(xué)藥劑發(fā)泡，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，泡沫調(diào)剖在前期擴(kuò)大波及體積尤為突出，后期氣體超覆作用驅(qū)替低滲層擴(kuò)大波及體積占主導(dǎo)作用，但由于泡沫存在消泡問(wèn)題，泡沫合并后易形成連續(xù)型氣段塞，易在主流道內(nèi)氣竄，分裂后的氣泡，膜內(nèi)化學(xué)劑濃度迅速降低，吸附作用減弱，驅(qū)油機(jī)理大打折扣（表2）。

表2 微氣泡驅(qū)與空氣泡沫驅(qū)微觀技術(shù)機(jī)理對(duì)比表

2 兩種氣驅(qū)動(dòng)態(tài)驅(qū)替差異性分析

2.1 驅(qū)替運(yùn)移規(guī)律

微氣泡驅(qū)從測(cè)試2 口典型井吸液、吸氣剖面看（圖1），縱向上，小層吸液與吸氣呈正相關(guān)，即吸液與吸氣同時(shí)進(jìn)入且吸液、吸氣比例相當(dāng)，同時(shí)儲(chǔ)層物性與吸液、吸氣比例也呈正相關(guān)，物性較好的層段吸液、吸氣比例相對(duì)較大，說(shuō)明微氣泡體系是以水為連續(xù)相，能以分散的形態(tài)進(jìn)入低滲孔隙內(nèi)，能逐級(jí)進(jìn)入不同滲流阻力孔隙空間，進(jìn)而依靠微氣泡的彈性能量，在油層縱向上實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)的流度比調(diào)控，擴(kuò)大波及體積、驅(qū)替剩余油。測(cè)試成果與技術(shù)機(jī)理相符，因此，在技術(shù)政策上采取低氣液比的調(diào)整思路，以實(shí)現(xiàn)各小層儲(chǔ)量的動(dòng)用程度。

圖1 微氣泡驅(qū)2 口典型井測(cè)試吸液、吸氣剖面成果圖

而空氣泡沫驅(qū)從測(cè)試2 口典型井吸液、吸氣剖面看（圖2），吸液與吸氣呈負(fù)相關(guān)，即油層底部以吸液為主，吸液比例達(dá)70.00%左右，油層頂部以吸氣為主，吸氣比例達(dá)80.00%左右，說(shuō)明泡沫液優(yōu)先封堵底部高滲突進(jìn)層，氣體受超覆作用有效驅(qū)替了頂部低滲層段剩余油，擴(kuò)大波及體積，測(cè)試成果與技術(shù)驅(qū)替作用機(jī)理相符，因此，在技術(shù)政策上采取高氣液比的調(diào)整思路，以提高氣體對(duì)低滲層的儲(chǔ)量動(dòng)用程度。

圖2 空氣泡沫驅(qū)2 口典型井測(cè)試吸液、吸氣剖面成果圖

2.2 剖面改善效果

從微氣泡驅(qū)典型井注入前后近兩年剖面改善效果形態(tài)對(duì)比圖看（圖3），注入微氣泡后采取低氣液比（1.0∶3.0）的注入政策，吸水形態(tài)顯示原水驅(qū)階段油層頂部強(qiáng)吸水層段逐步變均勻，油層中部及底部弱吸水層段吸水比例逐步增加且吸水形態(tài)變均勻，縱向各層吸氣比例與吸液比例呈正相關(guān)。說(shuō)明微氣泡驅(qū)后縱向上實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)的流度比調(diào)控，擴(kuò)大了波及體積。因此，微氣泡驅(qū)低氣液比的技術(shù)政策有效改善了剖面吸水狀況，實(shí)現(xiàn)了各小層的均勻驅(qū)替。

圖3 微氣泡驅(qū)典型井注入前后剖面改善效果形態(tài)對(duì)比圖

而從空氣泡沫驅(qū)典型井注入前后近五年剖面改善效果形態(tài)對(duì)比圖看（圖4），注入空氣泡沫后前期采取低氣液比（1.5∶1.0）的注入政策建立驅(qū)替系統(tǒng)，吸水形態(tài)顯示剖面尖峰狀吸水形態(tài)變均勻且維持達(dá)三年以上，說(shuō)明前期以泡沫液發(fā)揮封堵高滲層作用為主，五年后吸水形態(tài)有逐步下移特征，注氣剖面測(cè)試縱向吸液比例以油層底部強(qiáng)吸水為主，而油層頂部則以吸氣為主，說(shuō)明隨著累計(jì)注氣量的增加，氣驅(qū)發(fā)揮主導(dǎo)作用。此時(shí)采取高氣液比（3.0∶1.0）調(diào)整思路可進(jìn)一步提高頂部低滲儲(chǔ)量的動(dòng)用程度。

圖4 空氣泡沫驅(qū)典型井注入前后剖面改善效果形態(tài)對(duì)比圖

通過(guò)對(duì)比兩種氣驅(qū)氣水運(yùn)移規(guī)律和注入后改善剖面的效果，綜合分析認(rèn)為微氣泡驅(qū)和空氣泡沫驅(qū)改善驅(qū)替效果顯著，但在驅(qū)替特征和改善效果上存在較大差異，微氣泡驅(qū)技術(shù)注重各小層逐級(jí)均勻驅(qū)替，小氣液比的技術(shù)政策能夠較好的改善驅(qū)替效果，技術(shù)政策適應(yīng)性較好，而空氣泡沫驅(qū)注重泡沫液對(duì)高滲層封堵和氣體對(duì)低滲層的補(bǔ)能驅(qū)替動(dòng)用，因此，注入前期泡沫封堵效果占主導(dǎo)，采取低氣液比技術(shù)政策優(yōu)先封堵高滲層，隨著注入量增加，逐步上調(diào)氣液比，不斷發(fā)揮氣驅(qū)的主導(dǎo)作用，進(jìn)而擴(kuò)大波及體積，提升試驗(yàn)效果。

3 技術(shù)政策調(diào)整對(duì)策

3.1 適時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)控，不斷合理技術(shù)政策

微氣泡注入后突出小氣量、大液量、低氣液比調(diào)整思路，單井日注液量在22～28 m3，單井日注氣量在9～11 m3，氣液比保持在1.0∶2.7～1.0∶3.0，注入2 個(gè)月后見(jiàn)效，油井見(jiàn)效率達(dá)82.1%，已有效1 年且持續(xù)見(jiàn)效中，綜合含水率由67.4%下降到63.1%，階段遞減由注入前的16.80%下降到5.20%，含水率上升率由1.30%下降到-3.60%，降水增油效果顯著。說(shuō)明微氣泡驅(qū)低氣液比的技術(shù)政策適應(yīng)性較好。

空氣泡沫注入初期，主要是以泡沫液封堵水驅(qū)高滲層段作用為主，因此，以快速補(bǔ)充地層能量、建立驅(qū)替系統(tǒng)為目的，加大泡沫液的注入量，充分發(fā)揮泡沫液封堵原水驅(qū)高滲帶突進(jìn)的優(yōu)勢(shì)通道，通過(guò)突出大氣量、大液量、低氣液比調(diào)整思路，即氣液比保持在1.2∶1.0～1.5∶1.0，氣液折合注采比保持在2.00～2.50，地層能量快速上升，由107.7%上升到119.8%，油井大面積見(jiàn)效，以凈增油為主，年對(duì)年階段遞減由19.47%下降到4.41%，年對(duì)年含水率上升率由10.31%下降到2.82%；中后期主要為氣驅(qū)發(fā)揮主導(dǎo)作用，通過(guò)大氣量、低液量、高氣液比調(diào)整，單井日注氣量保持在30 m3左右，單井日注液量由25～30 m3下調(diào)到10～12 m3，即氣液比提高到2.5∶1.0～3.5∶1.0，注采比由1.86 下調(diào)到1.65，地層能量保持水平在120%左右，調(diào)整后年對(duì)年遞減由15.72%下降到7.79%，年對(duì)年含水率上升率由5.95%下降到-2.96%，降水效果顯著提升。通過(guò)礦場(chǎng)試驗(yàn)效果總結(jié)，形成了空氣泡沫驅(qū)不同開(kāi)發(fā)階段合理技術(shù)政策調(diào)整參數(shù)表（表3）。

表3 空氣泡沫驅(qū)不同開(kāi)發(fā)階段技術(shù)政策調(diào)整參數(shù)表

3.2 氣驅(qū)分注試驗(yàn)，提高縱向動(dòng)用程度

隨著注入時(shí)間延長(zhǎng)，針對(duì)微氣泡驅(qū)部分井組縱向驅(qū)替不均、吸液下移及存在高滲層強(qiáng)吸的問(wèn)題，在微氣泡驅(qū)開(kāi)展分注試驗(yàn)4 井組，分注后，層間矛盾緩解，原強(qiáng)吸水的1 號(hào)層吸液比例由38.46%減小到13.05%，吸液強(qiáng)度由2.03 m3/（d·m）減小到0.57 m3/（d·m），原弱吸水的2 號(hào)層吸液比例由20.92%提高到47.25%，吸液強(qiáng)度由1.32 m3/（d·m）增加到2.45 m3/（d·m）（表4），縱向吸氣與吸液比例相當(dāng)。說(shuō)明分注后剖面驅(qū)替明顯改善，實(shí)現(xiàn)了各小層的流度比調(diào)控，提高了低滲層的動(dòng)用程度，同時(shí)井組產(chǎn)量回升，含水率下降。

表4 微氣泡驅(qū)典型分注井前后吸液、吸氣變化對(duì)比表

3.3 微球驅(qū)與空氣泡沫驅(qū)組合試驗(yàn)，擴(kuò)大側(cè)向波及體積

針對(duì)空氣泡沫驅(qū)氣驅(qū)前緣單向突進(jìn)明顯、側(cè)向波及窄的井組，為防止過(guò)早氣竄，開(kāi)展微球驅(qū)與空氣泡沫驅(qū)的技術(shù)組合，進(jìn)一步封堵高滲層段，擴(kuò)大側(cè)向波及體積，開(kāi)展微球調(diào)驅(qū)4 井組，由注入井連續(xù)可對(duì)比井試井資料顯示，注入微球后裂縫半長(zhǎng)由注前的258 m 下降至162 m 到目前的145 m，探測(cè)半徑由420 m 擴(kuò)大到585 m 到目前的635 m（表5），說(shuō)明高滲通道得到封堵，側(cè)向波及體積增大。同時(shí)根據(jù)前后測(cè)試示蹤劑結(jié)果看，平面水驅(qū)由主向向側(cè)向轉(zhuǎn)變，調(diào)驅(qū)效果明顯，井組含水率由79.4%下降到77.8%，油井見(jiàn)效率63.6%，其中5 口高液量井以降液降水為主，2 口低產(chǎn)井以提液增產(chǎn)為主，達(dá)到了均衡平面采液控水的目的。

表5 微球驅(qū)與空氣泡沫驅(qū)組合試驗(yàn)前后對(duì)比表

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

（1）微氣泡驅(qū)與空氣泡沫驅(qū)都有擴(kuò)大波及體積及提高驅(qū)油效率雙重作用，微氣泡驅(qū)屬物理發(fā)泡，在滲流壓差的作用下，依靠微氣泡聚集形成的氣體彈性能量有效驅(qū)動(dòng)剩余油；空氣泡沫驅(qū)屬化學(xué)藥劑發(fā)泡，泡沫液前期以封堵高滲帶為主，后期氣體超覆作用驅(qū)替低滲層占主導(dǎo)作用。

（2）微氣泡驅(qū)縱向上小層吸液與吸氣呈正相關(guān)，儲(chǔ)層物性與吸液、吸氣比例也呈正相關(guān)，說(shuō)明微氣泡依靠彈性能量能逐級(jí)進(jìn)入不同滲流阻力孔隙空間，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的流度比調(diào)控，擴(kuò)大波及體積；而空氣泡沫驅(qū)縱向上吸液與吸氣呈負(fù)相關(guān)，即油層底部以吸液為主，油層頂部以吸氣為主，說(shuō)明泡沫液優(yōu)先封堵底部高滲突進(jìn)層，氣體受超覆作用有效驅(qū)替了頂部低滲層段剩余油，擴(kuò)大波及體積。

（3）根據(jù)兩種氣驅(qū)機(jī)理及注氣剖面兩相流運(yùn)移規(guī)律，認(rèn)為微氣泡驅(qū)技術(shù)政策上采取低氣液比的調(diào)整思路，氣液比保持在1.0∶3.0，以實(shí)現(xiàn)各小層儲(chǔ)量的動(dòng)用程度；而空氣泡沫驅(qū)注入初期，以泡沫液封堵水驅(qū)高滲層段作用為主，應(yīng)堅(jiān)持低氣液比調(diào)整思路，即氣液比保持在1.2∶1.0～1.5∶1.0，中后期以氣驅(qū)發(fā)揮主導(dǎo)作用為主，應(yīng)堅(jiān)持高氣液比調(diào)整，氣液比保持在2.5∶1.0～3.5∶1.0。

（4）特低滲油藏受儲(chǔ)層非均質(zhì)性影響，隨著注入時(shí)間延長(zhǎng)，容易出現(xiàn)縱向氣驅(qū)不均以及平面氣體前緣單向突進(jìn)，導(dǎo)致氣竄及效果變差，因此，配套攻關(guān)開(kāi)展分層注氣、與微球驅(qū)技術(shù)聯(lián)作等多種技術(shù)組合的方式能夠進(jìn)一步改善驅(qū)替，提升試驗(yàn)效果。