注空氣泡沫提高采收率技術(shù)的研究

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1、摘要注空氣驅(qū)油是目前我國挖潛中輕質(zhì)、低滲透油藏剩余油的一項比較經(jīng)濟可行的新技術(shù)。然而，對于我國大多數(shù)非均質(zhì)(中高滲)薄層、無傾角的水平地層來說，單純注空氣易產(chǎn)生氣竄和粘性指進等問題，可以利用泡沫對其進行調(diào)驅(qū)。因此，本論文針對中原油田胡12塊中高滲油藏的高含水現(xiàn)狀，采用室內(nèi)實驗、理論計算、數(shù)值模擬和礦場試驗及跟蹤評價相結(jié)合的方法，研究此類非均質(zhì)嚴重油藏的注空氣泡沫提高采收率技術(shù)。為了表征原油與空氣／空氣泡沫的低溫氧化特性，通過基本假設(shè)與模型簡化，系統(tǒng)研究了空氣(泡沫)低溫氧化模型，得出注空氣的氧化反應(yīng)模型同樣適用于注空氣泡沫，

2、能夠體現(xiàn)原油與空氣或空氣泡沫的低溫氧化反應(yīng)過程，而壓力降模型與氧化動力學(xué)模型適合于評價原油的氧化反應(yīng)速率、動力學(xué)及放熱特性?？諝馀菽姆€(wěn)定有效性對提高原油采收率至關(guān)重要，為此通過空氣泡沫體系篩選評價與封堵特性實驗，優(yōu)選了泡沫體系的經(jīng)濟配方，評價了其油藏適應(yīng)性、封堵能力及影響規(guī)律。結(jié)果表明，所選起泡劑的耐鹽、耐二價離子能力強，熱穩(wěn)定性、與油田模擬注入水配伍性較好，優(yōu)選濃度為O．5‰1％：泡沫體系的最佳氣液比為1：1~2：1，半衰期大于70min，起泡體積大于400mL，阻力系數(shù)大于120，可滿足溫度為90℃、礦化度為15x10

3、4mg／L的室內(nèi)實驗與礦場油藏應(yīng)用要求：在地層中的發(fā)泡性能較好且長期穩(wěn)定，適用于中高滲非均質(zhì)嚴重的胡12塊高含水油藏，有利于實現(xiàn)空氣的低溫氧化作用。為了評價油藏原油的氧化特性及注空氣泡沫的可行性，利用中原油田胡12塊的地層油樣進行了原油．空氣泡沫氧化特性實驗，評價了氧化反應(yīng)的影響規(guī)律及其對原油特性的影響，初步確定了低溫氧化動力學(xué)參數(shù)及其模型。研究結(jié)果表明，胡12塊原油具有良好的氧化性能，應(yīng)用注空氣泡沫提高原油采收率技術(shù)是可行的；溫度是影響氧化反應(yīng)的主要因素，溫度、壓力升高以及水、巖屑、粘土的存在都可能促進氧化反應(yīng)，而空氣泡沫

4、(或起泡劑)可能會阻礙氧化反應(yīng)，對靜態(tài)氧化的影響較大，而對動態(tài)氧化或?qū)嶋H油藏氧化的影響很小，油藏中原油仍將有效地消耗氧氣；氧化反應(yīng)后原油特性發(fā)生了變化，其氧元素含量有所增加，碳、氫、氮元素含量基本不變，而芳香分含量降低，瀝青質(zhì)含量升高，飽和分含量變化不大，膠質(zhì)含量有升有降；很少剩余油即能消耗足夠多的氧氣，若不發(fā)生氣竄，實際油藏生產(chǎn)井中發(fā)生氧氣突破及對產(chǎn)油造成嚴重污染的可能性較小?？諝馀菽?qū)油效果的好壞關(guān)鍵在于明確空氣泡沫的滲流特性與驅(qū)油機理，為此通過原油．空氣泡沫提高采收率實驗，分析了油藏條件下均質(zhì)與非均質(zhì)模型的驅(qū)油特性，評

5、價了空氣泡沫體系的滲流特性、驅(qū)油規(guī)律與低溫氧化特性。研究結(jié)果表明，空氣泡沫驅(qū)及后續(xù)水驅(qū)具有較好的封堵能力與調(diào)驅(qū)效果，顯著地增加了非均質(zhì)驅(qū)油模型的兩端壓差與產(chǎn)油量，提高驅(qū)油效率可達13‰23．6％。基于空氣驅(qū)低溫氧化模型與泡沫驅(qū)經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，建立了三維三相七組分空氣泡沫驅(qū)數(shù)學(xué)模型，分析了模型的封閉性與求解方法，并應(yīng)用數(shù)模方法擬合了室內(nèi)實驗結(jié)果，修正了氧化動力學(xué)模型與相滲模型，評價了空氣泡沫的低溫氧化驅(qū)油機理及其影響因素的敏感性。研究結(jié)果表明，數(shù)學(xué)模型封閉，能夠體現(xiàn)空氣泡沫低溫氧化的驅(qū)油特性，可以利用IMPES方法求解；模擬結(jié)果與實

6、驗結(jié)果擬合較好，修正后的各模型能夠比較準(zhǔn)確地反映原油的低溫氧化過程及流體的滲流規(guī)律；空氣泡沫延緩了氧氣與C02的突破，使低溫氧化反應(yīng)更充分、驅(qū)油效果更好，且不會對原油性質(zhì)與儲層特性有較大的影響；空氣泡沫驅(qū)效果較好、成本較低，適用于變異系數(shù)為0．7～0．8、注水開發(fā)后期正韻律、高溫高壓及油層殘余油飽和度較高而粘度較低的油藏；采用高注低采、氣液比為l：1～2：1、空氣泡沫／空氣／水交注等方式時的驅(qū)油效果最佳，而氧氣都會在到達生產(chǎn)井之前消耗完畢。通過總結(jié)空氣泡沫驅(qū)油藏篩選準(zhǔn)則，確定胡12塊沙三中86‘8單元作為中原油田空氣泡沫調(diào)驅(qū)

7、的先導(dǎo)試驗區(qū)塊；采用確定性建模的方法，建立了目標(biāo)油藏的三維開發(fā)地質(zhì)模型，確定了地層流體擬組分與高壓物性，進行了水驅(qū)開發(fā)的歷史擬合與剩余油分析。研究結(jié)果表明，所建全油藏地質(zhì)模型合理得當(dāng)，剩余油富集區(qū)位于高部位，而注水挖潛效果不佳(僅能提高2．74％)，可以采用低廉有效的空氣泡沫驅(qū)技術(shù)提高采收率?；跉v史擬合后的實際油藏地質(zhì)模型，模擬預(yù)測并優(yōu)化設(shè)計了空氣泡沫驅(qū)的注入方案，分析了典型方案的生產(chǎn)動態(tài)與空氣泡沫調(diào)驅(qū)的現(xiàn)場試驗情況，評價了油藏氣體分布、工藝安全性與現(xiàn)場調(diào)驅(qū)效果，針對現(xiàn)場可能存在的爆炸與腐蝕風(fēng)險，提出了相應(yīng)的現(xiàn)場監(jiān)測方案與

8、安全控制措施。模擬結(jié)果表明，胡12．152．17．65．68四井組的空氣泡沫／空氣／水交注方案經(jīng)濟可行，優(yōu)化交注比為1．5：1：0．5，而主段塞優(yōu)化氣液比為2：l?，F(xiàn)場試驗表明，空氣泡沫的調(diào)驅(qū)效果較好，減緩了非均質(zhì)性嚴重胡12塊油藏的氣竄，達到了控水增油的目的；生產(chǎn)井中未監(jiān)測到氧氣突破，也