注空氣泡沫提高采收率技術(shù)研究

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1、中國石油大學（華東）博士學位論文注空氣泡沫提高采收率技術(shù)研究姓名：于洪敏申請學位級別：博士專業(yè)：油氣田開發(fā)工程指導(dǎo)教師：趙福麟;任韶然20090401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

2、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，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模型適合于評價原油的氧化反應(yīng)速率、動力學及放熱特性。空氣泡沫的穩(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

3、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15x104mg／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

4、原油特性的影響，初步確定了低溫氧化動力學參數(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(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)

5、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％?；诳諝怛?qū)低溫氧化模型與泡沫驅(qū)經(jīng)驗

6、模型，建立了三維三相七組分空氣泡沫驅(qū)數(shù)學模型，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)果與實驗結(jié)果擬合較好，修正后的各模型能夠比較準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

7、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)的先導(dǎo)試驗區(qū)塊；采用確定性建模的方法，建立了目標油藏的三維開發(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)

8、模型合理得當，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。基于歷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險，提出了相應(yīng)的現(xiàn)場監(jiān)測方案與安全控制措施。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