江汉油田高盐油藏低界面张力泡沫驱提高采收率研究

为提高江汉油田高盐中低渗油藏注水开发后期的原油采收率,用起泡剂和稳泡剂配制了泡沫体系,通过考察起泡剂类型、浓度及稳泡剂浓度对泡沫体系发泡体积和半衰期的影响优选了泡沫体系配方,研究了泡沫体系的耐油性、耐盐性及耐老化性,对泡沫驱注入参数进行了优化,通过对并联岩心的驱油实验考察了泡沫体系的封堵能力。研究结果表明,起泡剂和稳泡剂质量分数均为0.4%时,泡沫体系的发泡能力良好,发泡体积为110 mL,半衰期为427 min,泡沫体系与原油的界面张力较低(10~(-2)mN/m数量级);泡沫体系耐油性较好,在含油量为30%时的半衰期为40 min;耐盐性良好,在矿化度为300 g/L或钙镁离子为5 g/L时的半衰期大于350 min;耐老化性良好,在70℃下老化100 d的发泡体积和半衰期变化较小;低界面起泡剂氮气驱最佳注入参数为:气液比1.5∶1、注入段塞0.4 PV、注入速度1.2 mL/min,在此条件下泡沫体系可提高单管岩心采收率7.51%、并联岩心采收率10.04%,对王场油田高盐非均质油层具有良好的调驱效果。     

泡沫复合驱体系稳定性及稳泡机理研究

泡沫复合驱油技术目前已在我国部分油田应用,选择泡沫性能优良的复合体系会推动该技术的广泛应用。文章研究了泡沫复合体系中发泡剂、稳泡剂和碱对复合体系稳定性的影响。筛选出配伍性较好配方是1.0%十二烷基苯磺酸、0.5%木质素黄酸盐与0.5%碱水复合体系,并对其进行了耐温、抗盐、抗油污染性能评价。通过扫描电子显微镜拍摄的泡沫照片分析,一般情况下泡沫体系Plateau边界越规则,泡沫半衰期越长,泡沫越稳定;泡沫间液膜越厚,发泡体积越小,发泡性能越差。该泡沫复合配方的确定对矿场实验具有一定的指导意义。     

长庆高矿化度致密油藏空气泡沫驱适应性研究

开展了空气泡沫驱提高裂缝发育高矿化度致密油藏采收率的实验。利用自主研发的高温高压泡沫装置评价泡沫剂的发泡能力、半衰期及抗盐性,考察了气液比对泡沫稳定性的影响;通过物理模拟装置研究空气泡沫驱在基质岩心的注入能力、驱油效率及改善裂缝渗流的能力。结果表明,SFR-173阴离子-非离子复配发泡剂在去离子水和模拟地层水中的泡沫体积分别为290和340 m L,半衰期分别为368和330 min,泡沫综合指数分别为6370和6697,泡沫性能最好。当矿化度由7增至56 g/L时,0.5%SFR-173发泡剂的泡沫体积由370降至340 m L,出液时间由174缩短至122 s,半衰期由778减至330 min。地层条件下,泡沫体积随气液比增大而增大并逐渐稳定,最佳气液比在1∶1~2∶1之间。致密油藏空气泡沫注入性研究结果表明,随注入体积的增加,岩心两端压差和阻力系数增大并逐渐稳定,最大值分别为31.4 MPa和1.74;水驱后转空气泡沫驱,驱油效率提高17.86%。在裂缝非均质油藏条件下,水驱含水率达98%时的采收率仅为39.14%,水驱后转空气泡沫驱能有效改善基质岩心的动用状况,封堵裂缝渗流通道,基质岩心采收率分别从12.59%和21.21%提高至49.87%和72.0%。     

ABSORPTION-RESISTANT PROPERTY TO OIL SAND FOR THE FOAM SYSTEM WITH ULTRA-LOW INTERFACIAL TENSION

针对储层岩石对超低界面张力泡沫体系吸附问题,利用界面张力仪和泡沫扫描仪研究了非离子Gemini表面活性剂(DWS)体系经大庆净砂(洗过油)和油砂(未洗油)吸附后溶液的界面张力、起泡体积和泡沫稳定性.实验结果表明:DWS质量分数大于0.3％,经净砂吸附3次,仍具有超低界面张力,起泡体积大于150mL,泡沫稳定性大于30min,且DWS经净砂吸附1或2次后泡沫稳定性出现增加;DWS中加入聚合物(HPAM)后界面性能和泡沫稳定性升高,且HPAM质量浓度越大,效果越明显.但HPAM没有明显提高DWS经净砂吸附后的界面性能和泡沫性能;不同发泡剂体系经油砂吸附后,其界面性能和泡沫性能低于经净砂吸附的.用油砂评价发泡剂的抗吸附性能更接近地层实际情况,更具实际应用意义.     

抗高温泡沫钻井液体系的实验研究

针对欠平衡泡沫钻井时可能遇到高温、高浓度盐水和油类物质污染，研究出抗高温泡沫钻井液体系，并评价了该体系的泡沫性能以及耐盐油水类物质污染性能和泥页岩膨胀抑制性。该体系是以自制TSB发泡剂体系为基础，加入膨润土、包被剂、增粘剂和稳泡剂等配成。实验结果表明具有良好的抗温性能，150℃高温热滚老化后，起泡体积为650mL，半衰期为302min，并表现出良好的耐盐、耐水污染能力，可满足高温深井欠平衡泡沫钻井的需要。     

新型HAES-1泡沫循环利用室内研究

针对目前泡沫钻井过程中存在的泡沫一次性使用量大,钻井成本高和环境污染严重等难题,研制了一种对酸碱敏感的新型发泡剂HAES-1,并在室内利用Waring-Blender搅拌法研究了不稳定泡沫,稳定泡沫和硬胶泡沫的循环特点。结果表明:在碱性条件下,不稳定泡沫随着循环次数的增加,泡沫体积在720m L上下波动,半衰期则由4.48min降为3.60min,稳定泡沫随着循环次数的增加,泡沫体积在560m L上下波动,半衰期则由25.73min降为19.70min,硬胶泡沫在碱性条件下随着循环次数的增加,泡沫体积530m L降低到410m L,半衰期由114.2min逐渐降为98.6min;在酸性条件下,这三种泡沫都几乎不发泡;循环15次后泡沫体积和半衰期虽略有变化,但仍能满足泡沫钻井现场施工的要求。     

耐油起泡剂的耐油耐盐性能评价

以吴茵搅拌器法评价了由非离子表面活性剂、阴非离子表面活性剂和稳泡剂辛醇按一定比例配制的4种耐油起泡剂的耐油耐盐性能。研究结果表明:随着起泡剂质量分数的增大,起泡剂溶液的最大泡沫体积逐渐增大,在起泡剂质量分数为0.01%数0.5%范围内,起泡剂溶液的发泡体积是自身溶液体积的2数6倍,泡沫半衰期随着表面活性剂浓度增加而逐渐增大;随着原油比例增加,最大泡沫体积先增大后降低,油含量在10%数20%范围时起泡剂表现出了很好的起泡、稳泡性能,最大发泡体积是自身的5数9倍,泡沫半衰期随着油含量增加而明显增大;其中CFE149X(非离子表面活性剂、阴非离子表面活性剂和稳泡剂辛醇质量比为30∶67∶3)的起泡和稳泡性能最佳。在CFE149X质量分数为0.5%、含油量50%的条件下,最大泡沫体积和半衰期均随盐含量增加而先增大后减小;与无油存在时相比,有油存在时泡沫发泡体积略有降低,但泡沫稳定性却显著增强。耐油起泡剂CFE149X,在含油条件下表现出了较好的起泡性能和稳泡性能,能够作为耐油抗盐泡沫剂,为泡沫复合驱提供优良的起泡剂产品提供技术参考。表5参27     

阴-非离子型表面活性剂CO2 泡沫影响因素研究

选用4 种表面活性剂作为起泡剂,其中N-NP-15c 和N-NP-21c 为非离子型表面活性剂,N-NP-15c-H 和N-NP-21c-H 为新合成的阴- 非离子型表面活性剂,非离子基团为聚氧乙烯基,阴离子基团为磺酸基。利用高温高压搅拌式可视化泡沫仪,对表面活性剂进行高温高压和高盐条件下的CO₂ 泡沫性能测试;研究了不同因素对CO₂泡沫性能的影响规律,包括起泡剂浓度、矿化度、Ca²⁺浓度、温度和压力等。实验结果表明,N-NP-15c-H 的起泡性能最好,抗温达125℃ 。在起泡剂质量分数0.7% 、压力10MPa、矿化度（NaCl）50g/L、125℃ 时,泡沫的起泡体积和半衰期分别为81.6 mL和10.8 min。随着起泡剂质量分数的增大,CO2 泡沫的起泡体积和半衰期均先增大后减小,最佳加量为0.7% ;高温和高矿化度（高Ca²⁺浓度）都不利于CO₂ 泡沫的稳定;压力升高则能显著提高CO₂ 泡沫的性能,压力由5 MPa 增至12MPa 时,泡沫起泡体积由87.9 mL增至165.8 mL,半衰期由34.5 min增至295.2min。     

HY-3型表面活性剂发泡性能室内评价

泡沫作为新型的驱油体系已经得到快速发展,选择适当的发泡剂,可以产生最佳质量的泡沫,达到最佳驱油效果.采用气流法对多种表活剂进行发泡性能实验,并利用泡沫综合指数方法进行性能评价.筛选出HY-3型表面活性剂作为发泡剂,最后应用该发泡剂对泡沫性能影响因素进行研究.研究结果表明,起泡剂浓度对泡沫高度影响不大,半衰期则随着起泡剂浓度的增大而增大.综合考虑起泡能力、半衰期、泡沫综合指数等因素,确定起泡剂浓度为0.3%.矿化度越高,泡沫综合指数越差,但影响程度不大.聚合物的加入具有很好的稳泡作用,聚合物浓度增加,泡沫综合指数增大,聚合物浓度为1 000 mg/L时,泡沫具有较高的发泡能力和稳定性,可以形成超强泡沫.     

油基泡沫钻井流体技术研究

针对水基泡沫钻井流体在水敏性地层易造成泥页岩水化膨胀,气体钻井遇到地层出水时即转换成水基泡沫钻井流体,在此过程中易造成井壁坍塌等问题,开展了油基泡沫钻井流体技术研究。研制出以油基发泡剂DRI-YF-1和油基稳泡剂DRI-YW-1为主要组分的油基泡沫钻井流体,进行了发泡体积、半衰期、流变性、抗高温和抗污染等性能评价实验。实验结果表明,油基泡沫钻井流体密度范围为0.17～0.38 g/cm³,其发泡体积和半衰期比国外同类产品高,流变性好,抗高温、抗污染能力较强。并观察了油基泡沫和油包水泡沫微观结构,提出了水进入油基泡沫前后的油基泡沫微观结构的假设模型。     

泡沫酸用表面活性剂起泡剂的制备及性能评价

为了提高泡沫酸用表面活性剂起泡剂的耐温抗盐和耐酸性能,室内以长链脂肪酸、N,N-二甲基-1,3-丙二胺和溴代乙酸钠为合成原料,制备了一种适合泡沫酸用的表面活性剂起泡剂PM-11,并评价了其表面活性和综合起泡性能。实验结果表明,表面活性剂起泡剂PM-11具有良好的表面活性,当其质量浓度为0.3%时,可使水溶液的表面张力降低至30 mN/m以下。表面活性剂起泡剂PM-11在15%盐酸溶液中的起泡性能较好,当其质量浓度为0.3%时,起泡体积可以达到550 mL,泡沫半衰期可以达到10.6 min。另外,表面活性剂起泡剂PM-11还具有良好的耐温抗盐性能,并且其起泡体积和泡沫半衰期均明显优于其他常用市售起泡剂。研究结果认为表面活性剂起泡剂PM-11能够应用于泡沫酸中,并能有效增强泡沫酸的耐温抗盐性能,提高酸化解堵作业的施工效率。     

两亲聚合物泡沫稳定性及影响因素研究

针对泡沫驱两亲聚合物起泡剂的泡沫性能及影响因素开展了室内实验研究。结果表明:与普通表面活性剂泡沫相比,两亲聚合物泡沫的起泡体积较小,但其稳定性要远远优于表面活性剂泡沫;两亲聚合物泡沫性能随着两亲聚合物浓度的变化存在一个最优值,炼化Ⅰ型两亲聚合物在浓度为1.5 g/L时,其泡沫性能最优,且该泡沫体系具有良好的耐温、抗盐性;在高剪切下(转速大于4000 r/min)或煤油含量超过20%后,该泡沫体系的泡沫性能变差。     

氮气泡沫技术治理高含水水平井的研究

针对应用于底水油藏开发的水平井综合含水率上升速度较快的问题,采用氮气泡沫技术进行治理。通过室内模拟试验,评价了氮气泡沫的封堵能力、对油水层及高低渗地层的选择性封堵能力、以及在岩心中的稳定性,表明氮气泡沫能在一定程度上压制底水油藏含水上升的趋势;通过考察不同发泡剂、稳泡剂的发泡体积和半衰期,确定了十二烷基磺酸钠为发泡剂,聚丙烯酰胺为稳泡剂。并在两口不同类型水平井中进行了矿场试验,收到了良好效果,为下一步治理此类问题的水平井提供了一种经济有效的模式。     

东海气田小直径加药管线泡沫排水发泡剂实验研究

为研究现有发泡剂对东海气田的适应性,优选发泡剂进行管线泡沫排水,选取目前常用的阴离子、两性离子、非离子型发泡剂,以药剂在高温、凝析油、矿化度水情况下的最大发泡体积和析水半衰期作为实验指标优选发泡性能良好的发泡剂;结合东海气田的地层温度、地层水矿化度、凝析油含量确定了发泡剂的使用配比及参数。结果表明,非离子类型的发泡剂FP-08具有良好的热稳定性,在具一定矿化度的地层水和凝析油环境中均具有良好的发泡性能,能满足东海气田气井小直径管线注药泡沫排液采气工艺要求。根据现场数据,FP-08发泡剂的合理使用浓度为0.5%~1.0%,稀释比例不低于1:1,发泡剂使用时凝析油含量应不高于30%。     

用于钻井循环流体的泡沫衰变动力学特征

针对钻井作业所使用的泡沫流体需要经受比较宽的温度范围而带来的泡沫稳定性问题,本文采用三种油田常用发泡剂,在多种条件下进行发泡性能和稳定性测试;结果显示:温度对衰变曲线影响显著,发泡剂浓度对其影响相对很弱,相同体积液体析出的时间随温度的升高而提前,泡沫稳定性随温度的升高而减弱。通过非线性拟合方法对试验数据处理,得到了拟合度较高的泡沫衰变动力学方程,参数物理意义明确。衰变方程反映出的泡沫性能与试验测试结果一致,且验证了泡沫衰变机理的正确性,为评价泡沫性能提供了一种新的分析方法。     

微泡沫钻井液的稳定性研究与应用

分析微泡沫钻井液的稳定性是评价该类钻井液性能的关键。目前,通常用泡沫半衰期来衡量微泡沫钻井液的稳定性。分析了影响微泡沫钻井液稳定性的因素,利用发泡体积和出液半衰期等宏观参数优选了发泡剂的类型及加量,配制了微泡沫钻井液,并采用近红外分散扫描仪对两种密度的微泡沫钻井液进行了红外扫描测试,结果表明,所配制的微泡沫钻井液是均质的。介绍了微泡沫钻井液在吉林油田海39井的应用情况,与常规水基钻井液对比发现,微泡沫钻井液能够明显提高机械钻速及测井的一次成功率。      

稠油采出水制备纳米颗粒及其泡沫驱油研究

针对油田采出液难处理、纳米颗粒制备成本高的问题,采用鲁克沁稠油采出液合成菱-球混合形纳米碳酸钙颗粒,通过泡沫稳定性实验及岩心驱替实验,研究纳米碳酸钙颗粒的稳泡性能及该泡沫体系的驱油效果。结果表明:合成的纳米碳酸钙颗粒可有效增强泡沫稳定性;当纳米颗粒质量分数为0.2%、体系矿化度为5 000 mg/L、温度为80 ℃时,纳米颗粒发泡体积为530 mL,析液半衰期达528 s;泡沫体系具有良好的耐盐、耐温及抗吸附性能;水驱油藏(含水率为达80%)转泡沫驱,纳米颗粒泡沫可形成3 MPa左右的稳定驱替压差,采出率由39.84%增至80.16%。利用油田采出液稳定合成出纳米碳酸钙颗粒,可作为泡沫稳定剂提高泡沫稳定性,并用于矿场驱替试验改善泡沫驱油效果。     

原油沥青质含量对纳米颗粒-十二烷基硫酸钠发泡二氧化碳泡沫稳定性的影响

采用十二烷基硫酸钠(SDS)表面活性剂和SiO₂纳米颗粒作为发泡体系,在不同原油沥青质含量下进行泡沫稳定性实验,测量CO₂泡沫半衰期;采用扫描电子显微图像、紫外分光光度法测试和Zeta电位测量,分析沥青质降低CO₂泡沫稳定性的机理。研究表明：当合成油与发泡体系质量比为1∶9时,合成油沥青质质量分数从0增至15%,SDS稳定泡沫半衰期从751 s减少至239 s,SDS-SiO₂稳定泡沫半衰期从912 s缩短至298 s;当合成油与发泡体系质量比为2∶8时,随着沥青质质量分数增大,SDS稳定泡沫半衰期从526 s缩短至171 s,SDS-SiO₂稳定泡沫半衰期从660 s缩短至205 s。由于沥青质与SDS和SiO₂纳米颗粒在水相中的相互作用,Zeta电位绝对值减小,颗粒表面电荷降低,导致薄液膜两侧界面之间的排斥力减小,从而破坏泡沫稳定性。     

热化学剂性能评价及辅助水平井蒸汽驱可视化实验

针对孤岛油田中二北区稠油油藏单纯蒸汽驱开发效果差的问题,利用室内实验对洗油剂氮气泡沫的热化学复合流体改善蒸汽驱开发效果进行了研究。发泡剂性能评价实验中,以泡沫发泡体积、半衰期和阻力因子来评价洗油剂对发泡剂性能的影响。实验结果表明,洗油剂与发泡剂有良好的配伍性,洗油剂能够增强发泡剂的发泡能力、泡沫的稳定及封堵性能。二维可视化实验表明:水平井蒸汽驱波及范围有限,注入洗油剂氮气泡沫的复合流体后,能够有效提高蒸汽驱剩余油的效率,泡沫的封堵作用则能够大大提高油层波及范围,与单纯蒸汽驱相比,复合流体的波及效率增加了27.25百分点。实验结果为中二北区稠油油藏热化学驱油先导试验提供了依据。     

耐温耐盐抗剪切黄原胶强化泡沫体系性能

针对轮南2TI油组高温高盐油藏条件,利用轮南2TI油组地层水、甜菜碱表面活性剂、黄原胶配制黄原胶强化泡沫体系,通过高温高压可视化泡沫发生仪分析起泡剂浓度、稳泡剂浓度、温度、矿化度、原油体积分数及剪切次数对泡沫性能的影响,利用显微镜对黄原胶强化泡沫微观形态进行表征。结果表明,在起泡剂质量浓度2 000mg/L、黄原胶质量浓度2 000mg/L、温度120℃、矿化度200 572mg/L、压力10MPa条件下,黄原胶强化泡沫的起泡体积和析液半衰期分别为365mL和58min。随着黄原胶浓度增大,泡沫的起泡体积减小、半衰期增大,形成的泡沫更加均匀、气泡直径变小、液膜增厚,气泡直径及气泡个数变化速率减慢,黄原胶最佳使用质量浓度为2 000mg/L。高温、高盐及原油均会对黄原胶强化泡沫的泡沫性能产生不利影响,但其可应用于温度110~130℃、矿化度180 000~240 000mg/L、原油体积分数低于10%的苛刻油藏。随着剪切次数增加,泡沫体系的起泡体积增加,半衰期缩短,4次高速剪切后,黄原胶浓度为2 000mg/L的强化泡沫体系的起泡体积增加率为13.6%,半衰期的保留率为77.6%,具有较强的再起泡能力和抗剪切性能。