低滲油藏空氣泡沫驅(qū)研究進展

張易成

（中國石油華北油田公司二連分公司 錫林浩特 026000）

1 空氣泡沫驅(qū)原理

空氣泡沫驅(qū)油通過將空氣驅(qū)和泡沫驅(qū)有機結(jié)合，本著“邊調(diào)邊驅(qū)”的原則，空氣作為驅(qū)油劑，泡沫作為調(diào)驅(qū)劑，既能大規(guī)模注入以提高地層壓力，又能有效避免水竄和氣竄，進而提高單井產(chǎn)油量、驅(qū)油效率及采收率。其相關(guān)的作用機理可從空氣驅(qū)和泡沫驅(qū)兩方面分別進行闡述。

在空氣驅(qū)方面，注入空氣進入油藏與原油接觸后，一般存在兩種反應(yīng)情況：一種是高溫條件下的氧化反應(yīng)（HTO），另一種是低溫條件下的氧化反應(yīng)（LTO），在低溫條件下的氧化反應(yīng)過程中，會有CO2、H2O和含氧的烴類化合物（如醚醛酮等）等物質(zhì)大量產(chǎn)生。

空氣驅(qū)同時具有氣體與原油發(fā)生氧化反應(yīng)后的其他作用?？諝膺M入油層后，氧氣首先與原油發(fā)生反應(yīng)，在這種低溫氧化反應(yīng)過程中，形成碳氧化合物，并隨之產(chǎn)生大量的熱量，隨著油層溫度升高，原油中的輕質(zhì)組分會不斷從中揮發(fā)出來。這其中，起驅(qū)油作用的是在油藏中反應(yīng)生成的CO、CO2、N2以及輕質(zhì)組分等，共同組成所謂的煙道氣。從一定程度上講，注空氣的效果相當(dāng)于注入了煙道氣，因此它起到了多種物質(zhì)共同驅(qū)油的效果，并達到了提高油藏最終驅(qū)油效率的目的。

在泡沫驅(qū)油機理方面，泡沫驅(qū)體通過兩方面提高采收率：一是通過泡沫驅(qū)替所產(chǎn)生的賈敏效應(yīng)來增大波及系數(shù)；二是通過泡沫系統(tǒng)的活性組分降低界面張力，提高驅(qū)替效率。泡沫驅(qū)油主要擴大了驅(qū)替介質(zhì)的微觀波及體積，從而提高驅(qū)油效率。泡沫首先進入阻力小的大孔喉，由于液流阻力小于氣泡阻力，使泡沫進入小孔喉以及更小的孔喉，從而擴大了波及體積；小氣泡進入小孔喉后在吼道和孔隙的盲端中聚集成大氣泡，驅(qū)出其中的殘余油。同時起泡劑本身作為表面活性劑，能降低油水界面張力，通過油乳化和液膜置換的方式，將不流動油變?yōu)榭闪鲃拥挠?，進而提高了驅(qū)油效率。

2 空氣泡沫驅(qū)優(yōu)勢

泡沫流體應(yīng)用于油田，在國內(nèi)外已有40多年的歷史。最初的泡沫驅(qū)為了防止因注氣的氣體黏度過低而導(dǎo)致發(fā)生過早氣竄的現(xiàn)象，只是簡單地加活性劑水溶液進行處理。但在實踐中由于常規(guī)泡沫穩(wěn)定性較差，阻礙了它的推廣應(yīng)用，空氣泡沫驅(qū)油技術(shù)是在常規(guī)泡沫驅(qū)和注空氣驅(qū)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項三次采油新技術(shù)，其主要原理是注空氣時空氣與原油發(fā)生低溫氧化反應(yīng)，產(chǎn)生煙道氣形成煙道氣驅(qū)?？諝馀菽?qū)技術(shù)除了具有常規(guī)泡沫的驅(qū)油機理外，還有空氣驅(qū)時的低溫氧化效果。

3 因素分析

泡沫驅(qū)的優(yōu)勢與空氣驅(qū)的優(yōu)勢在空氣泡沫驅(qū)中都有體現(xiàn)，但空氣泡沫的封堵能力是影響其驅(qū)替效果的主要因素，主要有以下幾點容易對其產(chǎn)生影響：

（1）巖心滲透率的影響。巖心滲透率對其封堵能力具有較大影響，通常滲透率越大的儲層泡沫的封堵能力越大，兩者呈正比關(guān)系，即堵大不堵小。

（2）含油飽和度的影響。原油對泡沫具有一定的破壞作用，在地層中原油對不同泡沫的破壞程度各不相同，同一泡沫遇到原油時表現(xiàn)也不盡相同。

（3）氣液比的影響。氣液比小的情況下，一方面會使得發(fā)泡劑發(fā)泡效果受到影響，阻力系數(shù)偏低，另一方面油藏的開采需要更大的啟動壓力，空氣泡沫注入需要更大壓力，而且由于液體的液膜對油藏的運移通道形成堵塞，因而降低了油藏的采收率。

（4）交替段塞的影響。交替段塞的大小對泡沫封堵能力有著重要的影響，段塞過小，由于地層的漏失和吸附作用，難以形成泡沫；段塞過大，氣液接觸不充分，起泡能力差。

（5）空氣泡沫的注入壓力。注入壓力可從多方面對空氣泡沫驅(qū)造成影響，如壓力升高、泡沫穩(wěn)定性較好，油藏的采收率明顯提高，但過高的壓力也會導(dǎo)致采收率下降的情況發(fā)生，同時也可通過壓力來提升泡沫質(zhì)量與密度等，進而間接改變泡沫性能。若壓力過小，將引起泡沫流體中的氣體體積隨之變化，嚴(yán)重影響泡沫質(zhì)量、參數(shù)等。在泡沫體系中，壓力占有重要影響地位。壓力增加將導(dǎo)致氣泡被壓縮，且平均尺寸減小。在剪切速率一定的情況下，泡沫流體表面的黏度也將隨著壓力的增加而升高。

4 面臨的問題

（1）泡沫配方應(yīng)優(yōu)化。泡沫配方導(dǎo)致的泡沫穩(wěn)定性差，易在多孔介質(zhì)中破碎。這可能會引起氣體突破現(xiàn)象。除了儲層非均質(zhì)性嚴(yán)重外，泡沫配方穩(wěn)定性較差也可能是導(dǎo)致氣侵的原因。儲層條件下的泡沫能力和泡沫穩(wěn)定性較差，調(diào)剖能力較弱。因此，發(fā)泡配方體系應(yīng)具有發(fā)泡能力強、穩(wěn)定性高、吸附能力低、耐油能力強等特點。

（2）含氧量監(jiān)測。在空氣泡沫驅(qū)過程中，應(yīng)仔細(xì)確定目標(biāo)儲層條件，監(jiān)測儲層氧含量，保證安全，基于低溫空氣氧化反應(yīng)機理，空氣泡沫驅(qū)目標(biāo)區(qū)域的推薦溫度應(yīng)高于70℃，但根據(jù)空氣泡沫驅(qū)油中試經(jīng)驗，實際產(chǎn)層溫度略低于推薦溫度，在低溫條件下進行空氣氧化反應(yīng)需要更多的時間。如果能進一步延長反應(yīng)時間，產(chǎn)生的氣體中氧氣將保持在安全水平。為了更好地了解井下氣流，在空氣泡沫驅(qū)油過程中，應(yīng)定期監(jiān)測和分析采出氣體的產(chǎn)層壓力和氧氣濃度。

（3）腐蝕情況。空氣泡沫驅(qū)油過程存在腐蝕現(xiàn)象，因腐蝕因素不同，腐蝕所呈現(xiàn)的部位及狀況也有所不同。

5 結(jié)論

低滲油藏是當(dāng)今及今后一段時期石油儲量和產(chǎn)量增長的主體，目前國內(nèi)主要以水驅(qū)開發(fā)為主，但考慮到各大油田含水率現(xiàn)狀，進一步提高單井產(chǎn)量、轉(zhuǎn)變開發(fā)方式與降低開發(fā)成本才是后續(xù)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，盡管目前空氣泡沫驅(qū)多數(shù)還處在實驗?zāi)M階段，但隨著實驗進展的不斷深入和技術(shù)革新，相信在未來的驅(qū)替方式中會占據(jù)主要地位。