蒸汽泡沫工藝的研究與現(xiàn)場應(yīng)用

摘要：L油田是全國最大的稠油生產(chǎn)基地，稠油產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量50%以上。稠油以注蒸汽熱采為主要開采方式，由于地質(zhì)條件、蒸汽與原油密度差等因素必然產(chǎn)生注蒸汽吸汽剖面不均，注蒸汽相鄰井汽竄、稠油油井出水等問題。“高溫調(diào)剖（暫堵）堵水”技術(shù)是解決上述難題的最主要方法，通過十多年的攻關(guān)研究，根據(jù)國內(nèi)外技術(shù)開展了“蒸汽泡沫工藝技術(shù)及其高溫發(fā)泡劑”項目，開始應(yīng)用于L油田三個采油廠，并取得了較好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：稠油熱采? 蒸汽泡沫? 高溫調(diào)剖

1? 引言

在稠油井的熱采中應(yīng)用表面活性劑如高溫發(fā)泡劑調(diào)整稠油熱采井注汽剖面，國外在上世紀(jì)七十年代已處于工業(yè)性試驗階段。大多數(shù)蒸汽加泡沫試驗都證實了可以增產(chǎn)原油，但其使用溫度僅限于200℃以下。根據(jù)L油田稠油熱采井具體情況，研制了性能優(yōu)良的耐溫表面活性劑，以高碳鏈的烷基苯磺酸鹽或烷基甲苯磺酸鹽為主體以及助劑溶劑和穩(wěn)定劑等添加劑組成的高溫發(fā)泡表面活性劑體系，用于高溫泡沫調(diào)剖。

2? 高溫泡沫調(diào)剖機理

在蒸汽驅(qū)和蒸汽吞吐過程中，影響蒸汽注入剖面的主要因素是蒸汽超復(fù)現(xiàn)象和高滲透層。當(dāng)出現(xiàn)上述情況時，就會出現(xiàn)：（a）在蒸汽吞吐過程中，大量蒸汽進入高滲透層和油層頂部;（b）在蒸汽驅(qū)過程中，在注入井與生產(chǎn)井之間形成高滲透帶或竄槽。 這就使后續(xù)的蒸汽不能進入中、低滲透油層，影響了注汽的波及體積和最終采收率。

在注入蒸汽泡沫工藝中，可以利用泡沫降低蒸汽流度，從而增加蒸汽驅(qū)和蒸汽吞吐過程中掃油區(qū)的壓力梯度。迫使蒸汽轉(zhuǎn)向進入那些未被驅(qū)掃的中、低滲透油層，改善油層的注入剖面，提高蒸汽的波及效率。

3? 磺酸鹽高溫發(fā)泡劑的性能評價

在300～350℃高溫蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)中采用的發(fā)泡表面活性劑必須具備很強的表面活性和發(fā)泡能力、熱穩(wěn)定性好、泡沫體系有很低流動度、在多孔介質(zhì)中能產(chǎn)生較大的流動阻力。經(jīng)大量試驗一致認(rèn)為烷基芳香族磺酸鹽在高溫下發(fā)泡性能好，熱穩(wěn)定性好，因此我們重點研究了烷基芳香族磺酸鹽的熱穩(wěn)定性及其它性能。

（1）高溫發(fā)泡劑的熱穩(wěn)定性實驗

將表面活性劑配成0.5～1%的水溶液，準(zhǔn)確測出溶液的濃度，在規(guī)定溫度下老化一定時間后取出一些樣品，分析老化前后表面活性劑的濃度變化，評價其熱穩(wěn)定性。表面活性劑濃度測定是用化學(xué)滴定分析法，以十六烷基三甲基溴化銨（CTMAB）陽離子表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液按兩相滴定法滴定測得。將表面活性劑樣品分別配成0.5%～1% （重量）的水溶液，裝入容器為100ml 帶密封蓋的不銹鋼高壓容器內(nèi)，將容器密封好放入300℃恒溫烘箱或340℃高合成壓釜內(nèi)，連續(xù)作十五天，樣品在三、五、七、十、十五天取樣分析。

根據(jù)上述方法和步驟來測定加熱前后的溶液中高溫發(fā)泡劑的濃度變化計算其熱降解率，評定高溫發(fā)泡劑的熱穩(wěn)定性。

（2） 高溫發(fā)泡劑動態(tài)評價

高溫發(fā)泡劑的動態(tài)評價即發(fā)泡劑在多孔介質(zhì)（巖芯）中封堵汽竄能力，具體用阻力因子來衡量，定義為注入高溫發(fā)泡表面活性劑時巖芯兩端的壓差與不注發(fā)泡劑時基礎(chǔ)壓差之比。

實驗中注入的兩種發(fā)泡劑，原液濃度30%，試驗濃度分別為0.5%和1.0%，液量排量3.7ml/min，氣量排量15ml/min，基礎(chǔ)壓差0.027MPa，工作壓力0.52～0.81，巖芯兩端壓差明顯上升，說明兩種發(fā)泡劑具有良好的封堵能力，其阻力因子最高達30倍，平均24.5倍。

（3） 巖心驅(qū)替實驗

在單管巖芯中上部填充15%粗砂，下部填充細(xì)砂，用來模擬地層中的高、中、 低滲透層，蒸汽驅(qū)替飽和油的巖心至驅(qū)不出為止，汽驅(qū)采收率為55%，再用泡沫體系注入填砂管內(nèi)進行驅(qū)替，實驗結(jié)果表明，原油采收率提高到67%，提高了11個百分點。從單管巖芯模型定性實驗可以看出，用蒸汽-泡沫驅(qū)替時，明顯比只用蒸汽驅(qū)時增加了掃油面積。

4? 技術(shù)特點

磺酸鹽助劑作為高溫發(fā)泡劑，其理化性能已達到蒸汽泡沫注入工藝的要求?；钚晕锖吭?0%左右;在300℃注汽溫度下具有較好的熱穩(wěn)定行性;巖芯動態(tài)評價，顯示了一定的封堵能力，其阻力因子達30以上;單管巖芯模型模擬實驗，可提高采收率10%;經(jīng)現(xiàn)場試驗?zāi)軌蛘{(diào)整吸汽剖面。

此外，磺酸鹽助劑用于提高回采水率、提高產(chǎn)液量和原油產(chǎn)量。

5? 蒸汽泡沫現(xiàn)場應(yīng)用實例

蒸汽泡沫工藝在L油田齊40塊、高三區(qū)現(xiàn)場應(yīng)用。其中齊40-2-24是一口投產(chǎn)5年多的蒸汽吞吐井，蒸汽吞吐八個周期，油層縱向上吸汽嚴(yán)重不均。對該井以蒸汽泡沫工藝分兩段塞施工，高溫泡沫調(diào)剖前后對比，注汽壓力提高了 2MPa，通過TPS-9000測試吸汽剖面明顯改變，高溫調(diào)剖前，15、20、21 號層為主要吸汽層，其次為18號層，其它層吸汽較少，調(diào)剖后，上層15號層吸汽量得到明顯的抑制，從原來的吸汽32.5%下降到5.7%，而20、21號層吸汽量從44.7%增加到73.1%，高溫泡沫調(diào)剖控制了蒸汽沿上層汽竄的蒸汽超覆現(xiàn)象。

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作者簡介：邢盼盼，女，1989年3月出生于遼寧盤錦，漢族，工程師，2010年畢業(yè)于中國海洋大學(xué)，現(xiàn)于中國石油天然氣股份有限公司遼河油田分公司從事井下作業(yè)工作。

（中油遼河油田分公司金海采油廠? 遼寧 盤錦? 124010）