井楼油田氮气辅助蒸汽吞吐机理实验研究

稠油氮气泡沫调驱效果分析——【油气田开发技术新进展】

稠油氮气泡沫调驱效果分析 1. 稠油基本概况 （1）稠油及分类标准①稠油：在油层条件下，粘度（不脱气）大于50mPa?s的原油或脱气粘度大于100mPa?s 的原油。常称的重油（Heavy Oil），沥青砂（Tar Sand，Bitumen）都属于稠油范围。②分类 2. 稠油热采开发方式 原油粘度（mPa?s）：50~100：水驱。100~500：水驱、非混相、泡沫。500~10000：蒸汽吞吐（蒸汽驱、火烧油层）。10000~100000：SAGD。 3. 国内稠油生产发展趋势 （1）资源动用：扩大特稠油/超稠油储量的动用程度(2）提高稠油采收率蒸汽吞吐转蒸汽驱方式，且呈现热力复合（化学驱、气体、溶剂等）驱替方式。热力采油和蒸汽吞吐是稠油开采的主要途径。稠油油藏历经注蒸汽开采后的特征：（1）剩余油的流动性越来越差——稠油流体的非均相特征；（2）储层强非均质出现汽窜（负效应）——热连通逐渐加强汽窜造成热效率低，油气比低；（3）油层热效率越来越低——油层回采水率越来越低，后续注热效率低，加热范围小。薄油层的加热效率较低，直井开采效率低。 4. 稠油注蒸汽窜流状况：蒸汽吞吐和蒸汽驱均有汽窜现象。解决蒸汽吞吐汽窜方法：组合吞吐、调剖、改变受干扰井的工作制度或关井。当蒸汽吞吐转蒸汽驱后，一旦出现汽窜，只能依靠调流和调驱方式。汽窜程度、井底结构及稠油开发阶段的差异都将影响注蒸汽井调剖方法的选择。稠油油藏提采技术：（1）热力采油改善开发效果方法；（2）热力复合驱替技术；（3）复杂结构井型热力采油技术。 一、氮气泡沫辅助蒸汽驱调驱机理与适应性：泡沫驱机理（1）泡沫体系调剖→提高波及效率（2）表活剂洗油→提高洗油效率。泡沫发泡方式：（1）地面起泡方式（相对较 1

氮气泡沫调驱技术研究与实践

doi:10 3969/j issn 1006 6896 2010 07 011 氮气泡沫调驱技术研究与实践 由艳群 大庆油田采油工程研究院 摘要:针对大庆油田老区注入水无效循 环问题,开展了氮气泡沫调驱技术研究。首 先进行氮气泡沫层内封堵机理研究,针对不 同渗透率储层,筛选了3套配方体系,讨论 了影响氮气泡沫质量的因素;并利用H QY -3型多功能物理模拟装置测定了氮气泡沫 调剖的各参数。非均质岩心实验表明,氮气 泡沫驱能提高油田采收率,在改善大庆油田 聚驱后油藏的开发效果方面效果明显。 关键词:泡沫;控制水窜;稳定性;阻 力因子 大庆油田老区已进入到特高含水期开采阶段, 注入水窜流严重。依靠化学深、浅调剖改善注水井 吸水剖面,提高采收率的效果逐年变差。为控制产 水,降低含水上升速度,提高油井产油量,开展了 注泡沫控制水窜技术研究[1-2]。泡沫不仅具有显著 的选择性封堵的特点,而且具有明显的提高驱油效 率的作用,能明显控制水窜。 1 泡沫剂体系及封堵机理 氮气泡沫驱替液主要由发泡剂、稳泡剂和水组 成,本文研制了3种氮气泡沫驱替液。从表1中可 以看出,氮气泡沫驱替液的表界面张力要比纯水低 得多,这主要是因为氮气泡沫驱替液含有大量的表 面活性剂分子[3]。根据Gibbs原理,系统总是趋向 较低表面能的状态,低表面张力可使泡沫系统能量 降低,有利于泡沫的稳定。 表1 泡沫驱替液的组成和性质 名称发泡剂 浓度/ % 稳泡剂 浓度/ m g L-1 发泡 体积/ mL 半衰期/ h 表面 张力/ m N m-1 界面 张力/ mN m-1 SW-10 33048028 625 30 27 SW-20 370047551 725 60 30 SW-30 5150047515925 70 32 泡沫剂注入地层后,在氮气驱替作用下形成泡沫,该泡沫体系能有效封堵高渗透层,迫使后续液体转向含油饱和度高的部位驱替原油,从而提高波及系数[4]。 泡沫剂是一种表面活性剂,能降低油水界面张力,提高驱油效率;在含油饱和度高的油层部位,泡沫剂易溶于油,不起泡,也不堵塞孔隙孔道,能提高洗油效率。 2 物理模拟实验 评价泡沫在岩心中的封堵能力实验装置采用一维单管模型,实验时单管模型水平置于恒温箱内,单管模型长30cm,直径2 5cm。 (1)最佳气液比优选。气液比对氮气泡沫的质量影响明显,从气液比对封堵性能影响实验表明, 3种泡沫剂体系的最佳气液比都在11~21之间(见表2)。 表2 不同体系的最佳气液比优选 气液比 阻力因子 WT-1W T-2W T-3 实验条件1266 672 2109 6 11100 0123 4154 8 32100 8128 6151 3 2199 6123 2146 4 3172 886 189 6 T=45! P=1 0M Pa K=1 05 m2 V=4m L/min (2)注入方式确定。氮气泡沫调剖的注入方式有两种,一是气和泡沫剂交替注入,二是气和泡沫剂同时注入。室内实验表明,气液混注效果明显好于气液交替注入,在气液交替注入中,交替的频率越高,交替段塞越小,阻力因子越大,泡沫封堵效果越好(见表3)。 表3 注入方式筛选实验 注入方式 基础 压差/ M Pa 工作 压差/ M Pa 阻力 因子 实验条件气、液混注0 066 42107 气、液交 替注入 0 5PV液1PV气0 064 7579 16 1PV液2PV气 0 064 2270 33 气液比21,加 1M Pa回压,注入速 度2mL/min (3)注入速度确定。从不同注入速度产生的阻力因子看,在低注入速度下,随注入速度的增加,泡沫产生的阻力因子增大(见表4)。在现场应用时,为扩大油层纵向波及体积,应在低于地层破裂压力下,尽量提高注入速度。 表4 氮气泡沫调剖注入速度对封堵效果的影响注入速度/ mL min-1 基础压差/ M Pa 工作压差/ M Pa 阻力 因子 实验条件 0 50 02251 54668 7 1 00 026 2 2787 3 1 50 0295 2 90898 6 3 00 0403 9498 5 4 00 0424 18299 6 浓度:0 5% T=45! P=1 0M Pa 气液比=11 K=1 02 m2 21 油气田地面工程第29卷第7期(2010 7)

氮气泡沫驱机理

一、氮气泡沫驱简介 我国现已发现的油田大部分属于陆相沉积储层，受地层非均质性及不利水油流度比的影响，水驱效果往往不是很理想。而对于低渗、超低渗油藏，注水压力高，开采难度大，该类油藏普遍采取压裂措施，压裂后产量快速上升，但有效生产周期较短，表现为含水率快速上升，产油量快速降低。 与CO2和空气相比，氮气具有较高的压缩系数和弹性能量，且为惰性气体，无生产安全隐患。氮气密度小，在地层中可向油藏高部位运移，在高部位形成次生气顶，增加了油藏的弹性能。另外，氮气分子比水分子小很多，可以进入原来水驱不能进入的油藏基质，将基质内的原油挤压、驱替出油藏，从而提高了采收率。但受油藏非均质性的影响，氮气更易沿高渗透层窜进，造成生产井产气量高，氮气含量高。不仅造成了资源的浪费，而且对生产井气体正常使用造成一系列影响。 氮气泡沫驱是近年来国内比较成熟的技术，泡沫在地层中具有较高的视黏度，遇油消泡、遇水稳定，在含水饱和度较高的部位具有较高的渗流阻力，封堵能力随着渗透率的增加而增加，可以有效增加中低渗透部位的驱替强度，同时发泡剂一般都是性能优良的表面活性剂，可在一定程度上降低油水界面张力。因此，泡沫调驱既可以改善波及效率，也可以提高驱油效率。 二、氮气泡沫微观渗流阻力分析 泡沫在多孔介质中产生的渗流阻力本质上是泡沫在孔道中产生的毛细管效应附加阻力。根据气泡在多孔介质中的存在状态，主要可以分为以下3种情况。 （1）液体近壁边界层引起的附加阻力 由于固体表面与水分子之间的相互作用，使得靠近固体表面的水层具有不同于自由水的性质，这一水层称为静水边界层。 考虑固体表面的微观结构和水分子的结构与性质，可以清楚地知道润湿实际上是水分子（偶极子）时固体表面的吸附形成的水化作用。水分子是极性分子，固体表面的不饱和键也具有不同程度的极性，水分子受到固体表面的作用并在固体表面形成紧贴于表面的水层，即静水边界层。静水边界层中，水分子是有秩序排列的，它们与普通自由水分子的随机稀疏排列不同。最靠近固体表面的第一层水分子，受表面键能吸引最强，排列得最为整齐严密。随着键能和表面势能影响的减弱，离表面较远的各层水分子的排列秩序逐渐渴乱。表面键能作用不能达到的距离处，水分子已为普通水分

水平井、氮气及降黏剂辅助蒸汽吞吐技术——以准噶尔盆地春风油田

石油勘探与开发 2013年2月PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT Vol.40 No.1 79 文章编号：1000-0747(2013)01-0079-11 苏里格大型致密砂岩气田开发井型井网技术 何东博，贾爱林，冀光，位云生，唐海发 （中国石油勘探开发研究院） 基金项目：国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”（2011ZX05015） 摘要：苏里格气田是中国致密砂岩气田的典型代表，井型井网技术是其提高单井控制储量和采收率、实现气田规模有效开发的关键技术。针对苏里格气田大面积、低丰度、强非均质性的特征，形成了大型复合砂体分级构型描述与优化布井技术、井型井网优化技术、水平井优化设计技术和不同类型井产能评价技术，为苏里格气田产能建设+ ⅠⅠ类井比例达到75%～80%、预期采收率提高到35%以上以及水平井的规模化应用发挥了重要的技术支撑作用。为进一步提高苏里格气田单井产量和采收率，应继续开展低效井侧钻、多分支水平井、多井底定向井等不同井型，以及水平井井网、多井型组合井网的探索和开发试验。图7表3参20 关键词：苏里格气田；致密砂岩气田；井型；井网；分级构型；水平井；单井控制储量；采收率 中图分类号：TE32 文献标识码：A Well type and pattern optimization technology for large scale tight sand gas, Sulige gas field He Dongbo, Jia Ailin, Ji Guang, Wei Yunsheng, Tang Haifa (PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing 100083, China) Abstract:Sulige gas field is a typical tight sand gas field in China. Well type and pattern optimization is the key technology to improve single well estimated reserves and recovery factor and to achieve effective field development. In view of the large area, low abundance and high heterogeneity of Sulige gas field, a series of techniques have been developed including hierarchical description for the reservoir architecture of large composite sand bodies and well spacing optimization, well pattern optimization, design and optimization for horizontal trajectory and deliverability evaluation for different types of gas wells. These technologies provide most important technical supports for the increases of class I and II wells proportion to 75%–80% with recovery factor enhanced by more than 35% and for the industrial application of horizontal drilling. To further improve individual well production and recovery factor, attempts and pilot tests in various well types including side tracking of deficient wells, multilateral horizontal wells, and directional wells, and horizontal well pattern and combined well pattern of various well types should be carried out throughout the development. Key words:Sulige gas field; tight sand gas field; well type; well pattern; hierarchical description; horizontal drilling; single well controlled reserves; recovery factor 0 引言 苏里格气田是中国目前发现并投入开发的规模最大的天然气田，也是中国致密砂岩气田的典型代表。由于储集层的超低渗透性，致密砂岩气单井产量低，此外，储集层的强非均质性和超低渗透性使得井筒周围压降范围有限，造成单井控制储量低。要实现致密气储量的规模有效动用，必须采用压裂改造技术和特殊工艺井提高单井产量和单井控制储量，依靠井网优化提高储量的动用程度和采收率。 美国致密气已有数十年的开发历史，主要形成了两套技术系列：一是基于储集层厚度大、多层系发育的特征，采取直井密井网+多层压裂的开发方式，最大井网密度可达10口/km2 [1]，单井压裂段数达20 段以上；二是近年来随着水平井分段压裂技术的发展，在致密气开发中不断扩大水平井的应用规模。苏里格气田开发经过近10年的探索和实践，针对大面积、低丰度、强非均质性的地质特点，结合直井分层压裂和水平井多段压裂工艺技术，在井型方面从直井发展到丛式井和水平井，在井网方面由直井井网多次加密发展到丛式井组的面积井网、局部有利区块水平井井网，开发效果不断提升，形成了具有苏里格特色的井型井网开发技术系列，提升了中国致密气开发技术水平。

氮气

第一部分：化学品名称化学品中文名称氮[压缩的或液化的] 化学品英文名称nitrogen,compressed or liquid 化学品别名 分子式N2 分子量 CAS No 7727-37-9 第二部分：危险性概述紧急情况概述气体。高压，遇热有爆炸危险。 GHS危险性类别根据GB 30000-2013化学品分类和标签规范系列标准（参阅第十六部分），该产品分类如下：高压气体，压缩气体。 警示词警告 危险信息内装高压气体；遇热可能爆炸。预防措施不适用 事故响应不适用 安全储存防日晒。存放于通风良好处。 废弃处置不适用 物理化学危险高压压缩气体，遇热有爆炸危险。 健康危害吸入该物质可能会引起对健康有害的影响或呼吸道不适。由于本品的物理状态，一般没有危害。在商业/工业场合中，认为本品不太可能进入体内。通过割伤、擦伤或病变处进入血液，可能产生全身损伤的有害作用。眼睛直接接触本品可导致暂时不适。 环境危害请参阅SDS第十二部分。 第三部分：成分/组成信息 危险组分浓度或浓度范围CAS No 氮≥99.0 7727-37-9 第四部分：急救措施 一般性建议急救措施通常是需要的，请将本SDS出示给到达现场的医生。 皮肤接触立即脱去污染的衣物。用大量肥皂水和清水冲洗皮肤。如有不适，就医。眼睛接触用大量水彻底冲洗至少15分钟。如有不适，就医。 吸入立即将患者移到新鲜空气处，保持呼吸畅通。如果呼吸困难，给于吸氧。如患者食入或吸入本物质，不得进行口对口人工呼吸。如果呼吸停止。立即进行心肺复苏术。立即就医。 食入禁止催吐，切勿给失去知觉者从嘴里喂食任何东西。立即呼叫医生或中毒控制中心。 对保护施救者的忠告清除所有火源，增强通风。避免接触皮肤和眼睛。避免吸入蒸气。使用防护装备,包括呼吸面具。 对医生的特别提示根据出现的症状进行针对性处理。注意症状可能会出现延迟。 第五部分：消防措施 危险特性高浓度气体可导致没有预兆的窒息。与气体接触可能造成烧伤,严重伤害和/或冻伤。加热时，容器可能爆炸。暴露于火中的容器可能会通过压力安全阀泄漏出内容物。受热或接触火焰可能会产生膨胀或爆炸性分解。 灭火方法与灭火剂合适的灭火介质：干粉或二氧化碳。 不合适的灭火介质：避免用太强烈的水汽灭火，因为它可能会使火苗蔓延分散。 灭火注意事项及措施灭火时，应佩戴呼吸面具（(符合MSHA/NIOSH要求的或相当的)）并穿上全身防护服。在安全距离处、有充足防护的情况下灭火。防止消防水污染地表和地下水系统。 第六部分：泄漏应急处理