氮气泡沫流体调剖技术与应用.doc

1、氮气泡沫流体调剖技术与应用摘要：结合泡沫流体的基本性质，重点对环境对泡沫稳定性的影响，以及注氮气泡沫复合调剖应用时行了论述，以期为同类区块稠油开发提供技术参考。 关键词：稠油开发 氮气泡沫流体调剖技术 应用 泡沫流体是一种既典型又复杂的非牛顿流体，具有剪切变稀的特征。流变模式一般以假塑性为主，其次为宾汉性模式。当泡沫质量较低时，则可表现为牛顿流体特点。研究表明，泡沫流变性与下列因素有关：在高剪切速率下泡沫表观粘度只与泡沫质量有关； 剪切速率一定时，泡沫表观粘度随泡沫质量的增加而增加；泡沫质量低于 0.54 时，泡沫具有牛顿流体的性质，此时泡沫的流变性类似于其基液，当泡沫质量大于 0.96时就变

2、为雾状。当泡沫质量在 0.54-0.96 时，泡沫表现为非牛顿流体。根据流动条件的不同，其流变模式一般为假塑性、屈服假塑性或宾汉模式。 1 泡沫流体的基本性质 泡沫流体密度低且方便调节，井筒液柱压力低，并且泡沫中气体膨胀能为返排提供能量，适用于低压井和漏失井。 泡沫流体具有较高的表观粘度，携带能力强，返排时可将固体颗粒和不溶物携带出井筒。 泡沫对地层渗透率有选择性，堵大不堵小，即泡沫对高渗层具有较强的封堵作用，而对低渗层的封堵作用较弱。 泡沫对油水层有选择性，泡沫遇油消泡，遇水稳定，堵水层不堵油层，泡沫对水层具有较强的封堵作用。 2 环境对泡沫稳定性的影响 2.1 温度 温度对泡沫稳定性的影响

3、较复杂。 （1）表面张力：温度升高，表面活性剂自由能增加，所以表面活性剂溶液的表面张力出现最低值时的浓度，随着温度的升高而增加，因而也影响了泡沫的稳定性；（2）粘度：温度升高，分子间作用力小，液相粘度减小，会影响泡沫的稳定性；（3）泡膜液体的蒸发：随着温度的升高，液膜的蒸发增加，促使液膜减薄，因而会降低泡沫的稳定性；（4）吸附：表面活性剂吸附在气液界面，形成一层坚固的泡膜，从而增加了液膜的粘性与弹性，当温度升高时，表面吸附量减小，则泡沫的稳定性降低。 2.2pH 值的影响 泡沫溶液的 pH 值，影响起泡剂的溶解性和表面层的吸附状态，因而影响泡沫稳定性。蛋白质溶液，一般在等电点 pH 之下，泡沫

4、最为稳定。而含聚醚链节的表面活性剂，在碱性条件下，水溶性降低、浊点降低。因为表面活性剂只在不饱和条件下，有助于泡沫稳定性，所以，对于这类表面活性剂，碱性条件即会降低泡沫稳定性。 2.3 原油对泡沫稳定的影响 泡沫被用于提高原油采收率（EOR）中的流度控制时，强烈的受到孔隙介质中泡沫原油相互作用的影响。A 型：在孔道中原油和泡沫相遇后界限分明，二者无相互作用，仅仅由于毛细作用。油以大滴状沿固体表面略微上升。B 型：原油和泡沫接触后，形成含油珠的准乳液膜，挟带这些油珠向前运动一定距离后破裂，放出所含油珠。C 型：原油一旦与泡沫接触便自发乳化，形成很小的油珠，进入并充满泡膜，渗到气液界面的油在泡膜表

5、面迅速铺展，原油的存在使泡沫变得非常不稳定。 2.4 储层岩石润湿性对泡沫稳定性的影响 油湿与水湿的岩石可能共存于同一岩层中。水湿的岩石可以形成泡沫，油湿的地方，将不产生泡沫。即使已经存在的泡沫，在它通过岩石的油湿部分也会破裂。但在油湿而无油存在的介质中，可以产生泡沫。此性质有利于泡沫进入油富集地层，而对含水地层产生临时堵塞，实现了泡沫选择性暂堵分流。 2.5 储层渗透率变化的影响 地下含油带的多孔介质是非均质的，气体在由低到高渗透率变化的界面处会产生缩颈分离现象，而在由高到低的变化界面处没有缩颈分离现象发生。高渗地层的稳定性大于低渗地层的稳定性，与毛管力大小有关。 稠油油藏在蒸汽吞吐开采过程

6、中，随着吞吐周期的增加，一般加热半径和加热面积都会逐渐增加，但当吞吐周期数增加到一定程度后，向油层注入的蒸汽热量仅能向顶、底盖层热损失时，加热半径或加热面积不再扩大，向井底渗流的流体仅仅源于这一有限的加热区，因而导致单井由于产油量及油汽比迅速递减，经济效益变低同时油层经过多次蒸汽吞吐大幅度降压开采后，使得加热区的原油即使被加热，因没有足够的驱油动力而难于向井筒渗流。 泡沫流体的分散介质是水，是水基堵水调剖剂，当它进入地层时，它将优先进入水层。在水层泡沫是通过气阻效应的叠加产生堵塞。泡沫也会进入油层，泡沫在油层是不稳定的。由于油相对活性剂分子亲油部分的吸引力大于气相，所以当油水界面、气水表面共存

7、时，活性剂将由气水表面转到油水界面，引起泡沫破坏。既在油层泡沫不产生它在水层那样的堵塞。泡沫流体是一种选择性堵水剂。 主要作用机理是：泡沫体系在油藏中，具有良好的封堵能力，能够形成较高的封堵压力。氮气泡沫流体调剖堵水工作原理是利用稳定泡沫流体在注水层中叠加的气阻效应贾敏效应作用和地层孔隙中气泡的膨胀，使水流在岩石孔隙介质中流动阻力大大增加，改变水流的指进或窜流，调整油层吸气剖面，同时液体中的表面活性剂组分能改变岩石表面的性质，并能在一定的条件下使多孔介质的表面增油，便孔隙表面的油膜剥离。 3 注氮气泡沫复合调剖应用 某注蒸汽井，投产 Ng3 段，生产井段 1058.88-1311.70，201

8、0.4.18日注蒸汽 2004t，注汽压力 14.6MPa，峰值日油 18.1t，含水 58%；该井一周期累计生产 540 天，累产液 10410 吨，累产油 4846 吨 ，油汽比达到 2.4，回采水率 270%。转周累注 2007 吨，注汽压力 10.5MPa，峰值日油 9.3t，截止 2015 年 1 月份二周期累计生产 708 天，累液 12591 吨，累油 4965 吨，油汽比 2.47，回采水率 380%，该井距离油水边界 170m，含水由 66%上升至 75.6%，在第三轮注汽过程中辅助氮气泡沫调剖工艺。注汽前前置 100 方高温复合堵剂，注汽过程中伴注氮气泡沫 12 万方，转周

9、后峰值日液 24.2t，峰值日油 14.3t，含水 40.5%，高产期为 7 个月，较上一轮次的日油能力有了较大幅度的提升。 4 结束语 蒸汽吞吐井泡沫调剖技术在各稠油油田都有较多井次的应用，并且取得了良好的应用效果，是蒸汽吞吐井开发后期一种有效的增产手段。利用泡沫调剖可以从以下几个方面改善吞吐效果：降低蒸汽流度，提高注汽压力，提高波及体积，但不会堵塞油流通道；提高中低渗透层和含油饱和度较高地层的蒸汽注入量；氮气导热系数低，可以减少热损失，提高热能利用率。 参考文献： 1刘喜林.难动用储量开发稠油开采技术.石油工业出版社，2005. 作者简介：王向峰（1976） ，男，山东莱州人，大学本科，工程师。