泡沫驱油发展现状及前景展望

泡沫驱油发展现状及前景展望摘要：简要介绍了泡沫驱油在国内外的发展历史、驱油机理，以及近几年国内外泡沫驱油研究方向，对泡沫驱油在油田的应用及取得的效果做了简单的介绍，分析了泡沫驱油的优缺点，对存在的问题做了阐述，并提出了在泡沫驱油推广应用中应该注意的问题。讨论了间断式注入泡沫段塞对改善水驱油及其他驱油方式的作用及优缺点，研究了泡沫驱油的制约因素。研究认为泡沫体系的稳定性、耐油性差及注气成本高是制约泡沫驱油发展的关键因素，研制新型的成本低、具有良好泡沫性能，同时具有良好界面性能及洗油能力的泡沫剂，以及研制以烟道气及空气等廉价气体作为气源的泡沫体系，改善注入方式及工艺，是泡沫驱油的重要研究方向。关键词：泡沫驱油；发展方向；应用前景中图分类号：TE319文献标识码：APresentsituationanddevelopmentprospectoffoamfloodingWANGQiwei（GeologicalScienceResearchInstituteofShengliOilfield,SINOPEC.Dongying257015,China）Abstract:Thedevelopmenthistory,oil-displacementmechanismandthenewlyresearchdirectionoffoamfloodingathomeandabroadwerebrieflyintroducedinthispaper;Inaddition,theapplicationandeffectoffoamfloodingobtainedintheoilfieldwerepresented.Thentheadvantagesanddisadvantagesoffoamfloodingwereanalyzedandtheexistentproblems,especiallythosethatshouldbepaidattentioninthepopularizationoffoamfloodingwereputforward.Furthermore,theeffectandtheadvantagesanddisadvantagesofinjectingfoamslugsdiscontinuouslytoimprovethewaterfloodingandotheroil-displacementmodeswerediscussedandtheseconstraintsoffoamfloodingwerestudied.Basedonthoseresults,itwasconsideredthatthepoorstability,badoilresistanceandhighgasinjectioncostsoffoamsystemwerethekeyfactorsthatlimiteditsdevelopment.Thus,designingnew-typefoamagentsthathadlowcost,goodfoamingpower,excellentinterfacepropertyanddisplacementefficiency,aswellasdevelopingfoamsystemsthatusedcheapgasessuchasfluegasorairasgassourceandimprovingtheinjectionpatternandprocessweretheimportantresearchdirectionsoffoamflooding.Keywords:foamflooding;developmentdirection;applicationprospect我国东部老油田多数已进入开发后期，开发矛盾日渐突出，目前聚合物驱及二元驱是较为成熟的三次采油技术［1］，但是面临着优质三采资源匮乏的问题，泡沫驱油由于其良好的封堵性能及对油水的选择性，被认为是一项很有发展前途的三次采油方式［2-4］。泡沫流体在油田的应用研究已有50多年的历史，现已成为油气田开发中的一个重要发展方向。近年来，虽然我国石油工业在泡沫流体应用技术方面已积累了一些经验，但还不十分成熟。1泡沫驱提高原油采收率原理提高原油采收率主要的机理主要有提高驱油波基金项目：国家科技重大专项“高温高盐油田提高采收率技术”（编号2008ZX05011）；博士后课题“高温高盐油藏低张力泡沫驱油体系研究”（编号：YKB1002）。作者简介：王其伟，1968年生。一直从事三次采油研究，胜利油田博士后，高级工程师。电话：[phone]。E-mail：[e-mail]。王其伟：泡沫驱油发展现状及前景展望95及面积（波及系数）和提高驱油效率两个方面。泡沫流体同时具有这两种特性。泡沫驱是利用各种气体（包括N2气、天然气或其他气体）与泡沫剂混合形成泡沫作为驱替介质的驱替方法，泡沫具有选择性封堵、堵水不堵油、堵高不堵低的特性，泡沫的这些特点已经被从事泡沫驱研究的技术人员及管理者普遍认可。泡沫的特点使泡沫驱油技术在油田开发中拥有巨大的发展前景。泡沫作为驱替过程的流度控制液，能改善流度比，防止水驱中的窜流、指进或水的锥进，扩大水驱和气驱波及程度，提高采收率；作为蒸汽吞吐和蒸汽驱的调剖液，能封堵蒸汽汽窜通道，防止气藏漏气及注气中的串槽和指进，调整油层吸汽剖面，提高蒸汽波及系数；作为选择性封堵剂，能选择性封堵高渗通道，降低高渗区的载流量而不破坏低渗区。1.1提高波及系数气体及泡沫剂溶液形成的泡沫视黏度比组成它的单纯泡沫剂溶液及气体的黏度高得多，泡沫在非均质多孔介质运移时，首先进入渗透率大的孔道，根据贾敏效应的叠加原理，随泡沫注入量增多，流动阻力逐步增大，注入压力增高，迫使泡沫进入更多低渗透小孔道中驱油，由于泡沫的视黏度具有剪切变小的性质，在高渗条带的黏度大于低渗条带，且由于油藏的低渗区残余油饱和度较高，泡沫易破灭，封堵能力低，因此，泡沫在油藏中能较为均匀的向前推进，最终导致泡沫波及效率扩大。泡沫驱相对水驱，大大改善了油层非均质的影响，可克服注水易舌进、指进的问题，使驱动趋于均匀，从而提高了波及系数。1.2提高洗油效率在油层中油与岩石表面的黏附功，可用下式表示W黏附=os（1+cos）（1）泡沫含有表面活性物质，它具有降低油水界面张力os、增大原油与岩石表面润湿角的作用，因此注入泡沫后，黏附功将大大降低，油易被驱走，洗油效率提高。2泡沫驱国内外发展历史文献记载1956年Fried首次对泡沫驱油开展了研究，1958年，Bond等人发表了世界上第1份泡沫驱油的专利，第1个文献记载的泡沫矿场试验案例是1964年10月至1967年3月美国联合石油公司在伊利诺斯州Siggins油田进行的，取得了良好的效果，泡沫试验区的水油比从15%降到12%。水的流度降低了约70%，注入井的吸水剖面得到了显著的改善。1994年，英国和挪威在北海油田的3个试验区对泡沫进行了为期4年的试验研究，研究了泡沫对高GOR生产井锥进和指进的改善作用。泡沫试验区的试验表明，泡沫能有效地延迟气体锥进并成功减少油井的产气量［5］。近几年国外泡沫驱的研究受石油价格波动及国家政策的影响，主要集中在室内机理及相关因素研究，现场报道较少。相比较而言，国内泡沫驱研究从室内到现场更加丰富，并且取得了较好的效果，但由于泡沫驱的复杂性，尽管室内研究报道，驱油机理清楚，物模效果好，多个现场试验也取得了较好的试验效果，由于成本及其他因素的影响，总体效益并不理想，截止到目前，除了高温泡沫剂在稠油蒸汽吞吐及蒸汽驱过程中作为流度控制剂已经工业化外，世界范围内还没有真正意义上的泡沫驱推广生产。我国1965年在玉门老君庙油田开展了国内第1个泡沫驱试验。注泡沫后见到了一定效果，但生产状况不理想。克拉玛依油田于1971年5月进行泡沫驱现场试验。注入泡沫后，一方面吸水剖面得到了调整，另一方面，改善了平面指进状况。试验有效期达27月之久，产油量上升了一半，综合含水下降了一半，取得了良好的试验效果。百色油田于1996年在砂岩油藏上进行了空气泡沫驱油实验，收到了良好的控水增油和提高采收率的效果，试验区块含水率下降，产液量、产油量明显上升，累计增油1945t，投入产出比为1:3.89［6］。1997年，大庆油田在萨北油田北二区东部的南端进行泡沫复合驱试验，试验区面积0.125km2，渗透率335mD，地质储量12.02×104t，注采井距176m，之前曾进行过注气试验，到注泡沫复合体系时，综合含水为97.2%，累计采出程度高达43.8%。大庆油田的泡沫复合驱由碱、表面活性剂、聚合物组成，注入气体为天然气。试验后，注入井注入压力上升，吸水指数下降。注入压力由水驱时的7.0MPa，上升到注液14.0MPa，注气18.8MPa。受效高峰时，中心井北2-丁6-70井含水由见效前的96.2%下降到最低时的50.7%，累计增油10508t，阶段采出程度18.6%，累计采出程度62.4%；中心井北2-丁6-71井含水由见效前的98.3％下降到最低时的45.1%。累计增油13561t，阶段采出程度24.1%，累计采出程度67.9%。试验区综合含水下降10.3%，日增产原油40t，日产液下降222t，吸液剖面和产液剖面明显改善，中心井采收率提高23%［7］。1999年辽河油田在锦90断块兴1组开展了氮气+热水+发泡剂非混相驱现场试验取得较好的效96石油钻采工艺2013年3月（第35卷）第２期果，试验位于锦90断块中部，地层温度50℃，地质储量259×104t，9口注水井，46口采油井。设计注入0.2PV非混相段塞，氮气与化学剂混注段塞为注10d停10d的小段塞方式。水连续注入，化学剂浓度0.3%，平均注入流体速度180m3/d，2005年7月，扩大试验区扩大到注入井13口，气液比0.8，化学剂浓度1.5%，累注水142×104m3，累注氮气2798×104m3，累注化学剂11208t；开井67口，日产油157t，综合含水87.7%，注入压力由6MPa，上升到9~10MPa。累产油31×104t（原9井组产油27×104t），阶段采出程度7.31%（原9井组为10.5%），累计采出程度51.93%（原9井组52.7%）［8］。胜利油田于2003年5月在孤岛中28-8井注入强化泡沫进行驱油试验，设计注入周期为180d，分为前置段塞及主段塞2部分。注入泡沫段塞后，44层的相对吸水量由6.08%提高到41.13%，而42层的相对吸水量由92.56%下降到58.14%，层间吸水状况得到有效改善，窜聚现象得到有效控制，29-3井含水下降50%。整个井区综合含下降4.4%，日产油量增加67t，强化泡沫驱试验取得了较好的效果。3泡沫驱存在的问题目前泡沫驱油技术受到广泛的关注，近几年国内多个油田及研究院所相继开展泡沫驱研究及现场试验，从国家层面上，通过重大专项及863课题进行支持，对于泡沫驱在油田的应用持肯定的态度，对于泡沫选择性封堵及大幅度提高水驱后剩余油采收率形成了较为统一的观点，现场试验也取得了较好的效果，普遍见到降低生产井含水、提高原油产量的效果，采收率也有较大幅度的提高。但从已经报道取得较好现场效果的油田的后续推广来看，都不尽人意，推广的力度较小，还没有形成规模性推广，分析原因主要有以下几点。（1）泡沫驱的适用条件确定：目前尚未建立起泡沫驱的系统标准。泡沫驱注入参数，例如：注入方式、注入速度、表面活性剂的浓度等重要的施工参数还未形成一套行之有效的标准，注入方式、注入段塞大小等参数还有进一步研究的空间。（2）目前相关的室内及矿场试验报道，主要报道了泡沫驱有利的数据，对于泡沫驱存在的弱点及问题，研究不多，甚至采取回避的方法，致使在实施过程中暴露出许多问题，影响了泡沫驱的效果及推广。（3）虽然泡沫驱具有选择性封堵，堵水不堵油的优点，但是泡沫的稳定性差、遇油消泡、有效期短、注氮成本高、注氮设备复杂、驱油效率低于聚合物、产出液乳化较为严重的特性没有受到足够的重视及