泡沫流体应用技术介绍

泡沫流体在油气田开发中的应用中国石油大学（华东）泡沫流体研究中心中国石油大学泡沫流体研究中心所在的油气田开发工程学科为国家重点学科，目前有教授1人，副教授3人，博士7人，硕士10人，形成了合理的科研梯队。中心主要从事以下几个方面的研究工作：★泡沫流体冲砂洗井及作业技术（国际先进、省科技进步三等奖）★泡沫酸化技术（国际先进、中国石化协会科技进步三等奖）★常规酸化后泡沫排酸技术★泡沫流体混排储层改造技术★低压井泡沫流体诱喷技术★水平井泡沫酸洗技术★蒸汽吞吐井氮气泡沫调剖技术前沿技术：★泡沫携砾石充填技术★泡沫压裂技术★泡沫流体研究中心的泡沫流体系列增产技术已在中国石化胜利油田、中石油冀东油田以及华东分公司采油厂等现场得以广泛应用，产生了巨大的经济效益和社会效益，中国石化报、中国石油报、胜利日报等媒体均进行了相关报道。2003年4月7日《胜利日报》头版刊登“低密度泡沫压井液海上油井施工获得成功”的报道2004年3月24日《中国石化报》第三版刊登“低密度氮气泡沫流体技术海上油井显威”的报道泡沫流体的基本特性密度低且方便调节，减少漏失和污染；粘度高，低摩阻，携砂能力强；低滤失，对地层污染小；泡沫在孔隙介质中具有很高视粘度，调剖能力强，且具有剪切变稀的特性，封堵能力随渗透率的增大而增大；泡沫“遇水稳定、遇油消泡”，在含油介质中稳定性变差，渗流阻力随含油饱和度的升高而降低；压缩系数大，助排性能好。一、泡沫冲砂、洗井及修井在常规流体冲砂、洗井及修井过程中，由于入井液的漏失及滤失，往往会对油气产层造成一定的污染，影响作业后的产能，对于一些漏失严重井，甚至不能建立正常的洗井循环。使用泡沫流体可以有效地解决上述问题。泡沫流体冲砂、洗井及修井主要有以下优点：泡沫密度低，可实现低压或负压循环，以免漏失；泡沫粘度高，滤失量少，液相成分低，可大大减少对产层的伤害；泡沫的悬浮能力强，可以把井底和油、套管壁上的固体颗粒或其它赃物带出；可以诱导近井地带赃物外排，以解除产层堵塞，同时还可以诱导油流。泡沫冲砂洗井设计软件油井地层基本参数泡沫冲砂施工设计井口施工参数泡沫冲砂、洗井及修井应用实例泡沫冲砂、洗井及修井技术在胜利油田东辛、桩西、开发中心等采油厂以及中石油冀东油田进行了广泛应用，累计应用100多井次，应用效果显著。以高104-5平60井为例，该井水平段长1080米，由于地层漏失严重，不能有效的建立压力平衡，未见地层有返液，先后有哈利伯顿、BJ等国外公司进行冲砂作业均未取得成功。后采用我公司泡沫流体冲砂，很快建立循环顺利完成施工。在冲砂初期取样结果显示，180g水含40g砂，充分显示了泡沫液较强的携砂能力，同时泡沫流体冲砂大大减少了地层的污染。中海油BZ25-1平台泡沫流体洗井应用实例2005年BZ25-1、SZ36-1平台共实施氮气泡沫洗井32井次，原采用柴油浸泡后地热水洗井，地热水漏失量大，造成产能恢复期过长，采用低密度氮气泡沫流体洗井工艺后，不用柴油浸泡，利用泡沫流体的低密度特性以及良好洗油能力，即可完成正常洗井作业，同时减少了地热水漏失，大大缩短了产能恢复期。1地层水B3336%40%512177812地层水D15%4%818265853地层水D1835%47.30%621276664地层水D60.50%8.50%516215595地层水D2815%15.90%917266196地层水D5h0.20%3.60%812206097地层水D20.20%0.80%3710205.753208氮气泡沫D140.20%6.60%3691401929氮气泡沫D1625.00%23.662834234210地层水E119.60%26011地层水E123.00%270标记为黄色的区域位实际排出量。氮气泡沫压井在D14、D16井的试用已有初步成效。和地层水压井方式相比，地层的漏失量大幅减小，这两口井换泵后含水恢复期以缩短至8~9天，而其他井的含水恢复期在20天左右。详细情况请查附件。现含水压井方式No.Well原含水漏失统计排水天数恢复天数总恢复期二、泡沫酸酸化技术应用泡沫酸化技术就是在常规酸液体系中加入起泡剂和稳泡剂，通过泡沫发生器与气体混合，形成稳定的泡沫体系，同时兼有泡沫流体性质和酸化能力，泡沫酸酸化技术特别适用于多层非均质油层酸化、低压、低渗井酸化以及老井的重复酸化。与常规酸化相比，泡沫酸化主要有以下优点：泡沫本身具有选择性，可以使更多的酸液进入中低渗透层和油层；粘度大，低滤失，穿透能力强；由于结构及组分影响，泡沫酸本身具有良好的缓速效果；大量气相存在使泡沫酸化容易返排，对产层伤害少。泡沫酸酸化工艺在胜利油田、冀东油田、华东分局采油厂累计应用120多井次，并被冀东油田作为主要酸化工艺加以推广，取得了良好的应用效果。桩西采油厂桩121—2井泡沫酸酸化以桩121-2井为例，该井储层岩性为砂质白云岩，储层泥质含量较高，在生产过程中易产生颗粒运移堵塞。96年后实施三次酸化，日增油分别为14t、4t和3t，酸化效果一次比一次差，本次酸化前日产液4.7t，日产油1.6t，含水65%。液面1983m(目前掺水，不掺水时液面在2200m左右)，示功图显示供液不足。分析生产和储层资料认为具有酸化增油潜力，但如果采用常规酸化，酸液会沿着前三次溶蚀通道进入地层，降低酸化效果，本次酸化要获得较好的增油效果，必须提高低渗层的酸化效果。因此确定在该井实施泡沫酸酸化，利用泡沫液的分流特性，使酸液进入低渗层，同时利用泡沫酸缓速特性扩大酸化半径。施工过程中，主体酸部分采用泡沫酸，酸化后放喷过程中返排出大量残酸和固体颗粒，返排效果比常规酸化要好的多。施工后，日增油8.2t，增产效果明显。三、常规酸化后泡沫助排技术的应用常规酸化后，如果不能及时将残酸和反应物排出，将会生成二次沉淀，同时与悬浮在残酸中的一些不溶物质沉降堵塞地层孔道，影响酸化施工效果。泡沫流体排酸技术通过向井筒中注入低密度泡沫，将井筒液体排出。通过不断注入低密度泡沫液进行循环，逐步降低井筒流体的密度，减小井底压力，将地层中的残酸以及反应物排出，减少对地层的二次污染，达到提高酸化效果的目的，泡沫排酸同时又诱导油层近井地带泥浆及粉细砂大量排出，提高酸化效果。该技术在胜利油田、冀东油田等均有广泛应用，排酸效果明显，并且大大提高了单井产量。高104-5平106井常规酸化后泡沫排酸该井是冀东油田的一口新投水平井，投产初期生产效果不好，研究决定进行酸化，而邻井酸化后效果不好，分析认为是由于排酸不及时不彻底形成二次沉淀造成的，决定进行酸化后泡沫排酸，该井累计注酸88方，2008年4月21号下午3点半注酸完毕，反应4小时后采用低密度泡沫流体进行酸化后排酸。本次施工共计8.5小时，累计注泡沫约为115方，返出约180方，从旁边能闻到很大的酸味，说明从井里排出了大量的酸液。高104-5平106日生产曲线0102030405060日期2008-3-302008-4-22008-4-52008-4-82008-4-112008-4-142008-4-172008-4-202008-4-232008-4-262008-4-292008-5-22008-5-52008-5-82008-5-112008-5-142008-5-172008-5-202008-5-232008-5-262008-5-292008-6-1日产液日产油2008.4.21氮气泡沫排酸四、泡沫流体混排储层改造技术该技术针对油藏开发过程中油层出砂严重需要高压砾石充填防砂，而近井地带又存在堵塞污染，造成防砂效果差、防砂有效期短的问题，主要利用泡沫流体自身的特性，通过泡沫吞吐、循环混排，将近井地带砂粒连同泥浆污染物排出，然后通过高压充填填入理想粒径的石英砂，从而达到解除近井地带复合堵塞、提高砾石充填防砂效果、改善近井地带渗流状况的目的。泡沫混排储层改造技术主要用于两类油井，一类是生产过程中近井地带发生堵塞的老井，一类是即将投产的新井。老井主要用于解除有机、无机复合堵塞，提高防砂效果；新井主要用于解除钻井过程中的污染、完善射孔炮眼、改善近井地带渗流状况，提高砾石充填防砂效果。泡沫混排储层改造技术在胜利油田石油开发中心、冀东油田成功进行了应用，效果显著，从2005年10月至今累计应用320余井次。草104-20井泡沫混排储层改造草104-20井开采井段1215.0-1222.1米，原油粘度9558mpa.s。该井于2005年2月转周期注汽，正常生产至2005年10月供注不足，小管探砂面，无砂，判断细砂及粘土膨胀堵塞近井地带，研究决定拔绕解堵重防砂。2005.10.6拔绕后，普通混气水掏空1000米，放喷后回探砂面，结果未出砂，2005.10.12改用超负压泡沫混排工艺，混排过程中，泡沫携带出粉细砂约200升，回探砂面，埋部分油层，砂柱21米，冲返砂0.5m3，2005年11月注汽后生产213天，累油1000吨，累水746m3，平均日产4.69t/d，油汽比1.17，取得了理想的近井地带解堵效果。序号日期作业目的生产时间(天)累油(t)累水(t)平均日产(t/d)油汽比备注104.5.20-04.5.26绕防、注汽、新投2559583523.760.8205.2.28-05.3.8转周期、注汽1858474094.580.7供注不足305.10.24-05.11.7混排、重防砂、注汽21310007464.691.17406.6.18-06.6.24转周期、注汽31963973.100.1继续生产庙27-15井泡沫混排储层改造庙27-15井为冀东油田老爷庙的一口老井，开采层位馆陶组，该于1994年11月开始试油，先后三次压裂防砂，均因产液量低，不能正常生产。2007年9月先采用超负压泡沫混排工艺，解除近井地带污染堵塞，结合高压一次充填防砂工艺，措施后正常生产，累油4650吨，累水731吨，平均日产油14.35t/d，生产效果比投产初期还好。五、低压井泡沫流体诱喷技术永66侧28井为改层生产，打桥塞封堵下层水层，射开上层沙二6气层，保留沙二7油层，油气合采。射孔后不产气，分析为射孔后气层堵塞，2006年1月19日采用低泡沫流体诱喷。施工后，该井套压10MPa，油压4.5MPa，日产油15m3，日产气1200m3，自喷生产正常，取得了明显的增产效果。泡沫流体诱喷技术既可用于产水气井，也可用于油气合采井，其基本原理是利用泡沫将井底积液排出，恢复自喷生产。六、水平井泡沫酸洗技术水平井的常规酸洗由于油层的非均质性，常见问题是布酸不均匀，酸洗不彻底，又由于地层能量的限制酸洗过程中形成的产物不能彻底的排出，形成二次沉淀污染，对于油层漏失严重的井，酸液会沿高渗带进入油层深处达不到酸洗的目的。泡沫酸洗技术通过向井筒中注入低密度泡沫流体酸液，将井筒液体排出，然后通过不断注入低密度泡沫液封堵水平段的高渗带，达到均匀布酸的目的，利用泡沫流体的低密度特点，在井底形成负压差，诱导反应物及近井地带的泥浆和粉细砂大量排出，达到解堵的目的。该技术在胜利油田、冀东油田等均有广泛应用，酸洗效果明显，并且大大提高了单井产量。高104-5平102井位于高尚堡油区，2008年5月11日酸洗投产，到6月4日累计生产24天，累积产液2280方，产油75.6方，动液面在223米，目前生产正常。g104-5p102酸洗0102030405060708090100110120130140150160170180190200日期2008-5-132008-5-142008-5-152008-5-162008-5-172008-5-182008-5-192008-5-202008-5-212008-5-222008-5-232008-5-242008-5-252008-5-262008-5-272008-5-282008-5-292008-5-302008-5-312008-6-12008-6-22008-6-32008-6-4日产液日产油新投井氮气泡沫酸洗蒸汽吞吐是开采稠油油藏的一种行之有效的采油方法。但由于蒸汽流度、地层非