《泡沫驱机理》课件.ppt

1、1一、概述二、空气泡沫驱提高采收率机理三、空气泡沫驱现场应用实例四、总结2 目前，多数水驱油藏开发已进入中后期，含水率高、采出目前，多数水驱油藏开发已进入中后期，含水率高、采出程度高，加上油藏本身的非均质性，导致水窜严重，为了进一程度高，加上油藏本身的非均质性，导致水窜严重，为了进一步提高采收率，需要在油层内采取封堵调剖技术措施。步提高采收率，需要在油层内采取封堵调剖技术措施。空气泡沫驱提高采收率技术将空气驱和泡沫驱有机结合起空气泡沫驱提高采收率技术将空气驱和泡沫驱有机结合起来，具有调剖和驱油的双重作用。而且空气来源广、成本低廉，来，具有调剖和驱油的双重作用。而且空气来源广、成本低廉，近几年来

2、受到广泛关注，几个油田还进行了小规模的现场试验，近几年来受到广泛关注，几个油田还进行了小规模的现场试验，并取得了很好的开采效果。特别是把注空气和注空气泡沫相结并取得了很好的开采效果。特别是把注空气和注空气泡沫相结合，更扩大了注空气开采技术的应用范围，对于水驱油藏中后合，更扩大了注空气开采技术的应用范围，对于水驱油藏中后期提高采收率具有应用潜力。期提高采收率具有应用潜力。一、概述一、概述31.1.泡沫的物理特性泡沫的物理特性二、空气泡沫驱提高采收率机理二、空气泡沫驱提高采收率机理泡沫：泡沫：是指由不溶性或微溶性气体分散于液体中形成的分散物是指由不溶性或微溶性气体分散于液体中形成的分散物系。由液体

3、薄膜包围着的气体形成了单个的气泡，而泡沫则是系。由液体薄膜包围着的气体形成了单个的气泡，而泡沫则是气泡的聚集物，其中气体是分散相气泡的聚集物，其中气体是分散相(不连续相不连续相)，液体是分散介，液体是分散介质质(连续相连续相)。两相泡沫通常由起泡剂、稳定剂及气体、淡水组成的起泡两相泡沫通常由起泡剂、稳定剂及气体、淡水组成的起泡液形成。起泡剂多为表面活性剂，气相有空气、天然气、氮气液形成。起泡剂多为表面活性剂，气相有空气、天然气、氮气和二氧化碳等。和二氧化碳等。42.2.泡沫在多孔介质中的形成与破灭机理泡沫在多孔介质中的形成与破灭机理n泡沫的形成机理：泡沫的形成机理：滞后分离滞后分离颈缩突变颈缩

4、突变薄膜分断薄膜分断n泡沫的聚并机理：泡沫的聚并机理：毛细管吸入毛细管吸入气体扩散气体扩散n泡沫的破灭机理：泡沫的破灭机理：油滴作用油滴作用气体扩散气体扩散液膜滞后机理示意图液膜滞后机理示意图缩颈分离机理示意图缩颈分离机理示意图薄膜分断机理示意图薄膜分断机理示意图51 1）封堵调剖作用：）封堵调剖作用：当泡沫进入地层时，先进入高渗透层，由于当泡沫进入地层时，先进入高渗透层，由于贾敏效应，流动阻力将逐渐增加，所以随着注入压力的变大，贾敏效应，流动阻力将逐渐增加，所以随着注入压力的变大，泡沫可依次进入低渗透层，提高波及系数。同时，泡沫中的气泡沫可依次进入低渗透层，提高波及系数。同时，泡沫中的气泡形

5、状是可变的，因而可以进入和填塞各种结构的孔隙，把不泡形状是可变的，因而可以进入和填塞各种结构的孔隙，把不连续的残余油驱出，从而提高微观波及效率；连续的残余油驱出，从而提高微观波及效率；2 2）提高驱油效率：）提高驱油效率：发泡剂本身是一种表面活性剂，能大幅度降发泡剂本身是一种表面活性剂，能大幅度降低油水界面张力，增加油对岩石表面的润湿角，有利于提高驱低油水界面张力，增加油对岩石表面的润湿角，有利于提高驱油效率；油效率；3 3、提高油层能量：、提高油层能量：注入的气体能够补充地层能量，提高油层油注入的气体能够补充地层能量，提高油层油层压力。层压力。3.3.泡沫驱提高采收率机理泡沫驱提高采收率机理

6、1）空气泡沫封堵能力）空气泡沫封堵能力 泡沫在多孔介质中的封堵能力是泡沫体系能否应用于泡沫泡沫在多孔介质中的封堵能力是泡沫体系能否应用于泡沫驱油的关键因素，泡沫封堵能力的大小是评价泡沫体系优劣的驱油的关键因素，泡沫封堵能力的大小是评价泡沫体系优劣的关键指标。关键指标。6泡沫的阻力因子：是泡沫体系在岩心运移达到平衡时，岩心两端所建立的压差与单纯注水时的压差之比值，是泡沫封堵能力的重要指标。实验条件：压力实验条件：压力5.2MPa，温度，温度90，渗透率，渗透率500600毫达西毫达西7泡沫的阻力因子：含油饱和度的变化泡沫的阻力因子：含油饱和度的变化实验条件：压力实验条件：压力5.2MPa，温度，

7、温度90，渗透率，渗透率500600毫达西毫达西泡沫的阻力因子：气液比的变化泡沫的阻力因子：气液比的变化9实验条件：常温，回压5.0MPa，未添加稳泡剂（聚合物）泡沫的阻力因子：渗透率的影响泡沫的阻力因子：渗透率的影响压力对阻力因子的影响压力对阻力因子的影响10泡沫的阻力因子：温度、压力的影响泡沫的阻力因子：温度、压力的影响压力9.0MP压力5.2MP温度90温度60112）空气泡沫驱提高驱油效率）空气泡沫驱提高驱油效率12（温度（温度90，压力，压力10MPa，小尺寸模型，小尺寸模型25600）小尺寸均质模型：注入孔隙体积倍数和驱油效率的关系曲线小尺寸均质模型：注入孔隙体积倍数和驱油效率的关

8、系曲线 水驱采收率水驱采收率38.9%最终采收率最终采收率达到达到60.3%提高采收率提高采收率达到达到21.4%13（温度（温度90，压力，压力10MPa，小尺寸模型，小尺寸模型25600）非均质模型：注入孔隙体积倍数和驱油效率的关系曲线非均质模型：注入孔隙体积倍数和驱油效率的关系曲线 水驱采收率38.2%最终采收率61.8%提高采收率23.7%注入泡沫0.5PV 泡沫具有流度控制作用泡沫具有流度控制作用 其主要表现是降低注入流体的流度，改善流度比，降低流体的相对其主要表现是降低注入流体的流度，改善流度比，降低流体的相对渗透率，延缓注入流体的突破时间，封堵高渗层的大孔道，改变渗透率，延缓注入

9、流体的突破时间，封堵高渗层的大孔道，改变液流的方向，较好地实现封堵作用液流的方向，较好地实现封堵作用提高驱油效率提高驱油效率 在注入空气泡沫后，注入压差明显提高，能够有效地提高驱替效在注入空气泡沫后，注入压差明显提高，能够有效地提高驱替效率和波及系数。根据室内实验结果，空气泡沫在水驱的结果上能率和波及系数。根据室内实验结果，空气泡沫在水驱的结果上能使驱油效率提高使驱油效率提高16%16%24%24%。143 3）空气泡沫驱主要认识）空气泡沫驱主要认识151.1.广西白色油田灰岩油藏空气泡沫驱广西白色油田灰岩油藏空气泡沫驱三、空气泡沫驱现场应用实例三、空气泡沫驱现场应用实例16 上法油田百4块1

10、988年投入弹性开发。油藏开采初期，油井具有一定的自喷生产能力，单井稳定产量7080t/d，采油速度保持在2.5%以上。由于注水水窜无法进行水驱，注水井于95年全部停注。注泡沫前（96年9月）可采储量采出程度为79.4%，综合含水87.1%。地层压力已接近枯竭（2.5MPa)。百色油田试验至今，经历了4个阶段：1、19962000年纯空气泡沫驱阶段；2、20012003年空气-泡沫段塞驱阶段；3、20032004年泡沫辅助-空气驱阶段；4、2004年泡沫辅助-混气水驱试验阶段。17l油藏能量得到一定的恢复，地层压力上升油藏能量得到一定的恢复，地层压力上升l油井产液量上升，含水下降，产油量大幅度

11、提高油井产液量上升，含水下降，产油量大幅度提高p空气泡沫驱试验生产效果空气泡沫驱试验生产效果l1996年年9月月2004年年8月在百月在百4块块5口井上累计注入空气泡沫口井上累计注入空气泡沫/空气空气31井次井次l累计注入泡沫液累计注入泡沫液3.43104m3，空气，空气843104m3，累计增油，累计增油1.48104t。l累计投入产出比约累计投入产出比约1：4.49。18注泡沫注泡沫p空气泡沫驱试验生产效果空气泡沫驱试验生产效果19空气空气-泡沫段泡沫段塞塞20百色油田百百色油田百4 4块油井套管气分析表块油井套管气分析表 H2O2N2CH4CO2等丙烷以上法82005.2.1700.83

12、6.6456.048.2422.25法3-62005.2.1701.1110.5158.857.8421.72001.3.901.034.9393.560.40.082005.2.701.7473.5310.89.124.812005.2.1702.4966.3819.95.725.52001.3.901.8966.5118.134.928.552005.2.701.5255.6422.927.8612.062005.2.1702.495224.666.8713.98百4-6百4-13上法油田溶解气施工中施工中井号监测日期组成（%）备注空气与地下原油发生低温氧化反应（空气与地下原油发生低温氧化

13、反应（LTO），产出气含氧量），产出气含氧量低于低于2.5%。21项项目目 数数值值 项项目目 数数值值 面面积积 1 1.0 0(k km m2 2)地地质质储储量量 1 10 04 4(1 10 04 4t t)平平均均中中深深 8 87 70 0m m 油油藏藏原原始始压压力力 8 8.6 6(M MP Pa a)平平均均有有效效厚厚度度 9 9.3 3m m 饱饱和和压压力力 4 4.8 8(M MP Pa a)平平均均有有效效孔孔隙隙度度 1 19 9%原原始始油油气气比比 2 28 8.9 9 m m3 3/m m3 3 平平均均渗渗透透率率 7 72 2(1 10 0-3 3m

14、m2 2)原原油油密密度度 0 0.8 86 63 3(g g/c cm m3 3)原原始始含含油油饱饱和和度度 7 73 3%地地下下原原油油粘粘度度 5 5.9 91 1(m mP Pa as s)地地层层温温度度 4 49 9.5 5 地地层层水水型型 N Na aH HC CO O3 3 2.2.广西子寅油田砂岩油藏空气泡沫驱广西子寅油田砂岩油藏空气泡沫驱220246810121419851986198719881989199019911992199319941995199619971998199920002001200220032004年年 度度产产液液、产产油油（104t)0102

15、030405060708090100含含水水（%）年 产 油年 产 水综 合 含 水1 1）试验区开发状况）试验区开发状况 仑16块历年开采状况图 随着采出程度的提高随着采出程度的提高,含水不断上升，产油量不断下降含水不断上升，产油量不断下降 232）注入方式：泡沫辅助空气）注入方式：泡沫辅助空气-水交替注入水交替注入(WAG)0204060801001201401601802005月12日5月19日5月26日6月2日6月9日6月16日6月23日6月30日7月7日7月14日7月21日7月28日8月4日8月11日8月18日8月25日时间(月.日)日注泡沫(m3),日注空气(100m3)-10-5

16、051015注入压力(MPa)注水(泡沫)注空气注入压力注清水水-空气交替注入仑仑16-7井注泡沫、空气井注泡沫、空气-水、清水施工曲线水、清水施工曲线24仑仑16-9井注泡沫、空气井注泡沫、空气-水交替注入施工曲线水交替注入施工曲线 0.020.040.060.080.0100.0120.010月25日10月27日10月29日10月31日11月2日11月4日11月6日11月8日11月10日11月12日11月14日11月16日11月18日11月20日11月22日11月24日11月26日11月28日11月30日12月2日12月4日12月6日12月8日12月10日12月12日12月14日12月16

17、日12月18日12月20日12月22日12月24日12月26日12月28日12月30日时间(月.日)日注泡沫(m3),日注空气(100m3)-10-505101520注入压力(MPa)注水(泡沫)注空气注入压力253 3）现场试验效果及分析）现场试验效果及分析泡沫辅助气泡沫辅助气-水交替注入方式，能减慢气窜速度，试验井组水交替注入方式，能减慢气窜速度，试验井组未出现气窜现象；未出现气窜现象；泡沫辅助气泡沫辅助气-水交替注入先导试验年累计增油水交替注入先导试验年累计增油509.6t,509.6t,投入产投入产出比出比1:3.541:3.54;仑仑16块油藏温度低于块油藏温度低于50，注入空气与地

18、下剩余油同样可以，注入空气与地下剩余油同样可以发生低温氧化（发生低温氧化（LTO），产出气氧含量在），产出气氧含量在2.6%以内；以内；泡沫辅助气泡沫辅助气-水交替方式能增加原油产油、降低含水率，最水交替方式能增加原油产油、降低含水率，最终采收率可提高终采收率可提高5-8%。2601234511月1日12月1日12月31日1月30日2月29日3月30日4月29日5月29日6月28日7月28日8月27日9月26日10月26日11月25日12月25日时 间(年 月 日)日产油(t)-6 0-4 0-2 002 04 06 08 01 0 0日产液(t)、含水(%)产 油(t/d)产 液(t/d)含

19、 水(%)洗 井仑 1 6-7 井注 混 气 水井 组 水井 停 注正 常注 水仑仑16-17井采油曲线井采油曲线产油由产油由0.8t/d上升到最高时的上升到最高时的3t/d以上，至以上，至2004年年12月月16日开日开始失效，有效期始失效，有效期203天，累计增油天，累计增油174.8t。27仑仑16-12井采油曲线井采油曲线日产油由日产油由0.6t上升到上升到1.8t左右，累计增油左右，累计增油165.7t。01234567891 01 11 212月1日12月31日1月30日2月29日3月30日4月29日5月29日6月28日7月28日8月27日9月26日10月26日11月25日12月2

20、5日时 间(年 月 日)日产油(t)6 0.06 5.07 0.07 5.08 0.08 5.09 0.09 5.01 0 0.0日产液(t)、含水(%)产 液(t/d)产 油(t/d)含 水(%)1 6-7 井 注 混气 水,1 6-3 9井 恢 复 注 水井 组 水井 停 注正 常注 水仑 1 6-9 井注 混 气 水东 区 全 面恢 复 注 水恢 复 注 水仑 1 6-3 9井 1 0 月 1 2停 注28井号井号监测日期监测日期组成（组成（%）备注备注H H2 2O O2 2N N2 2CHCH4 4COCO2 2等等C+C+仑仑16-1716-172004.6.92004.6.90.

21、00.00.540.5453.253.242.7142.711.541.542.02.0施工中施工中2004.7.282004.7.280.00.00.480.4822.922.954.2154.215.985.9816.416.4施工后施工后2004.9.132004.9.130.01.041.0420.920.961.3461.344.694.6912.012.02004.11.182004.11.180.00.710.7131.131.151.4351.435.665.6611.1111.11仑仑16-3516-352004.6.92004.6.90.02.602.6017.017.07

22、2.8572.852.182.185.45.4施工中施工中2004.7.282004.7.280.00.240.2414.814.873.6173.613.433.437.97.9施工后施工后2004.9.132004.9.130.01.191.197.917.9178.0478.043.643.649.229.222004.11.182004.11.180.00.710.7117.017.070.8670.862.882.888.548.54仑仑16-3616-362004.9.132004.9.130.01.491.498.488.4878.3778.376.486.485.155.15施

23、工后施工后仑仑16-1216-122004.9.132004.9.130.00.010.011.411.4171.9871.989.849.8416.7616.76施工后施工后2004.10.112004.10.110.02.092.098.748.7463.7663.769.299.2916.1216.122004.11.182004.11.180.00.480.482.352.3573.6273.628.938.9314.6214.62监测数据说明监测数据说明：产出气体中氧的含量很低，大大低于可燃性气体含氧量安产出气体中氧的含量很低，大大低于可燃性气体含氧量安全限值（全限值（10%11%）

24、，与室内模拟试验数据相吻合，产出油井安全可靠。），与室内模拟试验数据相吻合，产出油井安全可靠。从从1996年使用空气驱油试验至今年使用空气驱油试验至今31井次，无发生安全事故。井次，无发生安全事故。29油藏埋深：油藏埋深：2150m原始地层压力：原始地层压力：23MPa，饱和压力：饱和压力：7.69MPa油层渗透率：油层渗透率：235.510-3m2，孔隙度：孔隙度：21%渗透率变异系数渗透率变异系数0.86油藏温度油藏温度84-89地面原油粘度：地面原油粘度：43.171mPa.s地面原油密度：地面原油密度：0.872g/cm3地层水矿化度：地层水矿化度：20.16104mg/L原始油气比：

25、原始油气比：43.99m3/t原油地质储量原油地质储量1046104t3.3.中原油田胡中原油田胡1212块空气泡沫驱块空气泡沫驱油藏特点：油藏特点：1、高温：、高温：84-892、高盐：、高盐：20.16104mg/L3、非均质性严重：变异系数、非均质性严重：变异系数0.864、高含水：综合含水、高含水：综合含水97.54%30l空气泡沫注入井：空气泡沫注入井：4 4口口l生产井：生产井：1010口口l注水井：注水井：2 2口口试验区试验区注采井网：注采井网：试验区：试验区：通过对通过对胡胡12块块油藏精细描述，剩余油分布，地层能量状况等研油藏精细描述，剩余油分布，地层能量状况等研究，究，确

26、定沙三中确定沙三中86-8层系为矿场试验区层系为矿场试验区 试验区含油面积试验区含油面积1.1Km2，地质储量，地质储量112104t，累产油，累产油27.6104t，剩余可采储量剩余可采储量9.36104t，采出程度采出程度24.8%。31250型阀型阀蝶蝶型阀型阀450型阀型阀压力表压力表单流阀单流阀配水间配水间活塞泵活塞泵配液池配液池2配液池配液池1空气压缩机空气压缩机专用变压器专用变压器32人工井底人工井底Y221-115封隔器封隔器腐蚀监测环腐蚀监测环腐蚀监测环腐蚀监测环喇叭口喇叭口腐蚀监测环腐蚀监测环33集输流程集输流程n集输集输：单井、单罐、计量、集输单井、单罐、计量、集输n放空

27、放空：产出气放空产出气放空n井口井口：偏心井口偏心井口和取样装置和取样装置n供电供电：保温、集输泵保温、集输泵油井油井4040方高架敞口方方高架敞口方罐罐 输油泵输油泵 计量装置计量装置计量站原进站管线原进站管线76mm76mm4.5mm4.5mm34注入方式：注入方式：设计与注入设计与注入N N个段塞交替注入个段塞交替注入后置段塞后置段塞前置段塞前置段塞泡泡沫沫空空气气空气泡沫：空气泡沫：0.1PV 气液比：气液比：1.2：1 泡泡沫沫空空气气泡泡沫沫空空气气35l空压机可以满足现场试验要求：空压机可以满足现场试验要求：试验选用的空压机额定压力试验选用的空压机额定压力40MPa40MPa，注

28、泡沫压力，注泡沫压力23.123.127.9MPa27.9MPa1 1）注入井动态分析）注入井动态分析36l压降、吸水指示曲线压降、吸水指示曲线：对比注前、注后吸水指示曲线和压降对比注前、注后吸水指示曲线和压降曲线变化，表明注入空气泡沫后地层能量提高曲线变化，表明注入空气泡沫后地层能量提高37l胡胡12-152井注水压力由空气泡沫调驱前井注水压力由空气泡沫调驱前11.5 MPa上升到上升到20.8 MPa，上升了，上升了9.3 MPal生产井连续进行产出气监测，直到该井组试验结束都未检测生产井连续进行产出气监测，直到该井组试验结束都未检测出氧气，其中出氧气，其中1232井连续几天产出气氮气含量

29、高达井连续几天产出气氮气含量高达40%，说明空气未吐破或氧气被消耗掉了。说明空气未吐破或氧气被消耗掉了。l生产井在试验一个月后开始见效，产油量由生产井在试验一个月后开始见效，产油量由7.65t/d上升到上升到18.6t/d，含水由，含水由96.6%下降到下降到89%。38产出气组份变化：产出气组份变化：累注空气累注空气32032010104 4NmNm3 3后，后，胡胡12-3212-32井等井等3 3口井口井氧气组份浓度均在氧气组份浓度均在1 1%以内以内，其余油其余油井为零，井为零，表明空气与原油发生氧化表明空气与原油发生氧化反应反应2 2）采油井动态分析）采油井动态分析39产出水相产出水

30、相Cl-离子：离子：注空气泡沫后，油井产出水的离子浓度发注空气泡沫后，油井产出水的离子浓度发生变化，生变化，Cl-离子浓度增大，离子浓度增大，表明波及体积有所增大表明波及体积有所增大40产液剖面：产液剖面：产液剖面得到了改善，表明高渗层得到了有效封堵产液剖面得到了改善，表明高渗层得到了有效封堵胡胡12-32井：井：试验前试验前86、87为为95.28%、4.72%；试验后为；试验后为75.42%、24.58%胡胡12-36井：井：试验前试验前86、87为为7.84%、92.16%；试验后为；试验后为17.5%、82.5%41试验区阶段自然递减和产油曲线试验区阶段自然递减和产油曲线 试验区水驱特

31、征曲线试验区水驱特征曲线 3 3）试验效果）试验效果l开发效果：开发效果：截至截至20092009年底，累计增油年底，累计增油4400t4400t，综合含水由，综合含水由96.296.2降至降至90.9%90.9%。可采储量增加可采储量增加4.444.4410104 4t t，预计预计采收率提高采收率提高8%8%；阶段递减阶段递减由由26.04%26.04%下降至目前下降至目前2.16%2.16%。424344四、结论四、结论l空气泡沫驱能够提高高温、高盐、高含水非均质油藏的原油采空气泡沫驱能够提高高温、高盐、高含水非均质油藏的原油采收率收率预计在水驱基础上，提高预计在水驱基础上，提高8 8l

32、注空气泡沫安全可行，原油能够发生低温氧化反应注空气泡沫安全可行，原油能够发生低温氧化反应生产井产出气中氧气含量低于生产井产出气中氧气含量低于3 3，有少量，有少量COCO2 2l空气驱和空气泡沫驱注入压力比较高、排量大，注入设备是施空气驱和空气泡沫驱注入压力比较高、排量大，注入设备是施工成败的关键。工成败的关键。目前国产空气压缩机可以满足部分油田注空气和空气泡沫驱油试验的目前国产空气压缩机可以满足部分油田注空气和空气泡沫驱油试验的需要需要l初步形成了注入、集输流程；安全控制；监测配套工艺技术初步形成了注入、集输流程；安全控制；监测配套工艺技术l空气驱与空气泡沫驱技术适应范围较广空气驱与空气泡沫

33、驱技术适应范围较广既可用于低渗油藏既可用于低渗油藏,也可以用于高渗油藏也可以用于高渗油藏既可用于二次采油，也可以用于三次采油既可用于二次采油，也可以用于三次采油451 1、空气泡沫驱具有封堵调剖、提高驱油效率以及有效补充地层、空气泡沫驱具有封堵调剖、提高驱油效率以及有效补充地层能量的作用，因此能够降低油井含水率、提高采收率。能量的作用，因此能够降低油井含水率、提高采收率。2 2、由于气源（空气）丰富、价格低廉，使得空气、空气、由于气源（空气）丰富、价格低廉，使得空气、空气/泡沫驱泡沫驱有望成为低有望成为低/特低渗透油藏有效动用、高含水油藏进一步提高特低渗透油藏有效动用、高含水油藏进一步提高采收

34、率的有效技术。采收率的有效技术。3 3、需要加强注空气、空气泡沫驱油藏、需要加强注空气、空气泡沫驱油藏原油低温氧化特征原油低温氧化特征与与开发开发技术适应性技术适应性研究：（研究：（1 1）油藏深度、温度；（）油藏深度、温度；（2 2）原油性质）原油性质（粘度、原油组分、溶解气等）；（粘度、原油组分、溶解气等）；（3 3）含水率。）含水率。4 4、不同类型油藏注空气、空气泡沫驱、不同类型油藏注空气、空气泡沫驱开发方式开发方式优化研究：空气优化研究：空气驱、空气泡沫驱、泡沫段塞驱、气水交替（驱、空气泡沫驱、泡沫段塞驱、气水交替（WAGWAG）驱等。）驱等。5 5、进一步加强、进一步加强注空气安全性注空气安全性论证研究。论证研究。