氮?dú)馀菽霎a(chǎn)理論及應(yīng)用研究090820

中國石油大學(xué)泡沫流體研究中心東營匯聚豐石油科技有限公司氮?dú)馀菽霎a(chǎn)理論及應(yīng)用研究劉紅軍

電話-mail：precedeliu@匯報提綱泡沫流體研究中心簡介泡沫流體基本性質(zhì)及主要概念泡沫流體增產(chǎn)系列技術(shù)介紹結(jié)論及展望中國石油大學(xué)泡沫流體研究中心

中國石油大學(xué)泡沫流體研究中心所在的油氣田開發(fā)工程學(xué)科為國家重點(diǎn)學(xué)科，中心目前有教授1人，副教授3人，講師3人，博士7人，碩士10人，形成了合理的科研梯隊(duì)。2009年4月，與中海油服股份有限公司簽訂協(xié)議，共建泡沫流體聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。泡沫流體研究中心現(xiàn)有“油藏條件下多功能驅(qū)替模擬系統(tǒng)”一套，可以進(jìn)行進(jìn)行油藏條件下單管、雙管或非均質(zhì)巖心常規(guī)水驅(qū)、化學(xué)驅(qū)、泡沫驅(qū)實(shí)驗(yàn)，泡沫管流變與換熱測量等。中國石油大學(xué)泡沫流體研究中心中國石油大學(xué)泡沫流體研究中心1998年承擔(dān)勝利油田重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“泡沫沖砂技術(shù)研究”1999年山東省自然科學(xué)基金資助“泡沫流體流變性研究與應(yīng)用”2003年承擔(dān)中原油田重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“泡沫酸化技術(shù)研究”2005年承擔(dān)中海油服課題“海上油氣田氮?dú)馀菽瓡憾路至魉峄に嚰夹g(shù)”2006年承擔(dān)中石化總公司先導(dǎo)試驗(yàn)項(xiàng)目“氮?dú)馀菽徇x擇性酸化技術(shù)研究與應(yīng)用”，同年承擔(dān)勝利油田科技攻關(guān)項(xiàng)目“埕島油田氮?dú)馀菽{(diào)驅(qū)及適應(yīng)性研究”；2007年勝利油田將“氮?dú)馀菽霎a(chǎn)系列技術(shù)”列為重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，中國博士后科學(xué)基金“新型泡沫體系的開發(fā)與應(yīng)用”獲準(zhǔn)立項(xiàng)；山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“泡沫分流酸化機(jī)理研究”獲準(zhǔn)立項(xiàng)2008年國家自然科學(xué)基金“泡沫酸在多孔介質(zhì)中流動規(guī)律研究及過程模擬”和國家科技重大專項(xiàng)“多相泡沫體系提高采收率”獲準(zhǔn)立項(xiàng)。獲得資助情況獲獎及申請專利情況★泡沫流體沖砂洗井及作業(yè)技術(shù)（國際先進(jìn)、山東省科技進(jìn)步三等獎）★泡沫酸酸化技術(shù)（國際先進(jìn)、中國石化協(xié)會科技進(jìn)步三等獎）★氮?dú)馀菽l(fā)生系統(tǒng)的研制及其在油氣田開發(fā)中的應(yīng)用（國際領(lǐng)先、三）★泡沫酸選擇性酸化油層工藝技術(shù)研究（中國石化協(xié)會科技進(jìn)步二等獎）★泡沫泡沫系列增產(chǎn)技術(shù)研究及應(yīng)用（中國石化協(xié)會科技進(jìn)步一等獎）★水平井泡沫流體沖砂技術(shù)（國際先進(jìn)）★“泡沫發(fā)生器”國家知識產(chǎn)權(quán)局實(shí)用新型專利

★“低密度泡沫壓洗井技術(shù)”國家知識產(chǎn)權(quán)局實(shí)用新型專利★“泡沫負(fù)壓混排解堵方法”獲國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利

★“疏松砂巖油藏置換防砂方法”獲國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利

★“泡沫分流酸化技術(shù)”申請國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利

★“巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)中氣液比控制方法”申請國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利

匯報提綱泡沫流體研究中心簡介泡沫流體基本性質(zhì)及主要概念泡沫流體增產(chǎn)系列技術(shù)介紹結(jié)論及展望泡沫流體的形成起泡劑：表面活性劑，減小水的表面張力，形成穩(wěn)定的泡沫氣體：空氣、氮?dú)?、天然氣、二氧化碳等氣體起泡劑水溶液氣體充分混合泡沫地面or地下？泡沫流體基本性質(zhì)及主要概念泡沫流體的基本性質(zhì)（1）泡沫流體密度低且方便調(diào)節(jié)，井筒液柱壓力低，并且泡沫中氣體膨脹能為返排提供能量，適用于低壓井和漏失井。泡沫流體在井筒內(nèi)的壓力分布泡沫流體基本性質(zhì)泡沫流體的基本性質(zhì)（2）泡沫流體具有較高的表觀粘度，攜帶能力強(qiáng)，返排時可將固體顆粒和不溶物攜帶出井筒。砂粒沉降速度與泡沫特征值的關(guān)系

泡沫流體的懸浮能力是水或凍膠液的10～100倍。泡沫流體基本性質(zhì)表示什么單位？1E.5什么意思？泡沫流體的基本性質(zhì)（3）泡沫對地層滲透率有選擇性，堵大不堵小，即泡沫對高滲層具有較強(qiáng)的封堵作用，而對低滲層的封堵作用較弱。泡沫在高低滲巖心中的分流實(shí)驗(yàn)結(jié)果

泡沫流體基本性質(zhì)泡沫流體的基本性質(zhì)（4）泡沫對油水層有選擇性，泡沫遇油消泡，遇水穩(wěn)定，堵水層不堵油層，泡沫對水層具有較強(qiáng)的封堵作用。

泡沫在含水含油滲巖心中的分流實(shí)驗(yàn)結(jié)果

泡沫流體基本性質(zhì)匯報提綱泡沫流體研究中心簡介泡沫流體基本性質(zhì)及主要概念泡沫流體增產(chǎn)系列技術(shù)結(jié)論及展望泡沫流體增產(chǎn)系列技術(shù)提高油氣開發(fā)效率是國內(nèi)外油氣工業(yè)一直追求的目標(biāo)。隨著我國東部油田進(jìn)入開發(fā)的中后期，以及低壓、稠油等難開發(fā)油田比例的增加，采用常規(guī)開采手段往往不能對油氣田進(jìn)行有效的開發(fā)。

對于低壓、漏失、水敏地層，采用常規(guī)入井液進(jìn)行洗井、沖砂等作業(yè)時，漏失嚴(yán)重，甚至不能建立正常的洗井循環(huán)，造成地層污染，降低油井產(chǎn)能，影響到作業(yè)效果。另外，一些油藏非均質(zhì)性嚴(yán)重，層間、層內(nèi)矛盾突出，在酸化、注水、注汽等過程中，注入流體沿高滲層竄流嚴(yán)重，波及體積小，常規(guī)增產(chǎn)手段一般難以取得理想的效果。

泡沫流體增產(chǎn)系列技術(shù)泡沫流體在油氣田開發(fā)中的應(yīng)用涵蓋鉆井、固井、油氣井作業(yè)、增產(chǎn)措施、提高采收率等各個方面，隨著常規(guī)技術(shù)不能滿足作業(yè)要求的情況增多，如水平井、低壓地層、嚴(yán)重非均質(zhì)地層、疏松砂巖地層以及水敏性地層等，泡沫流體及其相關(guān)技術(shù)的研究與應(yīng)用將越來越多。泡沫流體沖砂洗井技術(shù)氮?dú)?泡沫)氣舉\排液\誘噴水平井泡沫酸洗技術(shù)泡沫分流酸化技術(shù)泡沫混排解堵技術(shù)泡沫驅(qū)油技術(shù)

蒸汽吞吐井氮?dú)馀菽{(diào)剖技術(shù)邊底水油藏氮?dú)馀菽厮夹g(shù)一、泡沫流體沖砂洗井技術(shù)

解決的問題：

在常規(guī)流體沖砂洗井過程中，低壓井中入井液的漏失，會對產(chǎn)層造成污染，甚至不能建立洗井循環(huán)，水平井的廣泛應(yīng)用使得這一問題更為突出。泡沫密度低，可實(shí)現(xiàn)低壓或負(fù)壓循環(huán)，減少漏失在井底建立負(fù)壓，誘導(dǎo)近井地帶污染物外排，解除產(chǎn)層堵塞泡沫攜砂能力強(qiáng)，可以把井底的固體顆?；蚱渌廴疚飵С雠菽黧w沖砂洗優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用情況：

該技術(shù)在勝利油田、冀東油田、中海油均有應(yīng)用，效果顯著，隨著油田進(jìn)入開發(fā)的中后期以及水平井的增多，其應(yīng)用規(guī)模也將進(jìn)一步擴(kuò)大。一、泡沫流體沖砂洗井技術(shù)

泡沫密度分布曲線注入壓力分布曲線注入整個井筒內(nèi)泡沫的密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水的密度和相同高度水柱的壓力，可以實(shí)現(xiàn)負(fù)壓作業(yè)，減輕沖砂液向地層的漏失一、泡沫流體沖砂洗井技術(shù)

泡沫和水?dāng)y砂性能的比較(0.3m/s)

水平井泡沫流體的攜砂性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水的攜砂性能，特別是在水平井段，泡沫攜砂具有顯著優(yōu)勢，這一點(diǎn)對以水平井沖砂極為有利。水平井冀東油田G104-5P69井水平段長1080米，由于地層漏失嚴(yán)重，不能有效的循環(huán)，先后進(jìn)行幾次沖砂作業(yè)均未取得成功。后采用泡沫流體沖砂，很快建立循環(huán)順利完成施工。水平井泡沫沖砂應(yīng)用實(shí)例水平井泡沫沖砂應(yīng)用實(shí)例冀東油田G104-5CP15井水平位移485.3m，投產(chǎn)初期日產(chǎn)油23.8t，2007.5.24日進(jìn)行連續(xù)油管泡沫沖砂，沖砂后產(chǎn)液量和產(chǎn)油量都有了提高。二、氮?dú)?泡沫)氣舉\排液\誘噴酸化液（殘酸）壓裂液壓井液井底積液泥漿各種入井液舉通井筒或降液到預(yù)定深度，實(shí)現(xiàn)誘噴的目的

與單純氣舉排液比較有以下優(yōu)點(diǎn)：◆低密度泡沫可以實(shí)現(xiàn)不動管柱作業(yè)。特別是針對深井不需采用氣舉閥或連續(xù)管，即可實(shí)現(xiàn)深井排液，啟動壓力低。◆泡沫流體攜帶性能好。泡沫有良好的攜液和攜砂性能。二、氮?dú)?泡沫)氣舉\排液\誘噴1、萊38斜109泡沫流體排酸萊38斜109油井，人工井底2664m，因地層污染堵塞，進(jìn)行酸化解堵，累計注酸28方，2005年7月29號下午3點(diǎn)半注酸完畢，反應(yīng)4小時后采用低密度泡沫流體進(jìn)行酸化后排酸。本次施工共計4.5小時，累計注泡沫約為55方，返出約80方，從旁邊能聞到很大的酸味，說明從井里排出了大量的酸液。氮?dú)馀菽潘岣?04-5平101井常規(guī)酸化后泡沫排酸排出液攜有大量泥漿、粉細(xì)砂等黃褐色液體，如圖。2、低壓井泡沫流體誘噴泡沫流體誘噴技術(shù)既可用于產(chǎn)水氣井，也可用于油氣合采井，其基本原理是利用泡沫將井底積液排出，恢復(fù)自噴生產(chǎn)。

永66側(cè)28井為改層生產(chǎn)，打橋塞封堵下層水層，射開上層沙二6氣層，保留沙二7油層，油氣合采。射孔后不產(chǎn)氣，分析為射孔后氣層堵塞，2006年1月19日采用低泡沫流體誘噴。

施工后，該井套壓10MPa，油壓4.5MPa，日產(chǎn)油15m3，日產(chǎn)氣1200m3，自噴生產(chǎn)正常，取得了明顯的增產(chǎn)效果。該技術(shù)目前在哈薩克斯坦已累計應(yīng)用80多井次，施工成功率100%。3、塔中油田深井排液誘噴TK7210井，完鉆井深4668m，產(chǎn)層射孔后，采用氮?dú)馀菽黧w誘噴，循環(huán)點(diǎn)：4550米，泡沫密度0.56～0.65g/cm3，啟動壓力14.1MPa，施工23.5小時，共排液66.83m3。三、水平井泡沫酸洗技術(shù)解決的問題：水平井完井過程中近井地帶和繞絲篩管的泥漿污染。

應(yīng)用情況：

該技術(shù)在勝利油田、冀東油田等均有廣泛應(yīng)用，酸洗效果明顯，并且大大提高了單井產(chǎn)量。泡沫酸洗技術(shù)優(yōu)勢：泡沫可以對高滲帶起到很好的暫堵作用，有利于均勻布酸；易于控制井底壓力，可以在井底形成負(fù)壓，誘導(dǎo)反應(yīng)產(chǎn)物及近井地帶的泥漿和粉細(xì)砂大量排出，達(dá)到解堵的目的；泡沫攜帶能力強(qiáng)，有利于清除泥餅。

可減少酸液用量，同時具有緩速作用；冀東油田G104-5P102井于2008年5月11日酸洗投產(chǎn)，到6月4日累計生產(chǎn)24天，累積產(chǎn)液2280方，產(chǎn)油75.6方，動液面在223米。三、水平井泡沫酸洗技術(shù)泡沫酸洗與常規(guī)酸洗及暫堵酸洗漏失量情況對比四、泡沫分流酸化技術(shù)

常規(guī)酸化的問題：對于非均質(zhì)地層，酸液優(yōu)先進(jìn)入高滲層，使得低滲層不能得到有效改善；對于油水同層的地層，酸液會優(yōu)先進(jìn)入水層，使得酸化后含水迅速上升，油井產(chǎn)油量下降；對于重復(fù)酸化的地層，酸液優(yōu)先進(jìn)入原來的溶蝕通道，降低酸化效果；對于低壓油井，酸化后殘酸返排困難，容易形成二次污染，影響酸化效果；對于水平井，酸液大多進(jìn)入跟部，其余井段酸化效果較差。

四、泡沫分流酸化技術(shù)

并聯(lián)巖心分流結(jié)果（級差4.0）分流量交叉反轉(zhuǎn)泡沫分流效果評價四、泡沫分流酸化技術(shù)

泡沫分流酸化的優(yōu)勢

泡沫對滲透率有選擇性，酸液均勻進(jìn)入高低滲層；泡沫對油水層有選擇性，酸液優(yōu)先進(jìn)入油層；泡沫中氣體膨脹能為殘酸返排提供能量；泡沫攜帶能力強(qiáng)，可將固體顆粒攜帶出井筒；泡沫酸是一種緩速酸，實(shí)現(xiàn)深部酸化。四、泡沫分流酸化技術(shù)

適應(yīng)范圍：水平井及多層非均質(zhì)油層酸化——均勻布酸老井的重復(fù)酸化——封堵酸溶蝕通道油水同層的油井——封堵水層，防止酸化后含水率上升低壓低滲透油井——?dú)埶釓氐追蹬艖?yīng)用情況：泡沫分流酸化在勝利、中原、渤海、冀東、中石化華東分公司等油田有著廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的增產(chǎn)效果，特別是在水平井酸化中，優(yōu)勢尤為明顯。華港104-p2井2008年5月15日完井，8月8日替生物酶解堵效果不理想，9月3日進(jìn)行了酸洗施工，酸洗后抽汲至1053ｍ，日產(chǎn)液1.56t，含水39%，酸洗效果不理想。2008年10月3日泡沬酸化施工，投產(chǎn)后日產(chǎn)油穩(wěn)定在14.3t左右的水平，日產(chǎn)液15.5m3，動液面230m左右，泡沬酸化后生產(chǎn)效果明顯。

華港104-p2井泡沫酸化文23-39氣井泡沫酸化初期穩(wěn)定產(chǎn)能：油壓1.1MPa，套壓2.3MPa，日產(chǎn)氣1.0×104m3，日產(chǎn)油0m3，日產(chǎn)水1.81m3。后由于地層能量低，射孔液及壓裂液大量進(jìn)入地層后污染地層、產(chǎn)生水鎖，自排困難。2009年4月16日對該井氣層進(jìn)行泡沫酸化解堵，有效解除了地層污染，恢復(fù)了氣井生產(chǎn)，日產(chǎn)氣保持在2.4×104m3，平均日增氣1.2×104m3，截止目前累計增氣310×104m3，并繼續(xù)有效。

文23-29氣井泡沫酸化該井地層能量低，沖砂措施過程中井漏嚴(yán)重，整個過程漏失地層液體115m3，壓井液滯留在氣層中，在井周形成水鎖，影響了氣井產(chǎn)能。2009年6月2日對該井氣層進(jìn)行泡沫酸化解堵，開井生產(chǎn)后油套壓1.0/3.0MPa，日產(chǎn)氣0.8×104m3；目前油套壓1.0/2.2MPa，日產(chǎn)氣穩(wěn)定在1.6×104m3，日產(chǎn)液0.4m3，日增產(chǎn)1.6×104m3，累計增氣260×104m3，解堵效果理想，五、泡沫流體混排解堵技術(shù)

工藝原理：通過泡沫吞吐、負(fù)壓混排，依靠泡沫較強(qiáng)的攜帶固體微粒能力以及形成的較大井底壓差，將近井地帶的固體顆粒以及有機(jī)沉淀物等堵塞物排出地層，同時，利用高速返排流體，由內(nèi)向外對炮眼的壓實(shí)帶進(jìn)行沖洗，疏通射孔炮眼，達(dá)到解除儲層堵塞的目的。

泡沫混排技術(shù)原理

五、泡沫流體混排解堵技術(shù)適用范圍：(1)用于解除油井生產(chǎn)過程中的有機(jī)、無機(jī)堵塞，或用于解除鉆完井過程中的污染，完善射孔炮眼；(2)將近井地帶的細(xì)粉砂、泥質(zhì)或其它地層堵塞物排出，結(jié)合礫石充填防砂，提高防砂效果和有效期，改善近井地帶滲流狀況。

應(yīng)用情況：泡沫混排解堵技術(shù)目前在勝利油田、冀東油田進(jìn)行了大量現(xiàn)場應(yīng)用，取得了較好的應(yīng)用效果，石油開發(fā)中心已將其作為一項(xiàng)常規(guī)工藝進(jìn)行推廣。五、泡沫流體混排解堵技術(shù)泡沫混排施工現(xiàn)場五、泡沫流體混排解堵技術(shù)G93井是冀東油田北田公司一口老井，施工前日產(chǎn)液不足1方，3月27日施工后初期日產(chǎn)液16方，產(chǎn)油4噸，效果明顯！六、氮?dú)馀菽{(diào)驅(qū)技術(shù)改善流度比，調(diào)整注入剖面，擴(kuò)大波及體積遇油消泡，遇水穩(wěn)定氣體的上浮作用，提高了頂部油層的動用程度提高洗油效率增加彈性能量氮?dú)馀菽{(diào)驅(qū)技術(shù)是非均質(zhì)油藏水驅(qū)開發(fā)中后期提高采收率的有效方法，該技術(shù)既可以提高波及體積，也可以提高洗油效率，其提高采收率機(jī)理如下：(a)水驅(qū)(b)水氣交替注入水驅(qū)和水氣交替注入開采方式中油氣水的分布狀況六、氮?dú)馀菽{(diào)驅(qū)技術(shù)六、氮?dú)馀菽?qū)油技術(shù)泡沫驅(qū)主要包括常規(guī)泡沫驅(qū)、強(qiáng)化泡沫驅(qū)和復(fù)合泡沫驅(qū)三種類型。常規(guī)泡沫驅(qū)僅通過起泡劑和注入水生成泡沫驅(qū)油；強(qiáng)化泡沫驅(qū)是在常規(guī)泡沫驅(qū)的基礎(chǔ)上加入聚合物作為穩(wěn)泡劑，增加泡沫穩(wěn)定性和強(qiáng)度，提高驅(qū)替效果；復(fù)合泡沫驅(qū)是在三元復(fù)合驅(qū)的基礎(chǔ)上，通過篩選表面活性劑作為起泡劑，與氣體形成泡沫進(jìn)行驅(qū)油。除此之外，還提出了多相泡沫驅(qū)的概念，即在強(qiáng)化泡沫驅(qū)的基礎(chǔ)上加入彈性微球，用于減少泡沫在大孔道中的竄流，提高嚴(yán)重非均質(zhì)地層泡沫驅(qū)效果

泡沫調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn)結(jié)果滲透率級差為15時，采收率隨注入倍數(shù)的變化曲線

泡沫調(diào)驅(qū)實(shí)驗(yàn)結(jié)果聚驅(qū)后泡沫驅(qū)高低滲管產(chǎn)液分?jǐn)?shù)變化曲線（級差15）

六、氮?dú)馀菽?qū)油技術(shù)七、蒸汽吞吐井氮?dú)馀菽{(diào)剖技術(shù)解決的問題：

蒸汽吞吐是開采稠油油藏的一種行之有效的采油方法。但由于蒸汽流度、地層非均質(zhì)性等因素的影響，經(jīng)過多輪次吞吐以后，蒸汽竄流嚴(yán)重，開發(fā)效果就會變差。泡沫調(diào)剖的作用：降低蒸汽流度，提高注汽壓力，提高波及體積；提高中低滲透層和含油飽和度較高地層的蒸汽注入量；氮?dú)鈱?dǎo)熱系數(shù)低，可以減少熱損失，提高熱能利用率。草104-3井泡沫調(diào)剖前后生產(chǎn)曲線

勝利油田石油開發(fā)中心C104-3井和上一個注蒸汽生產(chǎn)周期相比，產(chǎn)油量大幅增加，含水率降低，氮?dú)馀菽{(diào)剖降水增油效果明顯。采用泡沫調(diào)剖草128-平1井注蒸汽吞吐氮?dú)馀菽{(diào)剖草128-平1井為勝利油田一口水平井（單井），人工井底1616m，油層井段1604.7~1469.9m，實(shí)射厚度125m/2層。于2005年7月17日投產(chǎn)，初期產(chǎn)量較高，2006年9月爆性水淹，油井含