化學(xué)驅(qū)提高采收率

多元泡沫(pàomò)復(fù)合驅(qū)化學(xué)法提高(tígāo)采收率精品資料化學(xué)(huàxué)驅(qū)的分類聚合物驅(qū)堿驅(qū)表面活性劑驅(qū)氣驅(qū)復(fù)合(fùhé)驅(qū)（如聚合物、堿、表面活性劑和氣體可構(gòu)成多種復(fù)合(fùhé)驅(qū)）化學(xué)驅(qū)1、問題的提出精品資料概述一、驅(qū)油用泡沫體系二、泡沫的基本性質(zhì)三、空氣泡沫驅(qū)油四、現(xiàn)場(xiànchǎng)應(yīng)用主要(zhǔyào)內(nèi)容精品資料泡沫驅(qū)技術(shù)的研究始于50年代。與聚合物相比，泡沫具有更強的流度控制能力，既能顯著提高波及效率，又能提高洗油效率。近年來，因新型表面活性劑得到了快速發(fā)展，使無聚泡沫技術(shù)用于惡劣油藏化學(xué)驅(qū)成為(chéngwéi)可能。概述(ɡàishù)精品資料1.1起泡(qǐpào)體系泡沫的形成需要三個條件：起泡(qǐpào)劑+氣體+水。無聚泡沫稱常規(guī)泡沫，含聚泡沫稱強化泡沫。氮氣、二氧化碳?xì)?、甲烷氣、空氣等。十二烷基苯磺酸鈉（ABS）、α—烯烴磺酸鹽（AOS）、十二烷基硫酸鈉（SDS）、脂肪醇醚硫酸鈉（ES）、椰子油烷基硫酸鹽、脂肪酸皂等陰離子表面活性。一、驅(qū)油用泡沫體系Plateau邊界精品資料1.2泡沫(pàomò)的結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性泡沫是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，它具有比其中的氣體(qìtǐ)和液體的自由能之和還要高的自由能。它的破裂過程包括排液、氣泡合并和破裂三個階段。反映了典型的含聚泡沫的微觀結(jié)構(gòu)形貌特征：泡沫呈六邊形（這是氣泡群聚的結(jié)果），具有明顯的Plateau邊界和液膜。無鹽含聚（Xanthan）泡沫的SEM圖AB氣體一、驅(qū)油用泡沫體系精品資料1.泡沫(pàomò)的質(zhì)量和半衰期泡沫質(zhì)量和半衰期是泡沫的最基本性能，實驗室多采用WaringBlender和Ross-Miles法評價泡沫質(zhì)量和半衰期。WaringBlender攪拌器泡沫質(zhì)量：泡沫總體積中氣體部分的體積含量基本性能體積半衰期：泡沫體積減小至最初體積一半的時間泡沫濕度：液體部分的體積含量析液半衰期：起泡液析出一半所需時間可用來篩選泡沫體系，考察泡沫性能的多種影響因素二、泡沫的基本(jīběn)性質(zhì)12354Ross-Miles法實驗裝置示意圖1—分液漏斗；2—計量管；3—夾套保溫量筒；4—水浴鍋5－膠管精品資料2.泡沫(pàomò)的流變性用毛細(xì)管粘度計、范氏粘度計和愛波里脫（Eppreeht）同軸圓筒粘度可直接測定泡沫的表觀粘度，毛細(xì)管粘度計如圖所示。在此，主要介紹(jièshào)采用毛細(xì)管測定泡沫的流變性。毛細(xì)管粘度計泡沫的假塑性特性二、泡沫的基本性質(zhì)精品資料空氣泡沫調(diào)驅(qū)技術(shù)綜合了空氣驅(qū)與泡沫驅(qū)的優(yōu)點，成本低，具有傳統(tǒng)的低溫氧化效果和流度控制作用，已逐漸成為(chéngwéi)開發(fā)輕質(zhì)油藏的一項高效提高采收率技術(shù)。美國(měiɡuó)俄亥俄大學(xué)Alvarado,Manrique教授（2010）指出輕質(zhì)油藏注空氣驅(qū)項目在未來為迅猛增加。三、空氣泡沫驅(qū)油■氣源廣泛■價格低廉■就地取材概況精品資料注空氣低溫(dīwēn)氧化驅(qū)油過程示意圖三、空氣(kōngqì)泡沫驅(qū)油反應(yīng)區(qū)：消耗氧氣反應(yīng)區(qū)氣體(N2)前沿注氣區(qū)

注空氣井rN2&O2

N2,O2,CO2,CO殘余油+水N2

CO2CO油+水原始油/水狀態(tài)20%10%0生產(chǎn)油井注氣方向驅(qū)替的油/水

驅(qū)替的油和水概況精品資料3.1注空氣(kōngqì)泡沫的安全性氣體爆炸必須具有三個基本條件：①合適濃度的燃料(ránliào)氣體；②合適濃度的氧氣；③足夠能量的點火源。三、空氣泡沫驅(qū)油■氣體爆炸■腐蝕問題①注入井氧的腐蝕與防腐②生產(chǎn)井二氧化碳的腐蝕與防腐精品資料式中：CL－天然氣單組分的爆炸濃度下限，%；CU－天然氣單組分的爆炸濃度上限，%；Cmin－天然氣的爆炸極限，%；C1，C2，C3，…，Cn－各天然氣單組分的爆炸極限，%；N－混合物完全(wánquán)燃燒所需氧原子數(shù)；V1，V2，V3，…，Vn－各天然氣單組分在天然氣中的體積百分?jǐn)?shù)，%，其和為100%。用式(1)和式(2)分別估算(ɡūsuàn)出天然氣單組分的爆炸上、下極限，再由式(3)計算天然氣的爆炸極限。(1)(2)(3)三、空氣泡沫驅(qū)油3.1注空氣泡沫的安全性◆氣體爆炸極限計算精品資料

點火裝置天然氣油氣(yóuqì)氧氣(yǎngqì)安全控制系統(tǒng)P/T

20升22MPa注空氣安全防爆極限測試裝置三、空氣泡沫驅(qū)油170℃3.1注空氣泡沫的安全性◆氣體爆炸實驗精品資料三、空氣(kōngqì)泡沫驅(qū)油高壓靜態(tài)恒溫(héngwēn)氧化儀示意圖油浴熱電偶油樣/巖樣壓力傳感器空氣◆原油的氧化理論上原油氧化后氧氣應(yīng)低于10%，實際上應(yīng)低于3-5%。3.1注空氣泡沫的安全性精品資料◆胡12塊原油(yuányóu)氧化反應(yīng)中壓力變化初始壓力(yālì)P＝8.85MPa，T＝100℃,So=49%,Sw=0,氧化反應(yīng)110小時實驗結(jié)論：耗氧后壓力降低。三、空氣泡沫驅(qū)油3.1注空氣泡沫的安全性精品資料胡12塊原油(yuányóu)氧化反應(yīng)后氣體組分變化序號名稱濃度(%)1O21.882N283.043CO214.364CH40.205C2H60.106H2O0.257C3H80.0208SO20.15實驗條件：恒溫恒壓實驗（大反應(yīng)器800ml），P＝15MPa，T＝90℃。油砂含油飽和度為43％（含水Sw＝0），反應(yīng)110小時。

三、空氣(kōngqì)泡沫驅(qū)油3.1注空氣泡沫的安全性◆胡12塊原油氧化反應(yīng)后組分的變化

精品資料合理的注入工藝，延長空氣在地層中與原油的接觸反應(yīng)時間；對產(chǎn)出氣組分中氧的含量進行(jìnxíng)實時監(jiān)測，嚴(yán)格控制產(chǎn)出氣中氧的有效含量（小于10%）；產(chǎn)出氣體放空。所調(diào)研的油田在試驗過程中均未出現(xiàn)安全事故?！舾饔吞?yóutián)在安全控制上的做法三、空氣泡沫驅(qū)油3.1注空氣泡沫的安全性精品資料

泡沫(pàomò)驅(qū)主要驅(qū)油機理機理1：泡沫流體在孔隙介質(zhì)中有很高的粘度，粘度隨介質(zhì)滲透率的增大而升高。泡沫的這種特性非常適合非均質(zhì)油層驅(qū)油。機理2：泡沫進入地層后，由于(yóuyú)泡沫具有“遇油消泡、遇水穩(wěn)定”的性能，不消泡時其粘度不降，消泡后粘度降低，能起到選擇性“堵水不堵油”作用。三、空氣泡沫驅(qū)油3.2空氣泡沫的驅(qū)油性質(zhì)精品資料3.2空氣(kōngqì)泡沫的驅(qū)油性質(zhì)三、空氣(kōngqì)泡沫驅(qū)油泡沫體系的長期熱鹽穩(wěn)定性礦化度為20×104mg/L（其中二價陽離子濃度8000mg/L）的模擬地層水配置三個濃度的新型表面活性劑NB95體系溶液，分別于120℃溫度條件下老化。新型活性劑具有優(yōu)良的熱鹽穩(wěn)定性，形成的無聚泡沫穩(wěn)定性好精品資料泡沫(pàomò)液的動態(tài)界面張力三、空氣(kōngqì)泡沫驅(qū)油泡沫液的動態(tài)界面張力與采收率有很大關(guān)系，平衡界面張力越低、或出現(xiàn)最低界面張力的“窗口時間”越長，驅(qū)油效率越高。清水10×104mg/L20×104mg/L高礦化度鹽水中含有大量的陽離子，抗鹽性新型表面活性劑NB95分子在電解質(zhì)的作用下，HLB值降低、親油性提高，從而顯著降低油水界面張力。3.2空氣泡沫的驅(qū)油性質(zhì)精品資料三、空氣(kōngqì)泡沫驅(qū)油泡沫(pàomò)的阻力系數(shù)泡沫的阻力系數(shù)大小反映泡沫的流度控制能力強弱。實驗溫度為120℃，壓力為20MPa，礦化度為20×104mg/L，泡沫體系為NB95；采用三個不同滲透率的人造巖心進行實驗，采用1∶1氣液交替方式注入，注入速度為2mL/min。

巖心參數(shù)3.2空氣泡沫的驅(qū)油性質(zhì)精品資料

①泡沫在孔隙介質(zhì)(jièzhì)中的流動隨著泡沫體系(tǐxì)的注入，巖心兩端壓差不斷上升，且當(dāng)滲透率為85mD時，壓差上升幅度最明顯，泡沫在低滲透巖心中的滲流阻力更明顯。巖心中注入壓差與注入量的關(guān)系曲線圖三、空氣泡沫驅(qū)油泡沫的阻力系數(shù)3.2空氣泡沫的驅(qū)油性質(zhì)精品資料三、空氣(kōngqì)泡沫驅(qū)油泡沫的流度控制能力可用阻力(zǔlì)系數(shù)表示，泡沫驅(qū)阻力(zǔlì)系數(shù)Fr的表達(dá)式為：3.2空氣泡沫的驅(qū)油性質(zhì)泡沫在多孔介質(zhì)中流動示意圖

①泡沫在孔隙介質(zhì)中的流動泡沫的阻力系數(shù)泡沫在多孔介質(zhì)中的動態(tài)穩(wěn)定性精品資料三、空氣(kōngqì)泡沫驅(qū)油隨著巖心滲透率的增大，泡沫的阻力(zǔlì)系數(shù)不斷減小，即泡沫在低滲巖心中具有更強的流度控制能力。泡沫在不同滲透率巖心中的阻力系數(shù)3.2空氣泡沫的驅(qū)油性質(zhì)泡沫的阻力系數(shù)精品資料隨注入速度的增加，泡沫的阻力系數(shù)不斷(bùduàn)減小，氣體容易發(fā)生氣竄。不同(bùtónɡ)注入速度時泡沫的阻力系數(shù)三、空氣泡沫驅(qū)油3.2空氣泡沫的驅(qū)油性質(zhì)泡沫的阻力系數(shù)精品資料3.3起泡(qǐpào)劑的吸附三、空氣(kōngqì)泡沫驅(qū)油靜態(tài)吸附靜態(tài)吸附量是指在靜止條件測得的單位質(zhì)量吸附劑吸附被吸附物質(zhì)的質(zhì)量。靜態(tài)吸附量可由一定量吸附劑在溶液中吸附前后被吸附物質(zhì)的濃度變化來計算。按如下步驟進行：（1）配液分別用蒸餾水和模擬地層水配置一系列不同濃度的NB95溶液。（2）均勻混合將60~80目的石英砂粒與表面活性劑溶液按1∶10的固液比加入西林瓶，搖勻后放入90℃恒溫箱中，定時振蕩以使砂粒與溶液充分接觸；（3）測定吸光度48h后將溶液從西林瓶中移入離心管，離心分離30分鐘，然后取離心管上部清液加入顯色劑，待穩(wěn)定后用UV-1700紫外/可見分光光度計測定吸光度，并根據(jù)工作曲線計算溶液濃度?！魷y定方法精品資料三、空氣(kōngqì)泡沫驅(qū)油NB95溶液為例，吸附曲線都符合Langmuir吸附規(guī)律，吸附量隨質(zhì)量濃度的增加迅速上升，到某濃度后吸附達(dá)到(dádào)平衡。計算靜態(tài)吸附量：式中Γ——靜態(tài)吸附量，mg/g；C0——吸附前表面活性劑的初始濃度，mg/L；C——吸附平衡后表面活性劑的濃度，mg/L；V——溶液體積，L；m——砂粒質(zhì)量，g。◆吸附量的確定3.3起泡劑的吸附靜態(tài)吸附精品資料動態(tài)(dòngtài)吸附三、空氣(kōngqì)泡沫驅(qū)油◆動態(tài)吸附的測定動態(tài)吸附量是指在流動條件下測得的單位質(zhì)量吸附劑吸附被吸附物質(zhì)的質(zhì)量，實驗方法如下：（1）將抽真空飽和好的巖心裝入巖心夾持器，在90℃下，將0.2%的NB95體系注入巖心1PV，之后用模擬地層水進行后續(xù)水驅(qū)；（2）在夾持器出口端連續(xù)收集產(chǎn)出液，并用UV-1700紫外/可見分光光度計進行濃度測定。式中Γ動i——一段時間內(nèi)的動態(tài)吸附量，mg/g；Γn——某時刻的累積吸附量，mg/g；C0——表面活性劑的初始濃度，mg/L；Ci——流出液的濃度，mg/L；Vi——流出液的體積，L；m——巖心質(zhì)量，g。動態(tài)吸附量按下式計算：3.3起泡劑的吸附精品資料三、空氣(kōngqì)泡沫驅(qū)油產(chǎn)出液中NB95的總濃度(nóngdù)：計算動態(tài)吸附量:0.12mg/g

產(chǎn)出液濃度與注入PV數(shù)關(guān)系動態(tài)吸附◆動態(tài)吸附量的計算3.3起泡劑的吸附巖心基本參數(shù)精品資料四.X油田空氣泡沫(pàomò)驅(qū)試驗（1）試驗區(qū)概況(gàikuàng)地質(zhì)特征開發(fā)情況精品資料（2）試驗地質(zhì)(dìzhì)方案①X152井組②X17、X65井組③X9井組試驗(shìyàn)井組試驗層系：Y層系中86-8四.X油田空氣泡沫驅(qū)試驗精品資料（3）試驗(shìyàn)工程方案Y層系中86-8泡沫驅(qū)井組注入(zhùrù)量設(shè)計①注采參數(shù)設(shè)計注入量：根據(jù)室內(nèi)實驗結(jié)果，設(shè)計井組空氣泡沫注入量為0.1PV至0.2PV，氣液比1：1至1.2：1。注入速度：泡沫液每天注入24-50m3，空氣每天注0.5-0.75×104Nm3。注入段塞：泡沫-空氣交替注入。發(fā)泡方式：選擇地面混合發(fā)泡。最大注入壓力：35MPa。四.X油田空氣泡沫驅(qū)試驗精品資料注入(zhùrù)流程示意圖250型閥蝶型閥600型閥壓力表單流閥配水間活塞泵比例泵配液池2配液池1空氣壓縮機專用變壓器值班房四.X油田(yóutián)空氣泡沫驅(qū)試驗（3）試驗工程方案②地面流程設(shè)計關(guān)鍵設(shè)備：空氣壓縮機。精品資料（3）試驗工程(gōngchéng)方案③注入(zhùrù)參數(shù)（以X152為例）段塞組合示意圖如下：段塞用量如下表：確定該井最大注入壓力35MPa，最大注入速度50m3/d。四.X油田空氣泡沫驅(qū)試驗空氣：43×104Nm3；泡沫液：2150m3；ZY-1：0.6%；W-Ⅰ：0.06%；氣液比：1∶1;天數(shù)：43天。精品資料油井(yóujǐng)集輸流程示意圖④產(chǎn)出流程(liúchéng)油井40方高架敞口方罐

輸油泵

計量裝置除氣器套管氣排空計量站（3）試驗工程方案四.X油田空氣泡沫驅(qū)試驗精品資料從調(diào)研的情況看，目前國內(nèi)各油田在注泡沫－空氣驅(qū)過程中，注氣設(shè)備(shèbèi)均為高壓空壓機。監(jiān)測儀器主要為在線監(jiān)測儀和便攜式監(jiān)測儀。依據(jù)胡12-104氮氣泡沫試注試驗，選取注入設(shè)備(shèbèi)、監(jiān)測儀器有兩種。④注入(zhùrù)設(shè)備、監(jiān)測儀器W－7/400型，工作壓力40MPa，排量7m3/min。PGM－5020在線檢測儀，BX168便攜式氣體檢測