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独特的企业核心价值观帮客户持续成功 让员工实现价值 一个根本：打造员工施展工作才华和实现人生价值的平台 两个核心：技术开创未来，服务成就品质 三个目标：世界顶级的高端石油装备研发制造商；世界顶级的油田一体化技术服务商；世界顶级的油田EPC 总承包商 四化建设：产品高端化、市场全球化、人才国际化、管理现代化
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一、氮气泡沫驱简介 我国现已发现的油田大部分属于陆相沉积储层，受地层非均质性及不利水油流度比的影响，水驱效果往往不是很理想。而对于低渗、超低渗油藏，注水压力高，开采难度大，该类油藏普遍采取压裂措施，压裂后产量快速上升，但有效生产周期较短，表现为含水率快速上升，产油量快速降低。 与CO2和空气相比，氮气具有较高的压缩系数和弹性能量，且为惰性气体，无生产安全隐患。氮气密度小，在地层中可向油藏高部位运移，在高部位形成次生气顶，增加了油藏的弹性能。另外，氮气分子比水分子小很多，可以进入原来水驱不能进入的油藏基质，将基质的原油挤压、驱替出油藏，从而提高了采收率。但受油藏非均质性的影响，氮气更易沿高渗透层窜进，造成生产井产气量高，氮气含量高。不仅造成了资源的浪费，而且对生产井气体正常使用造成一系列影响。 氮气泡沫驱是近年来国比较成熟的技术，泡沫在地层中具有较高的视黏度，遇油消泡、遇水稳定，在含水饱和度较高的部位具有较高的渗流阻力，封堵能力随着渗透率的增加而增加，可以有效增加中低渗透部位的驱替强度，同时发泡剂一般都是性能优良的表面活性剂，可在一定程度上降低油水界面力。因此，泡沫调驱既可以改善波及效率，也可以提高驱油效率。 二、氮气泡沫微观渗流阻力分析 泡沫在多孔介质中产生的渗流阻力本质上是泡沫在孔道中产生的毛细管效应附加阻力。根据气泡在多孔介质中的存在状态，主要可以分为以下3种情况。 （1）液体近壁边界层引起的附加阻力 由于固体表面与水分子之间的相互作用，使得靠近固体表面的水层具有不同于自由水的性质，这一水层称为静水边界层。 考虑固体表面的微观结构和水分子的结构与性质，可以清楚地知道润湿实际上是水分子（偶极子）时固体表面的吸附形成的水化作用。水分子是极性分子，固体表面的不饱和键也具有不同程度的极性，水分子受到固体表面的作用并在固体表面形成紧贴于表面的水层，即静水边界层。静水边界层中，水分子是有秩序排列的，它们与普通自由水分子的随机稀疏排列不同。最靠近固体表面的第一层水分子，受表面键能吸引最强，排列得最为整齐严密。随着键能和表面势能影响的减弱，离表面较远的各层水分子的排列秩序逐渐渴乱。表面键能作用不能达到的距离处，水分子已为普通水分子那样的无秩序状态。所以静水边界层实际是固体边界与普通水间的过渡区域。图2-1所示的静水边界层结构充分地表示出固体表面附近水分子的排列状况。
氮气泡沫驱体系的筛选与注入性能评价 针对火山岩裂缝性油藏的特点，使用Waring Blender法评价了几种氮气泡沫体系起泡剂的起泡性能，优选出HZ-1是最适合该类型油藏的氮气泡沫起泡剂：该起泡剂的的耐盐性较好，在高矿化度下任可保持较高的起泡体积与较长的半析水期，最佳浓度为0.8%，最优气液比为2：1。驱油实验表明，现场应用选择注入量为0.6PV时效果最优。 标签：氮气泡沫体系；注入性能；驱油实验 引言 氮气泡沫是近些年来应用较广泛的一种三次采油新技术。氮气泡沫具有很高的视粘度，具有“堵大不堵小，堵水不堵油”的特性，可以有选择地封堵高渗层，大量注入的氮气还可以保持地层压力，减缓底水锥进，降低油井含水率。HST 油田是大型块状火山岩裂缝型油藏，储层具有裂缝性与孔隙性双重特征，非均质性强，受到储层裂缝发育与边底水影响。该油田2005年注水开发，注水波及情况不均。注水突破后形成无效注水通道循环，而常规堵水措施由于受高温高井深的影响，一直未取得实质性突破，开发这类油藏成为世界级技术难题。作者针对火山岩裂缝性油藏的非均质性，研究了浓度、温度、矿化度等因素对起泡剂性能的影响，优选出一种适合该类型油藏的氮气泡沫体系，优化注入参数，评价体系驱油能力，为现场应用提供依据[1-4]。 1 实验部分 1.1 实验试剂 起泡剂五种：PCS、HZ-1、ABS、PZ-2、DF-1。HST油田地层采出水、去离子水、稳定剂：分子量为2000万的聚丙烯酰胺（北京恒聚）。 1.2 实验仪器 Waring Blender搅拌器；电磁搅拌器；电子天平；秒表；恒温干燥箱。 1.3 实验方法 使用Waring Blender法评价氮气泡沫的性能，筛选出合适的体系。将起泡剂用地层水配制成相同浓度的溶液100mL，设定搅拌器转速6000r/min，搅拌2min 后读取泡沫体积，随后记录泡沫液中析出50mL液体所需的时间。改变起泡剂的浓度可以考察浓度对起泡性能的影响；改变溶剂的矿化度可以评价起泡剂的耐盐性；改变实验温度可以评价温度对起泡剂性能的影响，使用填充砂管实验研究起泡剂浓度、注入量与气液比对注入性能的影响。
氮气泡沫技术在冀东油田的应用 1.前言 泡沫流体是由不溶性或微溶性的气体分散于液体中所形成的分散体系，是一种可压缩非牛顿流体。其独特的结构决定了泡沫流体具有许多优点：（1）密度低且方便调节，作为入井液便于控制井底压力，减少漏失和污染；（2）泡沫在孔隙介质中具有很高视粘度，低摩阻，携砂能力强；（3）低滤失，对地层污染小；（4）对不同渗透率级差地层具有选择性封堵作用，封堵高渗透率孔道，对低渗层有增大波及体积、提高波及系数的效果，调剖能力强；（5）泡沫“遇水稳定、遇油消泡”，堵水不堵油；（6）缓速效果好，本身即为一种缓速酸；（7）压缩系数大，弹性能量高，助排性能好；（8）氮气泡沫在地下与天然气混合不易发生爆炸，安全性能可靠。由于泡沫流体的特殊性质，目前广泛应用于泡沫冲砂洗井、泡沫排酸、泡沫混排、泡沫酸化、泡沫诱喷、泡沫压底水、泡沫调剖、泡沫驱油、泡沫欠平衡钻井、泡沫压裂等各个方面，显示出很大的应用潜力。 2.泡沫流体基本性能 2.1泡沫流体组成 在石油工程中应用的泡沫流体是以水为液相，以空气、氮气、天然气、二氧化碳等气体为气相，两相充分混合形成的非牛顿连续体系。也可能是携带了井底的固体颗粒，组成气、液、固三相流体。 液体可以是清水、海水或油田废水，组成低密度水基泡沫液体，用于井下作业或增注。也可以是钻井液或水泥浆，组成低密度钻井液或低密度水泥浆，用于钻井。 一般在没有天然气爆炸、燃烧等危险的井场，气相可以是空气或天然气。在有爆炸、燃烧危险的场合，多使用二氧化碳、氮气及其它惰性气体为气相。用惰性气体为气相的优点是安全，可以防止天然气与空气混合后的爆炸危险，防止氧进入岩石孔隙后产生的氧化反应。最易制取、量又多的气体是从空气中分离出的氮气，不仅使用效果好，成本也低。在陆地油气井、海洋油气井的钻井完井和油藏增注中广泛使用。氮气泡沫液体多用于负压钻井、高油气比油井的洗井和射孔，还可用于注入地层驱替原油。 泡沫流体是气体在液体中充分分散形成，气泡分散程度越高，泡沫流体的质量越好。气体在水基液体搅拌后的气泡直径是微米级或更小，气泡在液体中分散后成乳化状态，呈乳白色，不透明。在常温常压下静止，气体会滑脱上升，产生气液分离。 在液体中加入表面活性剂类的发泡剂或泡沫稳定剂后，水的表面张力减小，容易形成稳定的气泡。气液混合的方式可以是机械搅拌，也可以是液力搅拌。经过搅拌，气体破碎成小气泡。搅拌越彻底，气泡越小，泡沫流体的质量越好。在石油工程中以液力搅拌多用。2.1.1氮气分离 氮气是使用最多的惰性气体，一般是在现场用空气分离的手段制备使用。氮气分离技术是比较成熟的技术，可以用化学方法制备，也可以用物理方法，如膜分离技术。在油田现场使用最多的是膜分离技术。空气经过分离膜管，氧气、部分氮气和其它气体成分被过滤出，
附件 中原油田2010 年博士后科研项目立项计划 （合计83 项） ?东濮凹陷勘探开发技术（40 项） 一、油气精细勘探技术 1. 东濮凹陷精细勘探关键技术（国家科技重大专项） （1）断陷盆地精细地质模型研究； （2）油气资源潜力再认识； （3）油气成藏机制与富集规律； （4）油气增储领域与精细勘探实践； （5）高精度地震勘探技术； （6）精细勘探井筒关键技术。 2、地球物理勘探技术 （1）高精度三维观测系统聚焦性能分析技术 （2）光谱油气在线检测技术研究 3 、三新领域勘探技术 （1）东濮凹陷上古生界煤成气成藏条件与勘探方向研究 （2）济源凹陷中古生界勘探潜力及勘探目标评价 二、老油田开发关键配套技术 1、油气藏精细描述技术 （1）复杂断块油藏剩余油新方法研究 （2）复杂小断块气藏精细描述及挖潜措施研究 （3）白庙凝析气藏储量动用评价及开发技术政策研究
（4）深层凝析气藏采气工艺研究 2、高精度三维地震应用技术 （1）文留地区高保真高精度成像处理技术在油藏精细描述中的应用研究 （2）明6 块沙二下高精度三维地震井间储层精细刻画与描述3、找水找窜卡堵水技术 （1）水平井找水、堵水技术研究 4、中渗油藏精细注水开发技术 （1）中渗高含水油藏以井组为单元精细注水提高采收率技术 （2）潜油电泵同井高压注水工艺技术研究 5、复杂井况修复技术 （1）套变事故及4 寸套管井修井工艺技术研究 6、不压井作业技术 （1）油管内堵塞防溢流作业配套工艺技术研究 7、水平井油层改造技术 （1）水平井压裂超低密度支撑剂研究 （2）水平井水力喷射压裂工艺技术研究 8、油水井防砂、固砂技术 （1）中原油田不同类型出砂井防治技术研究 （2）中原油田油水井出砂对开发的影响研究 9、深层51/2 〞套管开窗侧钻技术 （1）小井眼打捞工具研制 （2）循环压耗分布规律及钻井液减阻技术研究 （3）小井眼测井工艺技术研究 10、水平井、侧钻水平井技术
空气泡沫驱理论： 泡沫流体应用于油田, 在国内外已有 4 0 多年的历史。最初的泡沫驱为了防止因注气的气体粘度过低而导致发生过早气窜的现象, 只是简单的加活性剂水溶液进行处理。但在实践中由于常规泡沫稳定性较差, 阻碍了它的推广应用。空气泡沫驱油技术是在常规泡沫驱和注空气驱基础上发展起来的一项三次采油新技术, 其主要原理是注空气时空气与原油发生低温氧化反应, 产生烟道气形成烟道气驱。空气泡沫驱技术除具有常规泡沫的驱油机理外, 还有空气驱时的低温氧化效果。 空气泡沫驱时, 原油在油藏温度下自发发生氧化反应消耗空气中氧气, 生成烟道气实现烟道气驱,利用泡沫降低气体流度, 提高波及系数, 从而达到提高采收率目的。 (1) 空气注入油藏以后, 氧气和原油发生低温氧化反应, 氧气被消耗, 生成碳的氧化物, 并且反应产生热量使油层温度有所升高, 促使原油粘度降低, 膨胀产生驱动效应。 (2) 对陡峭或倾斜油藏来说, 顶部注空气还可产生重力驱替作用; 在油藏温度下通过原油低温氧化把空气中的氧气消耗掉, 实现氮气驱或间接烟道气驱; 烟道气有85% 的N 2 , 15% 的CO 2 , 在注入压力下,易溶解于原油中, 发展为混相驱。 (3) 泡沫能够堵大不堵小, 堵水不堵油; 封堵高渗夹层, 泡沫与空气交替有效防止气窜, 达到调驱目的, 可较好驱扫残余油, 实现注水未波及驱油的效果, 提高原油驱替和波及效率。 (4) 泡沫能减低水和气的相对渗透率, 增加裂缝油藏及高渗夹层不均质油藏的水驱和气驱采收率,同时起泡剂本身是活性强的阴离子表面活性剂, 能较大幅度地降低油水界面张力, 改善岩石表面润湿性, 提高注入剂洗油效率, 从而提高油藏产油量和采收率。 (5) 空气泡沫驱综合了注气、泡沫两种驱替作用, 充分发挥泡沫驱和空气驱两种技术的优点, 能更大幅度提高波及系数和洗油效率
氮气泡沫流体 冲砂工艺技术在港西油田的应用 单位：井下作业公司 作者：张风彩刘刚
摘要 大港油田开发已逐步步入中后期，经过多年的开采，油层压力普遍降低，在修井维护作业过程中采用水基液体洗井时修井液漏失仍然非常严重，有些井甚至无法建立循环，给冲砂作业带来很大难度。为了解决这一难题，井下作业公司进行了氮气泡沫流体技术的研究并在港西油田进行了氮气泡沫冲砂工艺的应用，取得了较好的效果，解决了漏失井冲砂难以建立循环、地层砂难以返出地面的问题，提高了作业效果，并缩短了作业时间，开井生产时产能恢复期明显缩短。 关键词：漏失井；氮气泡沫流体；氮气泡沫冲砂工艺
Abstract With the continued development of the Dagang oilfield,the formation pressure of the reservoir decreased gradually,so during the workover process,a large number of killing fluid leaked into the formation,which can cause formation damage and result that the curd and sand cannot be washed out effectively. especially in the low-pressure absorption well and the horizontal well, because the well washing circulation cannot be set up,affecting the normal production of the wells.This paper takes the in-depth analysis of the technical difficulties existed in low pressure well,optimizing the nitrogen foam sand-washing well technology through laboratory experiment and carrying out field application test.The result shows that nitrogen foam sand-washing technology can effectively reduce the leakage of flushing fluids, reduce formation damage and improve the sand carrying capacity,ensuring the rapid recovery of the oil production. Key words: Dagang oilfield；nitrogen foam；low-pressure absorption well；sand-washing.
火山岩油藏氮气泡沫驱的研究与试验 黄沙坨油田为裂缝-孔隙双重介质特征、正韵律沉积的火山岩油藏，注水开发产量递减大，控制高含水期水窜需要，采油速度低，转变开发方式十分必要。氮气驱先导试验的成功开展，拓展了氮气驱的应用领域，注氮气泡沫驱替液可以显著降低出水比率，并且更有效的封堵高渗透地层，有效的抑制注入水沿高渗透部位的突进。氮气泡沫驱技术在黄沙坨的使用，进一步提高了在高含水时期的采收率，达到了增产的目的，效益显著，具有很好的应用前景。 标签：氮气泡沫驱技术；气水混注；高含水；泡沫驱；火山岩油藏；黄沙坨油田 黄沙坨油田位于辽河盆地东部凹陷中段黄沙坨构造带，开发目的层为古近系沙三中段火山粗面岩，是典型裂缝-孔隙型储层，物性差异大、非均质性强。油藏埋深-2650～-3320m，油藏类型为块状边底水稀油油藏，地面原油密度0.8399g/cm3，粘度5.37MPa·s。2000年采用一套层系、300m井距正方形井网投入开发，投产初期油井以自喷为主，产能高，但受裂缝性油藏固有因素影响，经过多年的注水开发，油田储层的综合含水率已经进入高含水開采阶段，具有差异较大的层内纵向水淹状况，并沿高渗透部位突进，水窜严重。 1 氮气泡沫驱驱油机理 在重力驱替作用下，实现氮气泡沫驱。泡沫能够堵大不堵小，提高原油驱替和波及效率，并且可以提高注入剂洗油效率，改善流度比，扩大波及体积，调整注入剖面，从而提高油藏产油量和采收率。泡沫遇油消泡，遇水稳定，具有较好的堵水封堵效应。注入的气体因重力作用产生上浮，可有效动用油层顶部的剩余油来提高洗油效率，并且增加弹性能量。氮气泡沫驱综合了注气、泡沫两种驱替作用，充分发挥泡沫驱和空气驱两种技术的优点，能更大幅度提高波及系数和洗油效率。氮气泡沫驱替液配方的室内优选。 1.1 发泡剂的筛选 通过实验，对SAS、ABS、SDS、AES4种发泡济进行了筛选。经过200℃温度下的处理后对发泡剂进行了室内评价实验，检测发泡剂在不同浓度下的发泡体积与半析水周期。实验结果表明，SDS具有良好的发泡性、耐高温性与泡沫稳定性，因此，优选SDS作为黄沙坨油田氮气驱先导试验的发泡剂。此外，通过实验还确定了发泡剂合理使用浓度为0.5%。 1.2 气液比实验研究 模拟黄沙坨油田油藏储层物性，基质渗透率取值为0.9×10-3μm2，裂缝渗透率为12.0×10-3μm2，孔隙度为7.9%，实验用油取自黄沙坨油田，原油密度为0.83g/cm3，黏度为5.42MPa·s。利用长岩心模型驱替实验装置，在温度为96℃，
稠油氮气泡沫调驱效果分析 1. 稠油基本概况 （1）稠油及分类标准①稠油：在油层条件下，粘度（不脱气）大于50mPa?s的原油或脱气粘度大于100mPa?s 的原油。常称的重油（Heavy Oil），沥青砂（Tar Sand，Bitumen）都属于稠油范围。②分类 2. 稠油热采开发方式 原油粘度（mPa?s）：50~100：水驱。100~500：水驱、非混相、泡沫。500~10000：蒸汽吞吐（蒸汽驱、火烧油层）。10000~100000：SAGD。 3. 国内稠油生产发展趋势 （1）资源动用：扩大特稠油/超稠油储量的动用程度(2）提高稠油采收率蒸汽吞吐转蒸汽驱方式，且呈现热力复合（化学驱、气体、溶剂等）驱替方式。热力采油和蒸汽吞吐是稠油开采的主要途径。稠油油藏历经注蒸汽开采后的特征：（1）剩余油的流动性越来越差——稠油流体的非均相特征；（2）储层强非均质出现汽窜（负效应）——热连通逐渐加强汽窜造成热效率低，油气比低；（3）油层热效率越来越低——油层回采水率越来越低，后续注热效率低，加热范围小。薄油层的加热效率较低，直井开采效率低。 4. 稠油注蒸汽窜流状况：蒸汽吞吐和蒸汽驱均有汽窜现象。解决蒸汽吞吐汽窜方法：组合吞吐、调剖、改变受干扰井的工作制度或关井。当蒸汽吞吐转蒸汽驱后，一旦出现汽窜，只能依靠调流和调驱方式。汽窜程度、井底结构及稠油开发阶段的差异都将影响注蒸汽井调剖方法的选择。稠油油藏提采技术：（1）热力采油改善开发效果方法；（2）热力复合驱替技术；（3）复杂结构井型热力采油技术。 一、氮气泡沫辅助蒸汽驱调驱机理与适应性：泡沫驱机理（1）泡沫体系调剖→提高波及效率（2）表活剂洗油→提高洗油效率。泡沫发泡方式：（1）地面起泡方式（相对较 1
doi:10 3969/j issn 1006 6896 2010 07 011 氮气泡沫调驱技术研究与实践 由艳群 大庆油田采油工程研究院 摘要:针对大庆油田老区注入水无效循 环问题,开展了氮气泡沫调驱技术研究。首 先进行氮气泡沫层内封堵机理研究,针对不 同渗透率储层,筛选了3套配方体系,讨论 了影响氮气泡沫质量的因素;并利用H QY -3型多功能物理模拟装置测定了氮气泡沫 调剖的各参数。非均质岩心实验表明,氮气 泡沫驱能提高油田采收率,在改善大庆油田 聚驱后油藏的开发效果方面效果明显。 关键词:泡沫;控制水窜;稳定性;阻 力因子 大庆油田老区已进入到特高含水期开采阶段, 注入水窜流严重。依靠化学深、浅调剖改善注水井 吸水剖面,提高采收率的效果逐年变差。为控制产 水,降低含水上升速度,提高油井产油量,开展了 注泡沫控制水窜技术研究[1-2]。泡沫不仅具有显著 的选择性封堵的特点,而且具有明显的提高驱油效 率的作用,能明显控制水窜。 1 泡沫剂体系及封堵机理 氮气泡沫驱替液主要由发泡剂、稳泡剂和水组 成,本文研制了3种氮气泡沫驱替液。从表1中可 以看出,氮气泡沫驱替液的表界面张力要比纯水低 得多,这主要是因为氮气泡沫驱替液含有大量的表 面活性剂分子[3]。根据Gibbs原理,系统总是趋向 较低表面能的状态,低表面张力可使泡沫系统能量 降低,有利于泡沫的稳定。 表1 泡沫驱替液的组成和性质 名称发泡剂 浓度/ % 稳泡剂 浓度/ m g L-1 发泡 体积/ mL 半衰期/ h 表面 张力/ m N m-1 界面 张力/ mN m-1 SW-10 33048028 625 30 27 SW-20 370047551 725 60 30 SW-30 5150047515925 70 32 泡沫剂注入地层后,在氮气驱替作用下形成泡沫,该泡沫体系能有效封堵高渗透层,迫使后续液体转向含油饱和度高的部位驱替原油,从而提高波及系数[4]。 泡沫剂是一种表面活性剂,能降低油水界面张力,提高驱油效率;在含油饱和度高的油层部位,泡沫剂易溶于油,不起泡,也不堵塞孔隙孔道,能提高洗油效率。 2 物理模拟实验 评价泡沫在岩心中的封堵能力实验装置采用一维单管模型,实验时单管模型水平置于恒温箱内,单管模型长30cm,直径2 5cm。 (1)最佳气液比优选。气液比对氮气泡沫的质量影响明显,从气液比对封堵性能影响实验表明, 3种泡沫剂体系的最佳气液比都在11~21之间(见表2)。 表2 不同体系的最佳气液比优选 气液比 阻力因子 WT-1W T-2W T-3 实验条件1266 672 2109 6 11100 0123 4154 8 32100 8128 6151 3 2199 6123 2146 4 3172 886 189 6 T=45! P=1 0M Pa K=1 05 m2 V=4m L/min (2)注入方式确定。氮气泡沫调剖的注入方式有两种,一是气和泡沫剂交替注入,二是气和泡沫剂同时注入。室内实验表明,气液混注效果明显好于气液交替注入,在气液交替注入中,交替的频率越高,交替段塞越小,阻力因子越大,泡沫封堵效果越好(见表3)。 表3 注入方式筛选实验 注入方式 基础 压差/ M Pa 工作 压差/ M Pa 阻力 因子 实验条件气、液混注0 066 42107 气、液交 替注入 0 5PV液1PV气0 064 7579 16 1PV液2PV气 0 064 2270 33 气液比21,加 1M Pa回压,注入速 度2mL/min (3)注入速度确定。从不同注入速度产生的阻力因子看,在低注入速度下,随注入速度的增加,泡沫产生的阻力因子增大(见表4)。在现场应用时,为扩大油层纵向波及体积,应在低于地层破裂压力下,尽量提高注入速度。 表4 氮气泡沫调剖注入速度对封堵效果的影响注入速度/ mL min-1 基础压差/ M Pa 工作压差/ M Pa 阻力 因子 实验条件 0 50 02251 54668 7 1 00 026 2 2787 3 1 50 0295 2 90898 6 3 00 0403 9498 5 4 00 0424 18299 6 浓度:0 5% T=45! P=1 0M Pa 气液比=11 K=1 02 m2 21 油气田地面工程第29卷第7期(2010 7)
冷43块稠油油藏氮气泡沫驱油试验研究 付美龙 (长江大学石油工程学院,湖北荆州434023) 易发新,张振华 (辽河石油勘探局工程技术研究院,辽宁盘锦124010) 刘尧文 (江汉油田分公司勘探开发研究院,湖北潜江433124) 熊艳军 (中原石油化工有限责任公司,河南濮阳457001) [摘要]根据冷43块油藏实际情况,压制了平面非均质性单层模型、纵向非均质性三层模型,研究了不 同气液比、不同起泡剂浓度、不同温度和回压下氮气泡沫在模型中的驱油能力,为该油藏开展氮气泡沫 驱油矿场试验提供了理论指导。 [关键词]稠油油藏;氮气;泡沫;驱动(油气藏);单层模型;多层模型;驱替试验 [中图分类号]T E345;T E357146 [文献标识码]A [文章编号]10009752(2004)01008602 根据冷家堡油田冷43块Es 23稠油油藏的地质特点及开发现状,为提高原油采收率,改善经济效益和开发方式及工艺技术,笔者提出了采用/热水加驱油助剂及氮气泡沫段塞驱提高采收率技术0这一新的开发方式。该技术的主要设计思路是:1既注入驱替能量补充油层压力,又注入足够的热能以提高波及体积系数和驱油效率。o由于注氮气的同时加入耐温的起泡剂,在水驱指进带中形成稳定的泡沫流,增加流动阻力,迫使注入水向纵向及平面上吸水差的区域和未驱替层位扩展,扩大波及体积;而且热水与氮气混合后,密度变小,向上超覆,扩大油层上部的动用程度,对块状巨厚油藏尤为重要 [1~4]。为 此,针对热水氮气泡沫驱提高波及系数和稠油油藏采收率的机理等开展三维模型试验研究。1 试验准备 1)人造岩心制作 主要包括4大部分:胶结剂的配制,砂子拌和与压制,模型烧结,加工成型。整个过程必须严格按照操作规程进行,否则难以达到理想的结果。 2)高压三维模型制作 本次试验在高压容器中进行,要求高压试验容器最大耐压50MPa,模型最大尺寸250mm @150mm @30mm 。本次试验研究用的三维模型采用不同目数的刚玉砂按配比高压(27MPa)压制、高温烧结而成,整个模型用环氧树脂浇铸密封,并装入特制的模型高压容器中,以模拟油层的上覆压力等环境。对压制的三维模型取小岩心样测其渗透率,保证与要求的渗透率值基本一致,其中高渗层为908@10-3L m 2,低渗层为426@10-3L m 2。浇铸用环氧树脂为90e 热固化树脂,耐温极限200e 。 3)试验用模型 试验研究中采用的三维模型有以下两种:平面非均质性模型、纵向非均质性三层模型,单层模型基本规格为250mm @150mm @20mm,多层模型基本规格为250mm @150mm @30mm,制作好的三维模型可耐压40MPa,耐温200e 。 4)试验流体和驱替介质 1原油。冷43块的原油为稠油,50e 时原油粘度平均3570mPa #s,密度平均019405,凝固点215e ,含蜡量414%,胶质沥青含量44116%。本次试验油样为冷43-32-562井脱气原油,对其粘温关系测定表明,原油粘度高,粘度对温度敏感。o地层水。冷43块的地层水总矿化度3000mg/L,水型为NaHCO 3型,注入水总矿化度127517mg/L 。本次试验采用按水分析结果人工配置模拟地层水,模拟地层水60e 粘度为014903mPa #s 。饱和岩心用水、驱替水和配置起泡剂溶液全部采用该模拟地层水。?氮气。氮气泡沫调剖用气体为商品氮气。?起泡剂。起泡剂采用辽河油田工程院提供的起泡剂LH-1。 5)试验装置 试验流程主要由注入泵系统、高压岩心夹持器、回压调节器、压差表、控温系统、计量系统等组成。其中高压岩心夹持器是驱替装置中的关键部分。 #86#江汉石油学院学报 2004年3月 第26卷 第1期 Journal of Jianghan Petroleum Institute M ar 12004 Vol 126 No 11 [收稿日期]20031210 [作者简介]付美龙(1967),男,1990年大学毕业,硕士,副教授,现从事油田化学和提高采收率方面的教科研工作。
氮气泡沫注入调节装置使用技术要求
目录 1、总则 (3) 2、卖方的责任 (3) 3、标准与规范 (4) 4、使用条件 (5) 5、设计与制造 (5) 6、检验 (13) 7、技术文件及交付进度 (13) 8、供货范围 (14) 9、供货期 (14) 10、质量保证 (14) 11、附图 (15)
1、总则 1.1本技术要求仅限于氮气泡沫注入调节装置的技术要求，内容包括调节装置的设计、选材、制造、检查和试验的基本要求，本要求与相关法规、标准、数据表、图纸等之间的任何矛盾应在工程实施阶段由卖方负责澄清。 1.2本规定并未对一切技术细节作出规定，并未充分引述相关规范和标准的条文，故在具体工程实施阶段，应要求卖方根据工程的实际情况及国家最新标准、规范提供优质产品。 1.3本规定所列标准、规范如与卖方所执行的不一致时，应按较高标准执行，且卖方应充分描述本技术规定与相关法规的不同点。 1.4卖方应提供买方要求的全部资料和数据，不应用假设条件及未经试验的数据来掩盖产品参数的缺陷。 1.5应按照相关的标准，包括：国家标准以及行业标准进行制造、检验、试验、包装运输、安装和运行。 1.6为确保调节装置正确的安装、操作及维修，卖方应提供所有必需的设备、工具和附件及其清单，即使这些设备和工具在相关资料中没有列出。 1.7调节装置应是经过检验合格的并经过运行实践的、性能优良、技术先进、价格合理的成熟的产品，而不应是试制品或不成熟的产品。 1.8本技术要求为本项目氮气泡沫注入调节装置的设计、生产、检验、测试以及供货方面的基本原则和最低要求。 1.9本技术要求经供需双方确认为订货合同的技术附件，与合同正文具有同等法律效力。 1.10本技术要求未尽事宜，由供需双方友好协商确定。 2、卖方的责任 1.11本技术要求与相关法规、标准、数据表、图纸等之间的任何矛盾应由卖方负责澄清。 1.12无论买方提供的技术文件是否有误，均不能免除卖方的责任，由技术文件错误引起的纠纷，由卖方承担责任。
收稿日期:2004-10-25;改回日期:2005-04-19 作者简介:沈光林(1958-),男,副研究员,硕士研究生,毕业于大连理工大学化学工程专业,现从事气体膜分离的应用研究和技术开发,完成国家级课题3 项,已发表学术论文60余篇、申请专利10多项。 文章编号:1006-6535(2005)04-0100-03 氮气在油田生产中的应用 沈光林 (中国科学院大连化学物理研究所膜技术国家工程研究中心,辽宁 大连 116023) 摘要:膜法富氮在油田中应用广泛,可用于包括稠油和低渗透油藏在内的各种油田提高采收率、钻井、完井等,一般均具有明显的综合效益。特别是移动式制氮系统的诞生,极大地增强了膜法富氮的市场竞争力。 关键词:膜法富氮;移动式制氮系统;采收率;钻井;完井;油田中图分类号:TE357 文献标识码:A 前 言 由于氮气与油、水互不相溶,而且来源广,是气体非混相驱提高采收率的重要气源。所以氮气在油田系统中的应用非常广泛[1～15],可用于二、三次采油,油气井保护,保持压力和储存气体,钻井平台的惰气保护,管路及设备的吹扫,易燃、易爆物品运输时的保护气等。随着膜法制氮技术的日趋成熟,特别是移动式制氮系统的诞生,更加适应灵活多变的应用现场,而且具有投资少、流程简单、膜组件寿命长且免维护、能耗低、体积小、露点低、可靠性强、操作弹性大、能适应各种恶劣环境、开启迅速、浓度和流量可在线监控等特点。同时,所用原料是取之不尽、用之不竭的空气,所以采用膜法可以得到价廉、洁净、质量稳定、易于控制的富氮空气。氮气浓度一般在9310%～9919%范围内,如果和其它技术集成可满足任意所需的浓度,极大地增强了膜法富氮的市场竞争力。 1 提高采收率 随着油田的不断开发,油田利用天然和人工能量开采的阶段完成后,将进入提高油田采收率的三 采阶段。三采的方法主要有热力驱、气驱和化学驱等。就多数油田而言,气驱应用较多,是国内、外采收率研究的发展趋势。气驱提高采收率方法的发展趋势是非烃气替代烃类气,其中应用最多、效果最好的是二氧化碳。但由于二氧化碳来源有限,容易产生腐蚀等问题,故氮气的应用越来越受到重视。 111 稠油蒸汽吞吐井注氮 蒸汽吞吐是增加稠油产量经济而有效的一种方法,然而由于油稠、生产压差小、排液难度大、蒸 汽与稠油之间存在密度差、随周期增加而增加的地层水、系统热损失加大等诸多不利的客观因素,造成注汽效果差,同时采收率相对低。稠油蒸汽吞吐井注氮,即在注汽的同时,往油套环空注入氮,既保护套管,降低井筒热损失,提高井底蒸汽干度,提高油井的回采水率,简化生产程序和管柱,降低费用,又减少作业对地层的污染和注汽量,还增产并延长有效期等。辽河油田[1]做过效益对比,每周期增加10×104m 3氮气,产生费用超过8×104元;可减少井下隔热管、封隔器、伸缩管和一次小修作业费用,合计4×104元;减少注汽量700t ,节约费用5×104多元;平均增油227t ,创效益2113×104元,提高阶段采收率3%～5%,投入产出比高达1∶315。新疆克拉玛依油田[2]现场试验表明,油井生 产时率由注氮前的3213%提高到注氮后的7818%;平均单井产油量比上个周期提高218t ,生产天数延长51d ,油汽比提高0105～0137,回采水率提高12%～141%。此外,与同时注汽的井相比较,注氮气井平均周期产油量达到1026t ,周期生产天数293d ,单井日产油为35t ,油汽比0145,回采水率104%,而只注蒸汽井平均周期产油238t ,周期生产天数81d ,单井日产油29t ,油汽比0111,回采水率只有4714%,各项生产指标远远低于注氮井;油层吸汽剖面得到明显改善;经济效益显著,实施注氮试 第12卷第4期2005年8月 特种油气藏S pecial Oil and G as Reserv oirs V ol 112N o 14 Aug 12005
QHD32-6油田氮气泡沫驱高温高压可视化实验研究 陈平，宋志学，郑继龙，张相春，赵军,吴晓燕 （中海油能源发展股份有限公司钻采工程研究院，天津塘沽 300452） 摘要：利用高温高压可视化填砂管，研究了静态和动态条件下N2泡沫驱油过程中原油与泡沫的流动规律及其驱油机理，并对QHD32-6油田N2泡沫驱泡沫体系进行优化。实验结果表明：压力的增大有利于更多N2溶入原油中，使原油黏度下降，有利于原油的采出；随温度升高，N2泡沫在填沙管模型中的封堵作用逐渐减弱。在90℃下，N2泡沫体系仍具有较高的阻力系数，说明该体系具有良好的耐高温性能。随注入速度的增加，泡沫产生的阻力因子增大；但压力过大容易形成气窜影响采收率，因此，应将注入速度控制在合理范围以内（1～2mL/min）。 关键词：高温高压；可视化物理模型；氮气泡沫；驱油实验 Visualization studies on nitrogen-foam flooding experiment under high temperature and high pressure of QHD32-6 oilfield Chen ping, Song zhixue, Zheng jilong, Zhang xiangchun, Zhao jun, Wu xiaoyan (CNOOC Energy Technology & Oilfield Engineering Research Institute, Tanggu Tianjin, 300452) Abstract: The high temperature and high pressure visualized sand pack was applied to study the flowing laws and microscopic mechanism of oil displacement for crude oil and foam under static and dynamic situations during the process of N2 foam flooding. The experiment results showed that increasing of pressure could be beneficial to dissolve more nitrogen in crude oil, which due to reducing of viscosity of crude oil and being good for oil recovery. With the increasing of temperature, the plugging effect became worse, however, high resistance coefficient for N2 foam system at 90℃, which indicated that the N2 foam system had a high-temperature resistance. With the increasing of injection rate, the resistance factor also increased. However, high injection rate would cause gas channeling, therefore, the injection rate should be controlled within a reasonable range, such as 1-2mL/min. Keywords: high temperature and high pressure; visualized physical model; nitrogen-foam flooding; oil displacement experiment 前言 海上油田开发难度大、投资风险高，渤海油田采油工艺技术难度达到标定采收率指标，需尽快采用新技术，以提高油田采收率。近几年来，N2泡沫驱提高采收率技术发展迅速。一方面，泡沫有较高的视粘度，且具有“遇油消泡、遇水稳定”的特性[1]；另一方面，泡沫具有“堵大不堵小、堵水不堵油”的特性[2]。 QHD32-6油田低幅度构造，边底水合采，油田含水上升快，产量递减大。为进一步挖掘剩余油潜力，解决储层非均质性强、注入水突进现象，为此在QHD32-6油田条件下进行了N2泡沫驱试验研究。 1 N2泡沫驱增油机理 一般认为，N2泡沫驱油增油的主要机理有以下4个方面[3]：（1）泡沫体系中表面活性剂降低油水界面张力，提高驱油效率。（2）泡沫液视粘度较大，可有效降低油水流度比、扩大波及体积。（3）泡沫具有“遇油消泡、遇水稳定”、“堵大不堵小、堵水不堵油”的特性，可有效封堵含油饱和度较低的高渗孔道，从而提高中、低渗透层的驱油效率。（4）泡沫破裂后，N2上升到油层顶部，聚集到一定程度，形成N2驱。
氮气泡沫调剖技术研究与应用 针对注水油田层间矛盾大，注水效果差的问题，利用氮气泡沫调剖技术，调整吸水剖面，达到改善断块水驱效果的目的。 标签：氮气；调剖 1.前言 氮气在油田开发中的应用是20世纪70年代发展起来的新技术。美国和加拿大已开发出多种氮气应用技术，并达到相应的应用规模，其技术处于世界领先地位。我国在20世纪80年代开始进行了一系列的室内实验研究，90年代初开始现场试验。通过优化研究，金海采油厂进行了氮气泡沫调剖技术现场试验，取得了较好的增油降水效果。 2.氮气泡沫调剖技术 海26块注水开发早期主要采取的是笼统注水，由于储层纵向上非均质性，造成相对吸水较少的低渗透层所对应的油井收效甚微，而吸水量较大的高渗透层所对应的油井水淹严重，层间矛盾十分突出。氮气泡沫调剖技术主要是针对海26块生产中出现的问题提出的，通过调整油层吸水剖面，降低水相渗透率、界面张力、原油粘度及重力分异驱替原理，提高水泾效果。 2.1发泡剂的筛选。 实验在带玻璃观察窗和磁力搅拌转子的不锈钢高温高压反应釜内进行。实验过程如下：将复配的5种发泡剂，用蒸馏水配制发泡剂含量为0.5%的发泡剂溶液，取150ml倒入高温高压反应釜中，均匀注入氮气，使得反应釜内压力为1MPa；仪器温度分布设置在30℃、100℃、150℃、200℃、250℃和300℃，测量发泡体积和半衰期。通过实验筛选出一种耐温280℃，100℃时半衰期>240min的发泡剂。 2.2发泡剂使用浓度优化。 为了确定发泡剂在多孔介质中产生泡沫所需的最低浓度，配置了不同浓度的发泡剂，先把填砂管饱和水、水测渗透率，然后注入0.1PV发泡剂溶液，在氮气注入压差为0.8MPa下发泡（气体体积固定为0.8PV，大气压下），考察后续注水时阻力因子随浓度的變化。 用不同浓度的表面活性剂水溶液进行水气交替注入实验时，发现当发泡剂浓度为0.3%时，发泡后的后续水驱出口端有时看不到泡沫的产生，发泡前后阻力因子变化较小，而且气液比例对发泡前后水驱阻力因子的影响也不敏感；当发泡剂浓度达到0.5%时，阻力因子呈跳跃性增大，这是由于此时达到了发泡剂的临
收稿日期:2002-01-06;修回日期:2002-05-12 作者简介:杨健,工程师,1991年毕业于西南石油学院采油专业,一直从事试油、修井方面的技术工作。地址:(646001)四川省泸州市兰田镇,电话:(0830)3921502。 开采工艺 低压气井暂堵修井工艺技术 杨 健 (四川石油管理局川南矿区工程技术部) 摘 要:对低压气井进行修井作业时,要求施工安全又不伤害产层,这是一个急待解决的难题。国内外对此已进行了长期的研究和现场试验,并形成了很多修井工艺技术。使用非选择性堵水剂作为暂堵剂,在4口井上进行了暂堵修井作业,取得了较好的效果;综合考虑,认为暂堵施工适用于低压气井的修井作业,并对低压气井的暂堵修井作业总结了一些经验。 关键词:低压气井;修井;暂堵;工艺 中图分类号:TE 358 文献标识码:A 文章编号:1006-768X(2002)05-032-02 低压气井修井简况 气井生产一段时间,特别是气田开发进入中后期之后,由于地层能量的不断衰减,井内会出现各种各样的异常情况,导致无法进行正常的生产,因此必须对这些低压气井进行修井作业,采取更换生产管串或下入井下工具如气举阀、电潜泵等措施以保证气井恢复生产。由于这些气井的地层压力已经远低于井眼的清水液柱压力,用清水压井可能导致压死气井,敞井施工作业又存在井口失火、H 2S 中毒等不安全因素。国外对低压气井修井时一般采用低密度流体作为修井工作液或采用不压井修井技术:低密度修井工作液是泡沫或气体(氮气、空气或天然气);不压井修井采用连续油管或不压井起下钻设备。国内据了解,天然气研究院现正在对低密度修井液(泡沫)进行研究,并已取得了一定的进展,已处于现场试验阶段;西南石油学院也研制出了低密度修井液。川内也有不压井修井装备,隆昌井下作业公司有连续油管车。但是这些施工方式和施工设备在使用时存在较大的局限性,如费用问题、作业方式和作业内容的限制等。 近几年来,在川南气田对几口低压气井进行了暂堵修井的现场试验,认为低压气修井时使用暂堵方式技术可靠、操作简便、成本也较低廉,适用范围较广。我们使用的暂堵剂是一种非选择性堵水剂。 国外从20世纪80年代就进行了大量的堵水试验研究工作,前苏联在奥伦堡气田就进行了大量的常规堵水和选择性堵水试验;美国在加里佛利亚进 行了多口气井的堵水工作。在国内,四川气田曾经在70年代也设想和试验过堵水技术;近几年来国内很多研究单位、油田等已经进行了大量的研究和应用工作:石油大学、江汉石油学院、石油勘探开发科学研究院、吉林油田、胜利油田等很多单位均进行了室内试验和现场应用工作,并且也取得了一定的成果。 目前国内外研究较多的堵水技术是采用改进的聚合物交联技术、聚合物桥键吸附技术。现研究生产的堵水剂分为选择性堵水剂和非选择性堵水剂。选择性堵水剂是通过油和水、产油层和产水层的差别进行堵水,分为水基堵水剂、油基堵水剂和醇基堵水剂;非选择性堵水剂对油和水都有封堵作用,主要分为树脂型堵水剂、冻胶型堵水剂、凝胶型堵水剂和沉淀型堵水剂。将堵水剂用作低压气井修井,目的是为了封堵一切地层流体,将井筒和地层暂时地分隔,因此选用了非选择性堵水剂)))一种双液法冻胶型堵水剂。 暂堵剂的工作原理及技术要求 暂堵剂的工作原理为:暂堵剂由基液和交联剂两部分组成;暂堵剂的基液为聚合物溶液(同分子化合物),在施工时按一定的交联比加入一种交联剂溶液后形成冻胶,再将这种冻胶注入井眼内在破胶前可有效地封隔地层流体。 使用暂堵剂进行低压气井修井的目的是为了暂时封堵地层,以确保安全地完成修井作业,然后再采取其它方式使暂堵剂破胶水化后排出,最终不伤害 # 32# 钻 采 工 艺2002年