氮气泡沫驱机理
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2.氮气泡沫体系评价研究泡沫体系是氮气泡沫驱的主要工作液,它是影响因氮气泡沫驱效果主要素之一。
氮气泡沫驱的泡沫体系应同时具有良好的起泡和稳泡能力。
不同类型的起泡剂和稳泡剂的适应性有较大的差别,一般来说,油田用起泡剂和稳泡剂主要有以下要求:(1)起泡剂起泡性能好,即泡沫基液与气体接触后,泡沫体积膨胀倍数高。
(2)稳泡剂稳泡性能好,半析水期时间长。
(3)与其它流体配伍性良好,抗盐能力强,且具有一定的抗油能力。
1 注氮气泡沫提高采收率工艺技术1. 1 注氮气提高采收率的机理注氮气开发油气田主要有混相驱、非混相驱、重力驱和保持地层压力等开采机理,一般氮气混相驱要求具有较低的混相压力,在八面河油田这种原油粘度、密度较高的稠油油藏难以实现氮气混相驱。
所以,只能开展注氮气非混相驱提高采收率工作。
注氮气提高采收率的机理可归纳为: 1)注氮气有利于保持地层压力,注入地层后具有一定的弹性势能,其能量释放可起到良好的气举、助排作用;2)注入油藏的氮气会优先占据多孔介质中的油孔道,将原来呈束缚状态的原油驱出孔道成为可流动的原油,从而提高驱油效率;3)非混相驱替作用:氮气、油、水三相形成乳状液,降低了原油的粘度,从而提高了驱油效率。
注入的流体和油藏流体间出现重力分离,形成非混相驱,可提高油藏在纵向上的动用程度,从而改善开发效果;4)注氮气-水交替驱将水驱和气驱的优点有效地结合在一起,不仅可以改善由于气水粘度差异造成的粘性指进,使驱替前沿相对均匀,而且由于渗吸作用,对低渗透层剩余油的驱替更有利。
水相主要驱扫油层中下部,注入的氮气气相由于重力分异作用向上超覆主要驱扫油层上部,气液交替驱扫不同含油孔道,使水饱和度及水相渗透率降低,一定程度上提高水驱波及系数及水驱波及体积。
八面河油田主要利用了氮气的非混相驱、重力驱和保持地层压力等三方面的机理。
1. 2 氮气非混相驱室内实验研究结果对于氮气非混相驱利用均质模型和平面非均质模型开展了水气交替注氮驱油实验,实验结果表明,对于均质模型和平面非均质模型水气交替注氮均可提高采收率,而且均质模型比平面非均质模型水气交替注氮提高采收率幅度高(表1)。
氮气泡沫驱采油技术研究与矿场应用的开题报告
一、研究背景:
随着石油开采领域不断的发展,以及油田规模的逐步扩大,原有的采油技术已经无法满足市场需求。
为了提高采油效率,减少资源浪费,近年来氮气泡沫驱采油技术
得到了广泛的应用与研究。
二、研究内容:
本文将从氮气泡沫的生成原理、驱油过程的机理入手,深入探究氮气泡沫驱油技术的特点、优缺点及其应用前景,并结合某一矿场的实际情况,设计并开展氮气泡沫
驱采油的实验。
主要包括以下几个方面的内容:
1、氮气泡沫的生成原理、稳定性及特性;
2、氮气泡沫驱油的机理、应用场景及其优缺点;
3、某一矿场氮气泡沫驱采油的前期调研及分析;
4、基于实验数据分析某一矿场氮气泡沫驱采油的可行性及应用前景。
三、研究意义:
1、本文将为石油开采领域提供一种新的有效技术,以提高采油效率,降低采油
成本;
2、通过研究氮气泡沫驱采油技术,可以加深我们对于采油过程的理解,为今后
的采油技术研究提供宝贵的经验;
3、本文设计的实验对于矿场实际应用具有积极意义,有利于提高某一矿场的生
产效率,确保资源的合理利用。
四、研究方法:
本文的研究方法主要分为两个部分,第一部分是理论分析、文献综述及案例分析;第二部分是实验部分。
在实验部分,首先需要制定实验方案,设计实验流程和实验方案,进行原料采集和实验设备的调整和完善,然后进行实验数据收集及结果分析。
五、预期结果与结论:
本文研究的氮气泡沫驱采油技术具有一定的创新性和实用性,预期实验结果将能够证明该技术确实可以提高采油效率并减少资源浪费,具有较高的实际应用价值。
最终结论将给出该技术在某一矿场的应用前景及可行性分析。
技术与检测Һ㊀氮气泡沫在油水井解堵㊁混排中的应用分析李文生摘㊀要:由于氮气具有制(提)取范围广,操作方便,形成的氮气泡沫热稳定性好,可有效解决油水井层内㊁层间渗流矛盾,有效提高油田酸化解堵效果;混排施工中在井底易形成负压,诱导近井地带污染物外排,带出井底的残酸和污染物㊂因此,氮气泡沫技术在油田解堵㊁混排中得到了广泛的应用㊂关键词:制氮;氮气泡沫;解堵;混排一㊁氮气的基本性质在常温常压下,氮气为无色无嗅的气体,1m3液氮在标准大气压下,汽化647m3氮气,氮气冷却至-195.8ħ(沸点)时,变成无色的液体,冷却至-209.8ħ(熔点)时,液态氮变成雪状的固体㊂在标准状况下,氮气密度为1.25g/L㊂二㊁制氮的方法通常是采用膜制氮技术制取氮气的,膜制氮是指利用空气分离膜从空气中提取氮气㊂从大气中提取的空气,净化处理后泵入空气分离膜组后进行分离,提取达到规定纯度的氮气,经检测及增压后使用㊂制氮注氮工艺流程如下:空气源提供系统ң空气净化处理系统ң空气膜分离制氮系统ң氮气检测和计量ң氮气增压系统ң送至用户(或注入井下),详见图1㊂图1㊀膜制氮技术示意图油田现场一般是通过氮气发生车制取氮气的,详见图2㊂图2㊀氮气发生车三㊁氮气泡沫解堵㊁混排机理①由于泡沫具有密度可调㊁对油层伤害小㊁携液(砂)能力强㊁与天然气混合不易发生爆炸等优良性能;同时泡沫在地层中良好的选择性,遇水稳定㊁遇油消泡,调剖能力强,可以有效解决层内㊁层间渗流非均质性矛盾㊂②氮气少量溶解或混合在原油中,使原油体积膨胀,增加地层能量,提高油井产量㊂③贾敏效应㊂泡沫通过孔隙喉道时,由于气泡界面变形而对液流产生阻力效应,称之为贾敏效应㊂当泡沫进入地层时,先进入高渗透层,由于贾敏效应,高渗带流动阻力逐渐增加,随着注入压力的变大,泡沫解堵液可依次进入低渗透层,提高解堵波及系数,增强解堵效果㊂④由于氮气泡沫密度低,可在井底建立负压,诱导近井地带污染物外排,解除产层堵塞㊂⑤泡沫携带能力强,可以把井底的残酸和污染物带出㊂四㊁氮气泡沫解堵㊁混排工艺应用①解堵时向目的层中注入氮气泡沫,闷井扩散后回采,起到油层解堵的作用㊂②酸化解堵后泡沫助排技术:针对常规酸化残酸和反应物不能及时排出,存在沉淀后伤害地层的问题,利用泡沫流体高携带能力和低密度的特点,将地层中的残酸和反应产物排出,提高酸化解堵效果㊂五㊁案例解析案例:S672-2-X7井氮气泡沫酸化㊁混排㊂该井为新井投产,实施水力喷砂射孔及氮气泡沫酸化㊁混排工艺㊂关键施工步骤及施工参数①连接管线㊂②管线试压㊂③氮气泡沫酸化:灌满井筒;前置氮气;正挤氮气泡沫酸;关井反应1h㊂④倒管线,放喷㊂⑤氮气泡沫混排㊂⑥回收废液㊂⑦恢复液面㊂⑧洗井㊂施工现场布置详见图3;施工参数详见表1:图3㊀泡沫解堵㊁混排现场布置图表1㊀S672-2-X7氮气泡沫酸化和泡沫混排施工参数表施工工艺氮气泡沫密度g/m3预计泵压MPa氮气车组排量Nm3/h泵车排量m3/h液量m3氮气用量m3备注前置氮气/ɤ151200//600氮气泡沫酸0.6-0.7ɤ15120014.32-23.11201282氮气泡沫液0.6-0.7ɤ15120014.32-23.116385泡沫混排0.7ɤ15120023.1120.111044设计1周泡沫混排0.6ɤ15120014.3220.111685设计1周洗井40.22设计2周合计106.444996㊀㊀备注:1.理论计算用氮气量4996Nm3,实际氮气按1.5倍准备即7494Nm3;2.现场施工时当返出液无酸性显示时,方可结束混排施工㊂作者简介:李文生,胜利油田鲁胜石油开发有限责任公司㊂961。
氮气泡沫驱提高采收率机理及影响因素研究进展作者:廖辉孔超杰邓猛来源:《当代化工》2019年第01期摘 ;;;;;要:氮气泡沫因其独特的流变性和对非均质严重地层的良好封堵性能,受到各大油田的关注,并成功应用。
文章综述了氮气泡沫驱提高采收率的机理及影响因素,并对影响因素进行了详细分析,同时指出了目前存在的问题并对油田开发生产提出了相关建议,为氮气泡沫驱技术更好的发展并服务于油田生产。
关 ;键 ;词:氮气泡沫;流变性;非均质;封堵性;机理;影响因素中图分类号:TE 357 ;;;;;;文献标识码: A ;;;;;;文章编号: 1671-0460(2019)01-0122-05Abstract: Owing to the peculiar rheology behavior, excellent adaptability and sealing characteristics to severe heterogeneity formation, the nitrogen foam flooding technique gains more and more focus and has been successfully applied in many oilfields. In this paper, the mechanism and influence factors of nitrogen foam flooding in EOR process were summarized, meanwhile,existing problems were analyzed, and some suggestions were put forward, in order to make the nitrogen foam flooding technique better meet the demand of oilfield development.Key words: Nitrogen foam; Rheology behavior; Heterogeneity; Sealing characteristics; Mechanism; Influence factors我国大部分油田为陆相沉积,非均质性严重,这些油田大部分处于注水开发的中后期[1],注入水突破快,含水较高。
氮气泡沫在油气田开发中其它应用一、低渗透油田注氮气开发注氮气开采方式主要应用以下几个方面的开采机理,即混相驱、重力驱、非混相驱和近混相驱。
对于一个特定油藏而言,注氮气开采有可能是一个或几个机理起作用,还有可能有其他机理起辅助作用。
1、注氮气混相驱实现混相驱的四个主要因素是:原油组分及重度、驱替剂的组分、注入压力、温度。
注入混相驱的基本论点,是利用注入一种可以在一定温度和压力条件下,能够完全溶解于原油中的溶剂来驱替油藏中的原油。
在混相驱替过程中,混相条件不仅取决于驱替相和被驱替相的中间烃组分含量,而且还取决于驱替相和被驱替相间的最小混相压力,高于这个压力,就能发生多次接触混相。
氮气同原油的混相压力比二氧化碳和天然气同原油的混相压力高。
2、注氮气重力驱利用气体与原油间的密度差异而产生的油气对流作用(重力分异作用),从而实施保持油藏压力或部分地保持油藏压力,并驱替原油和天然气的方法,称为重力驱。
从开采方式上可分为两种:一种是向油藏顶部或已存在的气顶注气;另一种是向气顶以下的油柱注气。
这两种注气方式的必备条件是油气能够在油层内纵向运移和分布。
3、注氮气非混相驱注氮气非混相驱通常是采用水气交替注入方式。
向亲水地层中交替注入水和氮气,有利于使残余油在界面处聚集,并实现界面流动;而向亲油地层中交替注入水和氮气,则有利于残余油在气水固三相汇处聚集,气水界面提供了油流通道,气水界面夹带油流动,气体在通过喉道处时,其弹性能量可在某种程度上起到洗油作用。
所以,在水驱油藏中,交替注入氮气和水,能够为残余油的聚集和流动提供比水驱更为有利的条件。
一项单管驱油实验表明,向水中加入氮气后,驱油效率可比水驱驱油效率提高14.2%,其效果是明显的。
二、边底水油藏注氮气泡沫压水锥增产有强边底水的油藏,随着开采时间的延长井底压力降低,井筒附近形成较大的垂向压差,底水垂向伞状锥进,油藏边底水侵入形成水锥。
水锥一旦突破到井筒,油井产水量迅速上升,甚至造成整个射孔段水淹。
注氮气泡沫调驱技术李淑红1 吴玉杰2(大庆油田有限责任公司第三采油厂)萨北开发区油层是非均质性油层,不同油层渗透性级差大,层间、层内和平面矛盾都很突出,油田开发进入高含水后期开采阶段,特别是经过长期注水和聚合物驱油,主力厚油层有大孔道形成,注入水无效循环严重。
为探索控制高渗透层段水窜,提高厚油层动用程度和最终采收率的有效途径,在萨北开发区的一个水驱井组和一个聚合物驱后水驱井组开展注氮气泡沫调驱技术的研究与现场试验。
通过注氮气泡沫调驱试验,验证萨北开发区油层对氮气泡沫调驱技术的适应性,掌握不同井组的驱替规律,对水驱和聚合物驱后水驱井组采用氮气泡沫调驱的效果进行评价。
一、泡沫封堵和提高采收率机理氮气泡沫调驱技术就是将发泡剂、稳泡剂和各种添加剂组成的泡沫体系在地面用清水或含油污水稀释后,通过地面设备注入井下,注入同时在井口加注氮气,使泡沫剂与氮气在井口和井筒中充分混合形成稳定的泡沫流进入地层实施封堵和驱油。
2.泡沫封堵机理 (1)贾敏效应泡沫是一种气泡的聚集物,是不溶或微溶气体分散于液体中所形成的分散体系,其中气体是分散相(不连续相),液体是分散介质(连续相)。
当单个气泡在变径的毛细管中流动时,遇到孔喉半径小于气泡的半径时,如欲通过孔喉需克服遇阻使气泡变形后所带来的附加阻力,这就是贾敏效应。
当气泡前后压差小于使气泡通过孔喉时的最小压差时,气泡通不过孔喉,将会造成气泡对孔道的堵塞。
对于一个气泡来说,其阻力不大,但当压力逐渐降低,气泡不断的增大和增多时,产生叠加效应,引起的阻力是十分可观的。
注泡沫控制水窜就是利用这个原理。
(2)选择性封堵高渗透带根据贾敏效应的原理,孔喉半径越小,其产生的附加阻力越大,所以泡沫会优先进入孔径较大的高渗透带。
泡沫进入高渗透带后,在继续向前运移的过程中,气泡所受的地层压力下降,气泡变大;而且由于气泡间存在气体扩散效应,会发生气泡的合并现象,气泡也变大。
气泡的直径变大,高渗透层的孔径就相对减小,产生的附加阻力就增大,直至大到阻碍气泡流动,就产生了对高渗透带的堵塞。
泡沫驱油机理研究综述张更;陈雨飞;郑浩;张佳【摘要】开发进入中后期的中高含水油藏,由于各种化学驱油方式存在着一些因素的制约,使得泡沫驱油这种实施成本相对较低,施工工艺相对简单,提高采收率比较明显的驱油方式成为一种主要的三次采油方式。
泡沫驱油方式的不断发展,到目前为止已经发展有氮气泡沫驱油、空气泡沫驱油、CO2泡沫驱油等多种方式。
本文主要从宏观和微观方面介绍泡沫在多孔介质中的渗流以及改善吸水剖面、增加驱油效率、提高采收率等方面的机理和规律。
【期刊名称】《当代化工研究》【年(卷),期】2017(000)011【总页数】2页(P6-7)【关键词】泡沫驱油机理;扩大波及体积;提高驱油效率;综述【作者】张更;陈雨飞;郑浩;张佳【作者单位】[1]长江大学石油工程学院,湖北430100;[1]长江大学石油工程学院,湖北430100;[1]长江大学石油工程学院,湖北430100;[1]长江大学石油工程学院,湖北430100;【正文语种】中文【中图分类】T1.国内外泡沫驱油研究发展现状(1)国外泡沫驱油研究发展现状国外对泡沫驱油机理的研究开始于二十世纪五十年代。
据文献记载,首次提出泡沫可以提高驱油效率的是美国的Fried。
他在论文中表述泡沫可以导致气相渗透率的降低,延缓气体的突破,提高原油采收率。
1958年,Bond等人首次发表了泡沫驱油的专利。
在1964年至1967年,美国伊利诺斯州Siggins油田进行了首次泡沫驱的矿产实验,取得了比较好的效果。
1988年,Isaacs等人研究了温度上升时,泡沫在多孔介质中的流动规律。
1989年,Huh和Handy等人通过研究表明:在稳定流状态下,气相相对渗透率相应越大,泡沫的封堵效果越好。
(2)国内泡沫驱油研究发展现状我国对泡沫驱油方式的研究起步相对较晚,开始于70年代初。
我国的科研人员对泡沫驱油的研究主要集中在泡沫驱油机理、起泡剂、泡沫稳定性几个方面。
1965年,我国在玉门老君庙油田首次开展了泡沫驱油矿产试验。
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。
图2-1 静水边界层的结构模型a-弱极性固体表面;b-强极性固体表面静水边界层中,紧贴于固壁的一层水分子,由于受到固壁强烈的吸引作用,看似液态水,实际上具有固体的性质,而离开固壁的第二、三层水分子层,同样受到固壁分子的引力,具有一定弹性,虽然是液态水,却具有半固体的性质。
距离固壁越远,水分子受固壁的引力越小,越接近于普通液态水。
静水边界层对水流边界层的影响很大。
通过表面化学研究得知,固体表面对水分子的作用围决定于固体表面的性质,特别是固体表面的极性。
极性越高的表面,对水分子的作用围越大,石英、云母等亲水性物质的表面,对水分子的作用深度可达0.01mm 数量级或更大。
静水边界层中,水分子受到固体表面吸引势能的作用,已经不同于自由水分子,要使该边界层压缩,外界需要做功。
根据边界层压缩过程的势能变化,可以大体上确定固体表面对外界水分子作用势能场的分布规律。
考虑一个气泡向固体表面靠近的情形。
如图2-2所示,气泡向固体表面接近,先排除隔于两者夹缝间的自由水。
由于自由水的分子是无序的,所以很容易被挤走。
当气泡进一步接近时,固体表面的静水边界层受气泡的排挤而变薄。
静水边界层压缩的自由能变化,与固体表面的极性有关。
图2-2 静水边界层的厚度与自由能对于石英等强极性固体表面,则随着气泡向表面逼近,静水边界层自由能增加,如图2-2中的曲线1所示。
曲线1表明,当气泡与固体表面越来越接近时,其表面能不断升高。
所以,除非有外加能量,否则静水边界层是不会自发薄化的。
由于粘性是分子引力的表征,分子间引力越大,粘性越大,分子间引力越小,粘性越小。
按此规律,可以设粘性与分子引力成正比。
对于边界层中的水,粘性由两部分组成,一是自由水的粘性,另一是固体表面对水分子的作用产生的附加粘性。
如用公式表示,可设边界层中水的粘度为:nyαμμ+=0 (5-1)式中 μ——边界层中水的粘度; 0μ——普通水的粘度;α——与固体表面性质、水分子性质有关的系数; n ——指数;y ——离固体表面的距离。
由上式可知,在固体表面上,0→y ,水分子的粘度为无穷大,无论怎样,水分子不流动,这满足了经典边界层理沦的无滑移条件。
在离固体表面无穷远处,∞→y ,水的粘度为普通水的粘度0μ,但在实际中,这是不可能的,一般取边界层中水的粘度与自由水的粘度相差1%时,该处为边界层的外缘。
由此可以确定边界层的厚度为:01.1100=+=n yμαμμ 0100μα=n yny 0100μα=即边界层厚度0δ为:n0100μαδ= (5-2)再回到要讨论的液体近壁边界层引起的附加阻力问题,如图2-3所示,当一气泡处于孔道中时,在毛管力的作用下会对管道壁面产生一种挤压力1p 。
图2-3 毛细管孔道中气泡气泡两端球形曲面上产生的毛管力为:rR p c θσσcos 22==' 同时圆柱体曲面产生的毛管力为:rp c σ=" 因此当气泡静止时,对管壁产生的挤压力为:rr r p p p c c )1cos 2(cos 21-=-="-'=θσσθσ (5-3) 在该挤压力的作用下,自由液体分子被挤走,并使边界层保持一定的平衡厚度。
由于边界层液体具有很高的粘度,因此,要使气泡移动,必须要有足够的外加压差,克服边界层产生的摩擦阻力f p。
(2)润湿滞后引起的附加阻力在压差的作用下,当毛细管中的气泡移动时,由于润湿滞后,气泡两端的液膜会产生变形,导致两端曲面的曲率半径不相等,如图2-4所示。
图2-4 外加压差使气泡变形这样由于气泡变形产生的附加阻力为:)cos (cos 22θθσ'-''=rp (5-4)因此,在毛细管中,要使静止的气泡移动,就必须克服1p 作用于边界层产生的摩擦阻力fp 以及由于气泡变形产生的附加阻力2p 。
(3)气泡通过孔喉时产生的附加阻力实际岩石的渗流通道是由很多孔隙和喉道组成的,通过恒速压汞以及微观分析可以确定岩石孔隙和喉道的大小以及分布频率。
当气泡由孔隙进入喉道时,遇阻变形,产生附加流动阻力3p ,即通常所说的贾敏效应,如图2-5所示。
图2-5 气泡在喉道处遇阻变形)11(23R R p '-''=σ (5-5)只有当气泡前端变形到与喉道最窄处一样大时,即rR θcos ='',气泡才能通过喉道而流动。
在实际地层中,以上几种流动阻力是同时存在的。
泡沫渗流过程中的屈服应力主要取决于2p 和3p 的大小。
水气交替注入也会引起流动阻力的增加,其与泡沫调驱的主要差别就在于泡沫调驱过程中产生了大量的气泡,进而影响到整个体系的流动状态。
在流动阻力方面,与气水交替注入相比,泡沫调驱中由2p 、3p 产生的流动阻力要大得多,并且随流动方向上气泡密度的增加而增加,这也是泡沫调驱与水气交替注入在流动阻力方面的主要差别。
三、室评价3.1 起泡剂浓度筛选采用Waring Blender法,量取100 ml质量浓度的起泡剂溶液,分别放入高速搅拌器中搅拌生成泡沫(转速为7000 r/min,搅拌时间为3 min)。
搅拌完毕后倒入量筒中,测量其起泡体积和半衰期,以此评价上述四种浓度条件下四种起泡剂的基本性能。
起泡剂浓度优选由实验结果可以看出,起泡体积和半衰期并非随着起泡剂浓度的增加而一直增大,当起泡剂浓度增加到一定值时,起泡体积增加幅度减小或呈现下降趋势,半衰期逐渐趋于稳定或增幅减小,泡沫综合值则可以更为明显的看到这种趋势。
3.2气液比对泡沫渗流特性的影响图3-1不同气液比条件下压力变化曲线由图3-1可以看出,在泡沫注入过程中,压力的变化曲线并不是平滑的,会出现一定的波动,这主要与泡沫的稳定性、泡沫的捕集与流动有关,当泡沫突然破裂或流动时,压力降低。
随着泡沫注入量的增加,越来越多的泡沫被捕集在孔隙中,流体的流动通道减少,流动阻力增加,注入压力逐渐增大。
另一方面,随着气液比的增大,注入压力升高的速度变快,同时驱替达到相对稳定状态需要注入泡沫的量也要少一些。
这主要是因为在高气液比条件下,单位时间通过岩心的气量相对要多,被捕集的气泡增多,泡沫的屈服应力和表观黏度增大,导致出现上述结果。
3.3 渗透率对泡沫渗流特性的影响由图3-2可以看出,在相同流量条件下,泡沫表观黏度由605×10-3µm2下的55.66mPa·s迅速增大到5998×10-3µm2下的360.49mPa·s,随渗透率的增大而迅速增大。
这主要是由于泡沫具有剪切变稀的性质,在相同流量条件下,不同渗透率岩心中泡沫受到剪切速率不同,渗透率越高剪切速率越小,泡沫的表观黏度越大,这样泡沫在岩心中渗流的阻力因子也就随渗透率的增大而增大,如图3-3所示。
图3-2 表观黏度随渗透率变化曲线图3-3 泡沫驱阻力因子随渗透率变化曲线3.3 泡沫调剖能力实验图3-4 A 组分流量对比010020030040050060070002468渗透率(µm 2)阻力因子图3-5 B组分流量对比图3-6 C组分流量对比由图3-4~图3-6中可以看出,在水驱阶段,高渗岩心和低渗岩心的分流量相差很大(图中横坐标为0处),水在高渗岩心形成窜流,低渗岩心分流量几乎为零。
注入泡沫后,高渗岩心的窜流得到有效地的遏制,分流量迅速降低,低渗岩心中的分流量则相应的增大,两个岩心的分流量变的相对均衡,甚至出现低渗岩心的分流量大于高渗岩心分流量的情况。
随着泡沫注入量的增加,高渗岩心和低渗岩心的分流量交替增大减小,并且渗透率差异越大交替频率越快。