氮气泡沫冲砂技术

低密度氮气泡沫流体应用技术探讨摘要：本文探讨了氮气泡沫流体的酸化及排酸技术的应用，通过不断注入低密度泡沫液进行循环，逐步降低井筒流体的密度，减少液柱对地层的回压，以达到举通井筒或降液到预定深度，实现诱喷的目的。

关键词：低密度氮气泡沫酸化排液解堵泡沫流体是一种可压缩的非顿流体，其独特的结构决定了泡沫流体具有许多优点，如低漏失，对油层伤害小，强携砂能力以及在地下与天然气混合不易发生爆炸等性能。

结合油田油藏生产现状及存在问题，主要对泡沫酸酸化、泡沫流体混排工艺开展了现场应用。

一、泡沫酸酸化及泡沫流体排酸技术1、泡沫酸酸化原理泡沫酸酸化工艺是一种对低渗、低压、水敏性地层很有效的新型酸化增产技术，与其它酸化工艺相比，具有如下特性：液柱压力低、返排能力强，粘度高、滤失小、对地层损害小，酸液有效作用距离长，施工简便、综合成本较低、经济效益高。

其酸化基本原理为：泡沫酸是用起泡剂稳定的气体在酸液中的分散体系，气相为压风机供给的氮气，液相是根据油井情况，采用各种不同的酸液，将起泡沫液泵入渗透率较高的含水层，使流体流动阻力逐渐提高，进而在吼道中产生气阻效应。

在叠加的气阻效应下，再使用起泡沫酸液进入低渗透地层与岩石反应，形成更多的溶蚀通道，以解除低渗层污染、堵塞，改善油井产液剖面或注水井吸水剖面。

2、泡沫酸酸化氮气泡沫返排技术要求酸化后，酸液和岩石反应的生成物若在地层中停留时间过长，将发生某些反应，生成二次沉淀，同时与悬浮在残酸中的一些不溶物质沉降堵塞地层孔道，影响酸化施工效果。

常规酸化后往往由于残酸返排不完全，使酸化产物在地层沉淀，造成二次污染使酸化增产效果不明显。

低密度泡沫液排酸是利用向油、套环形空间注入低密度泡沫液，将井筒液体从油管内排出。

通过不断注入低密度泡沫液进行循环，逐步降低井筒流体的密度，减少液柱对地层的回压，以达到举通井筒或降液到预定深度，实现诱喷的目的。

使用低密度泡沫可大大降低井筒的液柱压力，形成井筒较地层的负压，可以使地层中残酸比较完全地排入井筒，进而随泡沫流体排出地面，达到酸化后排酸的目的。

氮气泡沫酸酸化技术研究与应用前言我厂大多数油藏是非均质复杂断块油气藏，储层非均质性严重，各层系渗透率差异很大。

油水井普遍存在产出与注入剖面严重不均的现象。

加之在开发过程中部分措施对储层造成了一定伤害，而低渗层受到伤害后往往不易恢复，从而使得层间矛盾更加突出，严重影响了油气井正常生产。

砂岩储层酸化技术是一项解除近井地带污染、疏通油气流动通道的重要措施，已形成系列酸化技术，在油田不同时期的开发中发挥了重要作用，但油田已进入中后期开发，地层能量逐渐降低、层间矛盾日益突出、井筒及近井地带污染加剧、井况严重恶化、卡封分层酸化受限，对酸化技术提出了更高要求。

对于注入能力悬殊较大的多层非均质油气藏，笼统酸化时酸液将遵循自然选择原则，酸液优先进入高渗透层带，而低渗透层或伤害严重层不能进酸或进酸太少。

使得高渗透层吸酸过多，对岩石过量溶蚀，造成储层垮塌，引起储层二次伤害；而低渗透层则得不到改善，达不到酸化解堵目的。

对于地层能量较低的油井来说，常规纯液体酸化残液返排困难，易对地层造成二次污染。

为了有效解决这些矛盾，达到均匀布酸提高吸酸剖面、均匀改善各层渗透率的目的，提高油田中后期开发油气藏酸化效果，应用泡沫酸酸化技术提高低渗透油气流渗流能力以及解除油气井井筒和近井地带的污染的研究已迫在眉睫，通过本课题的研究以期为低压低能低渗非均质油层的酸化提供了一条新途径。

泡沫酸是以常规酸化液及其添加剂为基液，充加气体(氮气或二氧化碳等)，由起泡剂发泡和稳泡剂稳定等构成的多相体系．泡沫酸将泡沫特性与酸液溶蚀性能有机结合起来，使之兼有泡沫性质和酸化能力，具备了其它纯液体酸酸化技术无法比拟的技术优势。

泡沫酸酸化技术与常规酸酸化技术相比具有以下优势：(1)在非均质地层中的分流特性，无需进行其它分层措施就能达到均匀布酸的效果：(2) 泡沫属低密度流体，易返排，携带能力强，地层二次伤害小，增产效果好；(3)缓速效果好，穿透能力强，能进入地层深部进行解堵；(4)滤失量低，适合用于水敏性地层；(5)管柱设备腐蚀低，施工安全可靠；上述特性使得泡沫酸可以用于常规酸化不能够涉及的特殊地层(低压低能、低渗、水敏性地层、非均质性油气藏)的酸化施工，并且将预期取得较好的效果。

氮气泡沫在钻井中的应用钻探（井）循环介质的发展，经历了早期用于冲击钻的无循环钻井液到转钻进的有循环钻井液。

基本类型从清水到普通泥浆、优质泥浆和无固相（无粘土）钻井液，水基到油基和气基低密度循环介质（空气和含气介质），一般条件下用循环介质到特殊条件下（低温、高温、低压、高压、高盐和不稳定地层等）和特种钻井工艺方法用循环介质等过程。

气体钻探技术自应用于生产以后日益完善，应用领域愈益广泛，在石油天然气钻探、煤田钻探、固体矿产钻探、水文水井钻探、工程地质钻探、基础工程孔施工、矿山爆破孔、锚固孔和物探震源孔施工等方面都获得了广泛应用。

在空气钻进的基础上，除使用压缩空气外，还发展了多种低密度循环介质，如雾状气、泡沫和充气泡沫泥浆等。

按钻探（井）循环介质分类，多工艺气体钻探技术包含了四类钻探工艺，以适用不同特性的岩层。

即纯气体钻探、雾化钻探、充气泡沫泥浆钻探与稳定泡沫钻探。

实践证明，多工艺空气钻探的四种工艺，由于钻孔内静柱压力大为减低，不仅有利于实施地层平衡钻进，并且成为现代保护低压油气层的理想钻井介质，不仅拓宽了对复杂岩层概念的认识，也为钻井工艺提供了新的途径。

欠平衡钻井是当代油气田勘探开发和保护油气层技术的重要发展方向，技术关键是通过控制钻井液密度，调整井内液柱压力小于储层的孔隙压力，使地层流体在压差作用下有控制地向井内连续流动，以实现低压、低渗、低产能油气资源的开发和利用。

目前较多使用气体和泡沫介质来实现欠平衡钻井，如空气、氮气、天然气、烟道气以及雾化钻井、泡沫钻井等。

欠平衡钻井技术特点：1、可减少对产层的损害，有效保护油气层，从而提高油气井的产量。

2、有利于及时发现低压低渗油气层，为勘探开发整体方案设计提供准确依据。

3、减少大量用水。

4、大幅度提高机械钻速，延长钻头使用寿命，从而缩短钻井周期，减少作业及相关费用。

5、有效地控制漏失，并减少和避免压差卡钻等井下复杂情况的发生。

6、减少或免去油层改造等作业措施及昂贵的费用。

氮气泡沫流体冲沙洗井技术氮气泡沫流体是一种可压缩的非牛顿流体，其独特的结构决定了其具有许多优点，如密度低且方便调节、粘度高、摩阻低、携砂能力强以及在地下与天然气混合不易发生爆炸等性能，作为入井液便于控制井底压力，减少漏失和对地层污染。

广泛应用于低压、漏失及水敏性地层冲砂、洗井、排液、修井等井下作业中。

氮气泡沫流体是由含起泡剂和稳泡剂的水溶液和氮气组成，其中氮气是分散相，液体是连续相。

气泡充分分散在水中，降低了流体密度。

由于氮气泡沫流体密度小、粘度大、携砂能力强、遇水敏性地层不会产生粘土膨胀等问题，用它做入井液可有效减少漏失，因此氮气泡沫流体可以解决其它方法无法解决的难题，如低压井、严重漏失井的洗井或冲砂。

在用常规流体冲砂、洗井作业中，由于入井液的漏失及滤失，往往会对油气产层造成一定的污染，影响作业后的产能，对于一些漏失严重井，甚至不能建立正常的洗井循环。

使用氮气泡沫流体可以有效地解决上述问题，氮气泡沫流体冲砂洗井就是利用泡沫流体粘度高、密度小、携带性能好的特点，将泡沫流体作为携带液或压井液，在油管和环空中循环，使井底建立相对于油层的负压，在此负压差的作用下，依靠泡沫流体冲散井内积砂或结蜡，以达到洗井、冲砂的目的。

泡沫流体冲砂洗井可广泛应用于各种油气井。

1氮气泡沫流体冲砂、洗井主要优点：1.1氮气泡沫密度低，可实现低压或负压循环，以免漏失；1.2氮气泡沫粘度高、滤失量少、液相成分低，可大大减少对产层的伤害；1.3氮气泡沫的悬浮能力强，可以把井底和油、套管壁上的固体颗粒或其它赃物带出；1.4可以诱导近井地带赃物外排，以解除产层堵塞，同时还可以诱导油流。

2氮气泡沫流体的特性和配置2.1在清水（或现场污水）中加入化学起泡剂，在注入适当气体（氮气）的条件下充分搅拌，使气泡的直径变小，气泡充分分散在液体中，就形成氮气泡沫流体。

泡沫的稳定程度与气泡的直径有关，气泡直径越小，越稳定。

根据加入的气体量的多少，泡沫流体的密度非常方便在0.1～0.9g/cm3之间调整，如果需要泡沫流体的密度还可更低。

煤层气开采中氮气泡沫压裂技术的应用摘要：由于氮气泡沫压裂液具有较高强度，其携砂能力较强，能在地层下形成较强支撑，对地层影响较小。

因此可以应用于压力低、渗透较低的储层。

近年来，为解决煤粉堵塞、滤失严重等问题，技术人员可以针对低产井使用氮气泡沫压裂技术，实现煤层气井的高产稳产。

本文从氮气泡沫压裂技术特点出发，全面分析该技术应用优势，并提出压裂技术的具体应用，旨在提升气井生产效率，希望对读者有所帮助。

关键词：煤层气；氮气泡沫；压裂体系前言：从本质上看，该技术应用原理与水力压裂相同，在作业中将高压流体注入煤层中，压裂煤层气储层，形成强度较高的支撑裂缝以及复杂网络，实现煤层气井高产稳产。

并且，氮气泡沫压裂材料能降低体系整体密度，其使用液体量较少，能全面适用于水敏地层作业。

一、氮气泡沫压裂技术优势当前阶段，泡沫压裂技术具有增能压裂以及泡沫压裂等方式。

其中，增能压裂是利用气体以及泡沫材料完成压裂工作。

可以全面应用于低压低渗透性矿藏的完善以及优化。

技术人员在增能压裂技术应用中，其气体注入比例比传统技术应用高出7%-9%，一般为10%-52%。

从实际情况看，当泡沫质量小于52%时，可以称为增能压裂体系，当质量大于52%，可以称之为泡沫压裂体系。

从气体类别来看，可以分为二氧化碳增能技术、氮气增能技术等。

由于氮气以及二氧化碳气体整体性质较为稳定，在气体储存、运输以及施工中，能在作业中具有较好的安全性。

与此同时，由于气体整体压缩性较强，沸点低，压缩前后整体变化较大。

因此可以将氮气以及二氧化碳作为煤层气储藏中常用的增能材料。

从目前情况看，二氧化碳在作业、运输、储存以及设备方面具有独特优势。

因此二氧化碳在当前使用较多。

但由于该气体属于酸性气体，而目前所使用的主要为碱性体系，在使用二氧化碳时要开展针对性地调整，会在一定程度上增加技术应用成本。

相比于二氧化碳增能技术，氮气泡沫压裂技术携砂能力较强，能利用支撑剂将砂石带到更远位置。

氮气泡沫调驱技术在注水井的应用刘应学,赵力强,钱　勇(中国石化胜利油田有限公司清河采油厂,山东寿光262714)[摘　要]　八面河油田在开发过程中,含水上升快,产量自然递减加快,部分井水淹严重,为稳油控水,利用氮气的特性,促使油藏压力场重新分布,改变驱油剖面,提高油藏的采收率,实现老区稳产。

[关键词]　高含水;氮气;泡沫;效果[中图分类号]　TE357.7　[文献标识码]　A [文章编号]　1009—301X (2007)02—0056—05 在油田开发后期,由于储层的非均质性及不利的油水流度比,水驱后地层中仍然存在大量的残余油。

八面河油田是一个复杂断块稠油油藏,经过十几年的注水开发,采出程度仅有13.6%,而综合含水已达90.1%,油田的自然递减率为18.8%,南区截止2004年底,油井开井306口,产液8260m 3/d ,产油水平716t/d ,综合含水已达91.3%,经过多年的注水开发,地层连通性较好,注入水突进,水驱效率低,含水上升。

面1、面2、面4和面12等区块由于渗透率极差大,在重力作用下,注入的水首先进入油层下部的高渗透层,发生水窜,油井过早水淹,使上部的低渗透层水的波及程度降低。

在新增储量有限的条件下,原油稳产难度加大。

为此清河采油厂近年来开展了三次采油提高采收率技术的研究工作,并进行了注氮气驱提高采收率矿场试验,部分区块见到了较好的增产效果,使稳油控水工作上一个新台阶。

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。

24常规酸化工艺对提高油气井产能发挥着重要的作用，但是同时也存在如下的不足：地层的不同小层可能会有不同的孔隙度和渗透率，会产生具有不同程度的伤害。

在基质酸化中，所有的小层都要被处理，尤其是渗透率小、伤害严重的小层。

对于非均质的地层，酸液优先进入高渗透层，使得低渗透层不能得到有效的改善。

对于低压油井和低渗透地层，酸化后残酸返排困难，容易形成二次污染，影响酸化效果。

一、氮气泡沫酸化的优势1.泡沫酸对地层渗透率有选择性，堵大不堵小。

即泡沫对高渗层有较强的封堵作用，而对低渗层的封堵作用较弱，从而使得酸液均匀进入高、低渗层，改善中低渗层的酸化效果。

2.泡沫酸对油水层有选择性。

泡沫遇油消泡，遇水稳定，泡沫对水层具有较强的封堵作用，对油层的封堵作用较弱，从而使得酸液优先进入油层，改善油层的酸化效果。

3.泡沫流体具有较高的表观黏度，携带能力强，返排时可将固体颗粒和不溶物携带出井筒。

泡沫流体的携带效果相当于中等黏度的砾石携带液。

4.泡沫流体密度低，井筒液柱压力低，形成负压力场，防止井筒内液体进入地层形成污染，并且泡沫中气体膨胀能为残酸返排提供能量，使得残酸返排更彻底，防止形成二次沉淀。

5.泡沫酸是一种缓速酸，具有良好的缓速效果，可以实现深部酸化。

二、氮气泡沫酸化在CB11NB-8井中的应用CB11NB-8井位于馆陶主体中一区的中部，共钻遇油层12.5m/3 层，主力油层为Ng1+23+4，储层以河道沉积为主，砂体发育厚度在1m~18m之间，砂体连续性较好，储层厚度大，分布范围广，该井所在处砂厚17m，油厚8.6m。

该井投产后一直低液生产，采取生物酶、稠油改良剂、复合缓速酸等多种解堵施工，效果均不理想。

2017年6月10日-7月10日进行测试-螺杆泵排液联作、挤压充填防砂作业，防砂前测试结果：螺杆泵日液40.5t/d，地层压力11.54MPa，有效渗透率527×10-3um2，表皮系数-3.88，证明储层具有高产潜力。

氮气泡沫驱技术在锦１６兴的研究与应用◇中油辽河油田公司锦州采油厂采油作业一区赵娣本文针对锦１６块特高含水期砂岩稀油油藏剩余油分布高度零散、水淹严重、吸水不均，挖潜难度大的情况，积极探索由单一驱动介质向多种介质转变，提出了在锦１６块兴隆台油层一层系开展局部实施氮气泡沫驱试验。

２０１１年６月在锦１６一层系，优选２个井组开展氮气泡沫驱先期试验。

井组于２０１１年８月开始明显见效，日产油由驱前２０ｔ／ｄ上升至４５ｔ／ｄ，采收率由４５％上升到５２％，为同类油藏的开发起到了较好的借鉴作用。

一、区块概况二、区块存在的主要问题三、氮气泡沫驱可行性研究四、氮气泡沫驱在锦１６一层系应用的效果分析五、结论及建议【参考文献】锦１６块位于辽河坳陷西部凹陷的西坡带南部，欢喜岭油田中部，是一个被南北两条三级断层所夹持的断鼻构造，东西长８．０ｋｍ，南北宽１．２ｋｍ。

开发目的层为兴隆台油层，含油面积３．９２ｋｍ，石油地质储量２５２３×１０ｔ，标定采收率５１．０％。

锦１６块主体部位按三套层系开发，一层系为Ⅰ＋Ⅱ１－４，含油面积２．８ｋｍ，石油地质储量８８１×１０ｔ。

（１）剩余油分布零散，挖潜难度大。

在构造高点、注采系统不完善区域、以及受沉积影响或注水推进速度存在差异等因素的影响，平面上剩余油分布零散，纵向上剩余油主要分布于厚层顶部，其次剩余油还分布于部分物性较差的薄差油层。

（２）注水效果变差，挖潜难度越来越大。

经过３０多年的注水开发，进入特高含水期后，年注水增油逐年下降，从１９９９年的２６４２０ｔ下降到２０１０年的６２５２ｔ。

同时，措施年增油呈逐年下降趋势，单井措施增油逐渐减少。

（３）注采厚度比逐年增大，出现无效注水。

该块是一个层状砂岩边底水油藏，层内非均质性较强。

经过多年注水开发，注多采少矛盾日益突出，注采厚度比由１．３５上升到３．１２，无效注水层段增多。

（４）单井采液速度低。

目前断块的总压降为２．０ＭＰａ，由此确定平均单井最大日产液量为：８４．４ｔ。

氮气泡沫酸化技术在虎狼峁油田解堵中的应用随着石油勘探领域的不断深入，越来越多的油田出现了堵塞现象。

针对这种情况，氮气泡沫酸化技术成为了一种有效的解堵方法。

在虎狼峁油田，该技术也被成功应用于解决油藏堵塞问题，具有较大的实用价值。

一、氮气泡沫酸化技术的基本原理氮气泡沫酸化技术是一种通过将酸液与氮气混合，使其形成泡沫后注入井口并进入油藏，利用它的酸性和泡沫性质来溶解水泥石灰等物质，将堵塞物质迅速分解并清除掉的技术。

其中，氮气泡沫能够有效地增强酸液的渗透性和流动性，提高清除堵塞物的效率。

二、虎狼峁油田的堵塞问题虎狼峁油田的油层中长期存在着一些缓慢堵塞油井的现象。

由于沉积物随着时间的累积逐渐形成，这些物质很难被排除。

此外，在注采过程中，泥沙和化学物质也会不断地沉积到井眼和产量管道中，导致油藏出现堵塞，从而影响油井的正常产出。

三、应用氮气泡沫酸化技术的解堵过程在虎狼峁油田的解堵过程中，首先需要对油井进行调查，并了解堵塞物的成分和性质。

在此基础上，制定合理的解决方案，决定氮气泡沫酸化技术的详细实施方案。

整个过程包括以下步骤：1.准备酸液：根据实际情况选择不同类型的酸液，并按照配比要求混合。

2.制备氮气泡沫：通过将酸液与氮气混合，形成黏稠泡沫。

3.注入井口：将酸液泡沫注入井口，通过多次注入和排泄，逐渐扩大清除范围。

4.清除堵塞物：酸液泡沫在沉积物表面形成微小的起伏，然后逐渐侵蚀和溶解附着物质。

通过以上解堵过程，虎狼峁油田的油井堵塞问题得到有效解决，实现了油井正常产出，提高了油田的开采效率。

四、技术的优越性和应用前景氮气泡沫酸化技术具有许多优点，如高效、低成本、环保等。

相比传统的解堵方法，它具有更精细的清除效果和更好的流动性能。

最重要的是，它不会对环境造成污染，可以很好地保护自然资源。

总之，氮气泡沫酸化技术在虎狼峁油田解堵中的应用，为解决油藏堵塞等问题提供了有力的支持。

未来，该技术还会不断完善和升级，成为推动石油行业持续发展的重要工具。

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。