油田开发中高温泡沫调剖技术研究
摘要:油田开发中高温泡沫调剖主要应用耐高温表面活性剂与氮气在高温下产生的气体在油层中共同作用,形成泡沫。
虽然氮气泡沫调剖在许多油田已经取得较好的效果,但是其技术施工工艺复杂、车组庞大、时间长、成本高。
为了简化施工工艺、降低生产成本,新型的蒸汽增效剂(地下自生非凝析气+泡沫剂)。
主剂是在高温下能够分解产气的物质,气体的膨胀能够产生附加驱动能量,强化回采;气体和泡沫剂能够生成泡沫,对大孔道或汽窜通道具有一定的封堵作用,即扩大了蒸汽的波及体积。
关键词:高温泡沫调剖氮气
1 地下自生非凝析气方法
非凝析气可以是氮气、天然气、空气、二氧化碳等,实践证明在有二氧化碳存在的同时又有氨气生成时效果最佳。
能够同时产生CO2和NH3的物质何种最优。
2 碳酰胺分解
该方法的优点:(1)反应能化合蒸汽中的冷凝水,有利于保持蒸汽干度。
(2)氨水能和石油中的环烷酸、长链脂肪酸发生化学反应,生成具有表面活性的物质,能够降低油水之间的界面张力,提高洗油效果。
(3)二氧化碳极易溶于原油中,使原油膨胀,降低原油的粘度。
(4)二氧化
碳易与活性剂形成泡沫,起到蒸汽转向和扩大波及作用。
(5)产生的NH3,在冷凝蒸汽中形成NH4+,通过与膨胀粘土中的阳离子进行交换,可防止粘土膨胀,这样有利于保持储层的渗透率。
3 尿素分解的室内实验
3.1 尿素分解实验
实验目的:通过测定一定浓度的尿素在不同温度下分解产生气体时形成的压力,了解尿素热分解产生气体量的大小和由此产生的压力高低。
实验条件:实验选择的温度为:150℃、200℃、250℃和300℃,测定浓度为50％(重量浓度)。
反应釜中加入尿素75g,配置成50%的溶液420ml,不同温度下产生的压力。
这说明尿素溶液在温度达到150℃时开始分解。
可以测算1t尿素在标准状况下可以产生1200m3CO2和2400m3NH3。
3.2 尿素溶液高温下分解反应规律实验
尿素溶液在不同温度、压力下的分解反应规律对现场施工设计和油藏条件的要求是十分重要的参数。
随着温度升高,尿素的分解速率增大。
但差别不大,这说明尿素溶液在高于150℃快速分解。
使用尿素溶液的浓度为45%,温度200℃。
测定体系压力变化对尿素溶液分解速
率的影响。
对尿素溶液的分解反应来说,体系压力升高,尿素溶液的分解速率减小。
但是,体系压力在2～10MPa之间变化,分解速率只有2倍的变化,没有数量级的改变。
3.3 耐高温表面活性剂
为有效解决稠油蒸汽吞吐、蒸汽驱过程中蒸汽超覆和汽窜现象造成的驱替波及系数小、采收率低、油藏动用程度差等问题,耐高温泡沫调剖技术越来越受到人们的重视。
高温泡沫剂技术不仅可以比较明显改善流度比、提高波及系数和扫油效率,而且不会给油层带来永久性伤害。
目前国内使用的高温泡沫化学剂主要是各种传统的磺酸盐类表面活性剂,经油田应用之后,效果不是很好。
为克服现有高温发泡剂的缺陷,选取具有较长碳链的重烷苯、α-烯烃等做原料,通过磺化、中和、水解等过程,制备出新型的系列耐高温表面活性剂,再配以合适的稳泡剂及助剂,得到系列高温防窜剂体系。
通过发泡性能、耐温性能以及高温下封堵性能的研究,确定出具有较佳性能的高温防窜化学剂体系。
评价起泡剂性能的主要指标有三个:用来评价起泡剂的起泡性能的指标为一定浓度条件下单位质量起泡剂形成的泡沫体积,用来评价起泡剂稳定性的指标为泡沫的半衰期,用来评价起泡剂所生泡沫对地层封堵性能的指标为泡沫的阻力因子。
而用于蒸汽泡沫驱的起泡剂还需要评价其耐温性能。
3.4 起泡剂的起泡能力与半衰期
实验选用新型耐高温的表面活性剂NFV和FPJ,温度25℃条件下,用清水配置成1%浓度的溶液。
两种表面活性剂具有较好的发泡性和较长的半衰期。
两种新型起泡剂在300℃条件下热老化72h后,起泡剂仍有较高的起泡体积和较长的半衰期。
高温下(200℃)的阻力因子测试结果表明,FPJ在达到0.3%浓度时,阻力因子为9就可以起到调剖的作用,0.5%时阻力因子为17,浓度高于0.5%时,阻力因子增加幅度较小,所以选用0.5%FPJ新型防窜剂。
4 结论
4.1 扩大油层加热带
泡沫具有“堵大不堵小”的功能,即优先进入高渗透大孔道,从而防止了蒸汽的突进。
因此,注蒸汽的同时注入非凝析气和泡沫,可扩大蒸汽加热半径,增加蒸汽的波及体积。
4.2 堵水不堵油
泡沫具有“遇油消泡、遇水稳定”的性能,消泡后其粘度降低,不消泡时其粘度不降,从而起到“堵水不堵油”作用,提高了驱油效率。
4.3 提高洗油效率
起泡剂本身是一种活性很强的阴离子型表面活性剂,能较大幅度
降低油水界面张力,改善岩石表面润湿性,使原来呈束缚状的油通过油水乳化、液膜置换等方式成为可流动的油。
