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泡沫驱提高原油采收率技术 [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 使用道具 0楼 发表于: 2017-05-05 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网

       油藏地质开发

       水驱比气驱具有较高的波及系数,气驱比水驱具有较高的驱油效率,泡沫驱兼有两者的优点,是提高采收率的一种关键技术

       1 泡沫驱与聚合物驱的关系

       中国大部分油田已进入高含水甚至特高含水开发阶段,如何提高此阶段的剩余油采收率,对于提高油田的整体开发效益显得尤为重要。目前应用比较广泛的提高采收率方法有热采、聚合物驱、气驱等。聚合物驱油技术已经在多个油田实现了工业化应用,但是,实施过程中也曝露出一些问题。同时,由于聚合物、凝胶处理等化学驱方法受技术、经济等因素的限制,使其在矿场上的应用收到一定的限制。泡沫驱由于矿场实施成本较低,工艺相对简单,提高采收率效果较明显,正得到迅速发展,并有希望成为进一步改善高含水阶段开发效果及聚合物驱后提高原油采收率的有效接替技术。

       泡沫调剖驱提高采收率的基本思想是:当气体在表面活性剂的作用下以泡沫状分散在液体中时,液膜起到滞留气体的作用,随水注入的聚合物可以进一步稳定液膜,延长液膜滞留气体的作用时间,从而大大降低气相的流度,减弱了驱替剂和被驱替剂之间的流度差异,从而有效地改善了驱替前缘的指进现象,提高驱替体系的波及系数和驱油效率。

       泡沫驱是一种以泡沫作为驱替介质的驱油方法。实验证明,泡沫视黏度高,可改善流度比,增大高渗层阻力,发挥低渗层作用;封堵调剖能力强,遇水稳定遇油破灭的特性增加了封堵的选择性,堵水不堵油;泡沫剂作为优良的活性剂,能降低油水界面张力,提高洗油效率。

       强化泡沫体系是在泡沫体系中加入定量的聚合物,聚合物的加入可以提高泡沫体系黏度,增强泡沫的稳定性,同时可以减少泡沫剂在油藏中的吸附损耗。强化泡沫体系具有泡沫体系及聚合物的双重优点,起到协同增效的作用。因此强化泡沫体系将在改善聚合物驱效果、聚合物驱后进一步改善提高采收率及差油层提高采收率方法发挥重要作用。

       2 泡沫的基本性质

       泡沫是在起泡剂作用下气体(空气、氮气、CO2等)在液相中形成的一种分散体系。就石油行业的应用范围看,主要分为硬胶泡沫和稳定泡沫。
      
       气体分散在液体中的状态成为气泡,许多气体相互集合在一起,彼此之间以很薄的液膜隔开,这种状态成为泡沫。绝对纯净的液体不会产生泡沫,如果液体中存在表面活性剂,由于它能够被吸附在气液界面上,在泡沫的气泡之间形成液膜而产生泡沫。表面活性剂将在气液表面上作定向排列,当气泡表面上所吸附的做定向排列的表面活性剂分子达到一定浓度时,气泡壁就形成一层坚固的薄膜。表面活性剂吸附在气液界面上,形成液膜使界面张力降低,从而增加了气液接触面,使气泡不易合并。制造泡沫的方法大致有两类,分别是聚集法和分散法。

       泡沫的气液界面非常大,破坏后形成的液滴的表面非常小,所以泡沫会自发地破坏。泡沫是热力学不稳定体系,它具有相比其中的气体和液体的自由能之和还要高的自由能。所谓稳定泡沫,实质上是具有高表面能的热力学不稳定体系。泡沫的稳定性实质泡沫保存其中所含液体及维持自身存在的能力,它的破裂过程包括排液、气泡合并和破裂三个阶段。

       泡沫质量在一定的压力和温度条件下,单位体积的泡沫中所含有气体的体积,即泡沫中气体的体积含量。

       泡沫的稳定性是泡沫生成后的持久性,是泡沫驱的重要指标。对于泡沫提高采收率而言,泡沫在空隙介质中的稳定性更加重要。目前,泡沫在容器中的稳定性评价方法公认比较成熟,而在孔隙介质中的稳定性评价还在探索中。室内在容器中评价泡沫稳定性的方法分动态和静态两种,动态法师测定在一定气体流速下所产生的泡沫的体积,静态法是测定泡沫的半衰期。

       发泡力指泡沫形成的难易程度和生成泡沫量的多少。

       由于泡沫流动时,气泡界面变形,引起粘滞阻力增加;同时,由于气泡流动使表面活性剂在气泡的后端积累,表面张力梯度也引起粘滞阻力增加,所以泡沫的表观粘度比组成气泡的气相和液相的粘度都要大得多。

        在复合泡沫驱油体系中,聚合物可以提高泡沫体系的黏度,增强泡沫体系的稳定性,同时可以减少泡沫剂在油藏中的吸附损耗,而泡沫较大的视黏度可以提高聚合物体系整体封堵调剖效果。

       3 泡沫体系在多孔介质中的渗流特征

       泡沫在毛细管里流动时,它的视黏度随毛细管直径的增大而增大。泡沫在渗流时,液体是连续相,气体是非连续相,两相以不同的速度在孔隙介质中运动。由于气体(气泡)的可压缩性,气体易通过孔喉,因此气体比液体运动得快。流动过程中,泡沫不断破灭与再生,泡沫在多空介质内渗流时以非连续相的形式通过介质孔隙,由于孔隙介质中单个空间很小,并且呈润湿状态,因此孔隙介质中的泡沫比空气中的泡沫稳定得多。

       起泡剂注入浓度的选择原则是:保证形成的泡沫液的阻力因子足够大,能起封堵效果,又不过多消耗泡沫剂。随着表面活性剂浓度的增大,泡沫的表观黏度也增加。表面活性剂浓度对泡沫的突破及相应的气-液产量有影响。事实表明存在一个最佳活性剂浓度,使气体流度下降得最多,说明泡沫的视黏度在最佳活性剂浓度时最大。泡沫剂的注入方式一般是段塞式。

       注入的表面活性剂在高温下与油藏岩石接触,会被岩石表面吸附,同时表面活性剂也会和地层原有接触,存在油相中的分配。泡沫剂的性能是影响开发效果的关键,只有在高温下具有降低蒸汽流度,提高驱替波及系数,又具有大幅降低油水界面张力,改善岩石表面润湿性,降低岩石含油饱和度,提高驱油效率双重作用机理的泡沫剂,才能在现场应用中见到好的效果。

       泡沫流体是多相流体,泡沫渗流是一种复杂的力学过程,伴随一系列物理化学变化和气-液、液-液、气-固的界面作用。泡沫在油层内的渗流是一种复杂的多相体系物理化学渗流,沿流动方向有三个渗流带:即前沿的O/W乳状液渗流带;中部的泡沫混气水和O/W乳状液共存渗流带;后沿的泡沫渗流带。泡沫在渗流时是不断破灭与再生的。孔隙介质如像一个可变的滤器,泡沫的两相依不同的速率在孔隙介质中移动,气体比液体移动的快。

       泡沫不利于在大孔道中流动,而有利于在小孔道中流动,非常适合于非均质油层驱油。泡沫在含油孔隙介质中稳定性变差,并随介质含油饱和度的升高而降低,有利于堵水驱油。泡沫驱提高采收率的机理在于改善流度比、提高洗油效率和增加弹性能量。

       常规油藏泡沫驱提高采收率理论及应用将在泡沫驱体系性能评价与筛选、泡沫驱渗流理论、泡沫驱物理模拟与数学模拟以及泡沫驱油藏工程设计等方面进行深入研究,对完善多相多组分驱替渗流理论和丰富提高采收率技术都具有重要的现实意义。

(来源:新港石油科技)



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