氮气泡沫调剖技术在稠油油藏的应用研究

殷寄萍

摘要：目前乐安油田草20、草33等区块稠油已进入多轮次吞吐开发时期。目前乐安油田草20、草33等区块稠油已进入多轮次吞吐开发时期。受油藏非均质性、水平段吸汽不均匀、蒸汽沿高渗透带突进的影响，出现汽窜现象，且边底水水侵影响日益加剧，高含水井逐年增加，吞吐效果变差。为了进一步提高热采井蒸汽吞吐的效率，在原有的技术水平上进行四项优化。通过应用氮气泡沫调剖工艺体系，有效调整了吸气剖面、有效治理了油井互窜、有效控制了边底水入侵，提高了区块产能，措施效果显著，为该地区高含水期的高效开发奠定了牢固基础。

关键词：高温氮气泡沫调剖；注汽压力；水平井；工艺体系优化

目前采用高温氮气泡沫调剖，其作用机理是利用泡沫剂在地层大孔道中产生的泡沫来降低蒸汽的渗流能力，从而使注汽压力升高，迫使其后注入的蒸汽转向未驱替带，可以起到堵水、调整吸汽剖面、实现水平段均匀动用的目的。针对乐安油田草20、草33等区块水平井受边水影响日益突出的情况，结合区块的实际情况，在氮气泡沫调剖工艺上进行选井优化、泡沫剂用量优化、氮气用量优化、注入方式优化。

1 發泡剂的性能评价与优化

1.1 发泡剂性能评价

将发泡剂在190℃高温老化24小时，常温下测试不同浓度下的高温发泡剂的发泡体积及半衰期。发泡剂浓度达1%-3%，发泡体积达到较大值，再提高发泡剂浓度，发泡体积不再增加。当发泡剂浓度>0.3%，发泡体积300ml，达到180ml的质量要求。在半衰期试验中，当高温发泡剂的浓度增加时，半衰期没有明显变化，基本保持恒定。可见发泡剂浓度0.3%-1%时，发泡体积和泡沫稳定性满足要求。

1.2 发泡剂浓度的优化

试验评价了220℃、250℃、270℃和310℃下不同浓度发泡剂耐温72h后在岩心中的封堵能力。阻力因子的测定结果表明，随着发泡剂浓度的增加，流动阻力迅速增加，当发泡剂浓度为0.2%时，阻力因子为8，此时已具有较好的调剖作用；发泡剂浓度为0.5% 时，阻力因子大于20；当发泡剂浓度大于0.5%时，阻力因子上升的幅度变小。结合泡沫剂性能，选择浓度为0.3%-0.5%的泡沫剂。

2 氮气量的优化

通过岩心试验对氮气泡沫体系的气液比（氮气与泡沫剂溶液量之比）进行了优选。室内试验时以岩心水驱替的压差作为基础压差，以不同气液比的氮气泡沫体系驱替压差作为各个气液比条件下的工作压差，工作压差和基础压差之比值即为阻力因子，阻力因子大说明氮气泡沫的调剖效果好。试验温度为25℃，压力为3MPa，可以看出（见图1），不同浓度的泡沫剂阻力因子峰值的气液比均为2：1（在标准条件下气液比约为60：1）。

图1 不同气液比的阻力因子

3 选井选层优化

3.1 油藏非均质性对氮气泡沫调剖效果的影响

对比了不同渗透率级差措施井的周期增油量：氮气泡沫调剖适合具有一定程度非均质性的稠油油藏，但渗透率级差大于4后，原油增产幅度明显下降，说明氮气泡沫封堵大孔道能力还是有限的，一旦水窜通道大量形成，就很难实现全面有效的封堵。建议渗透率级差小于4，氮气泡沫调剖效果较好。

3.2 原油黏度对氮气泡沫调剖效果的影响

选取原油黏度（50℃）为（0.1～10.0）×104mPa·s进行了调剖效果现场统计：随着黏度的增加周期增油量降低，在黏度低于2×104 mPa·s的情况下，周期增油都大于570t；黏度在（2～4）X 104mPa·s时，周期增油在310～520t；黏度大于4X104mPa·s时，措施有效期一般都比较短，周期增油在200t以下。建议原油粘度小于4×104mPa·s。

3.3 可采储量采出率对氮气泡沫调剖效果的影响

现场统计结果表明：随着可采储量采出率的增加周期增油量增加，当可采储量的采出率大于80%时，周期增油量明显降低.因此，氮气泡沫是提高多轮次吞吐中后期稠油油藏开发效果的有效手段。

3.4 距油水边界距离对氮气泡沫调剖效果的影响

蒸汽吞吐周期产油量和生产有效期都和油藏压力有密切的关系，因此，氮气泡沫调剖后的吞吐效果也和距油水边界距离有很大的关系。50～1000m采用氮气泡沫调剖的生产度不足以抑制边水的推进，作用不明显，距离太远的生产井油藏压力比较低，即使注入泡沫后吞吐井的反排产液能力也不强，泡沫调剖的作用不显著。现场统计数据都表明在300—500m距离范围内的增油量较高效果。

4 注入工艺的优化

根据不同区块汽窜类型、程度和油井采出程度，开展泡沫剂用量，氮气注入量及注入段塞、注速的参数优化，进一步提高泡沫调剖效果。

根据实验数据：泡沫剂浓度优选为0.3-0.5%左右；注入方式选择先期注氮气，再采用“N2+泡沫剂”3段塞注入。

泡沫剂注入时机选择：含水高于80%后，泡沫封堵压差明显增大。低含水井首先预注蒸汽，再注泡沫剂；高含水井直接注蒸汽泡沫剂段塞。

现场氮气泡沫调剖施工中，氮气的注入速度是900-1200方/小时，蒸汽的注入速度是6.5-13吨/小时，则高温发泡剂注入速度应控制在0.13-0.27吨/小时。

5 结论

室内实验和现场应用表明，氮气泡沫调剖有效防止汽窜加剧，提高蒸汽的波及体积，控制边底水入侵。通过分析关键因素对氮气泡沫调剖实施效果的影响规律，确定适宜氮气泡沫调剖的油藏条件、泡沫剂和氮气用量优化和注入方式。2017年共实施氮气泡沫调剖转周14井次，其中调整吸汽剖面6井次，边水治理3井次，汽窜治理5井次，平均单井累油638t，平均单井增油351t，油汽比0.44，措施有效率91.3%，取得较好生产效果和经济效益。

参考文献

[1] 王维嘉，李允.注氮气改善稠油蒸汽吞吐后期开采效果[J].西南石油学院学报，2016，24（3）：46-49.

[2] 陈荣灿，霍进.稠油注蒸汽加氮气吞吐试验研究[J].特种油气田，2015，6（3）：59-64

（作者单位：胜利油田现河采油厂工艺研究所）