CN102703052B

CN102703052B - 一种适用于油田调剖和驱油的泡沫体系及一种驱油方法

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Publication number: CN102703052B
Application number: CN201210191135.1A
Authority: CN
Inventors: 韩培慧; 刘宏生; 许关利; 杨莉; 姜冬阳
Original assignee: Daqing Oilfield Co Ltd; China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: Daqing Oilfield Co Ltd; China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-06-11
Also published as: CN102703052A

Abstract

一种适用于油田调剖和驱油的泡沫体系及一种驱油方法，特别涉及一种用于油田聚合物驱后调剖和驱油的泡沫体系配方及一种泡沫调剖驱油方法。泡沫体系配方按重量百分比计组成为：表面活性剂0.1～0.5wt%，稳泡剂0.05～0.4wt%，增稠剂0.08～0.4wt%，无机盐0.05～1.2wt%，水为剩余含量。泡沫调剖驱油方法中，所采用泡沫体系的气液比为：注入压力下，气体与液体体积比为0.4∶1~1∶1。本发明的泡沫体系同时具有超强泡沫性能和超低界面张力。聚合物驱后泡沫调驱效果明显，可提高采收率20%以上，经济效益显著。

Description

一种适用于油田调剖和驱油的泡沫体系及一种驱油方法

技术领域：

本发明涉及油田开发中泡沫调剖和驱油用的泡沫体系配方及一种泡沫调剖驱油方法，特别涉及一种用于油田聚合物驱后泡沫调驱的泡沫体系配方及其泡沫调剖驱油方法。

技术背景：

泡沫具有调剖和驱油作用的主要原因在于泡沫在多孔介质内的渗流特性，即泡沫堵大不堵小及堵水不堵油的作用，导致泡沫在高、低渗透层内均匀推进。同时，泡沫还具有一定的降低界面张力的作用，因而泡沫具有提高采收率的作用。在一般情况下水驱后可提高采收率30%以上，聚驱后可提高采收率10～20％。

目前，已公知的泡沫体系配方及泡沫驱油方法主要有以下几种：专利文献201010260751.9公开了一种由脂肪醇聚氧乙烯醚苯磺酸盐和烷基苯磺酸盐组成的泡沫体系配方。专利文献200910163127.4公开了一种泡沫溶液由十二烷基苯磺酸钠、改性胍胶、羟乙基纤维素和十二醇组成。专利文献201010562580.5公开了一种泡沫增强聚合物驱油剂及驱油方法，其中表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等，聚合物为部分水解聚丙烯酰胺、疏水缔合聚合物、两性聚合物等。专利文献200810128146.9公开了一种泡沫调剖剂、驱油体系以及驱油方法，其中表面活性剂为烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠、烷醇酰胺，聚合物为功能型聚合物。以上四种公开的泡沫体系不具有超低界面张力。专利文献98813947.2公开了一种泡沫复合驱油方法，泡沫体系由表面活性剂、聚合物和碱组成，发泡剂体系与原油能形成超低界面张力。

公知的泡沫体系，在不加碱的情况下，仅有较好的泡沫性能，不具有超低界面张力。这种泡沫体系仅具有较好的调剖作用，其提高驱油效率的作用较小。油田聚合物驱后储层的层内层间矛盾进一步加大，且剩余油较少。为适应于油田聚合物驱后调驱的需求，泡沫体系要同时具有较好的泡沫性能和超低界面张力，扩大波及体积提高驱油效率，降低无效水循环，且不含有强碱或弱碱，避免腐蚀结垢，提高经济效益。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种具有超强泡沫性能和超低界面张力，适用于油田调剖和驱油的泡沫体系。

本发明的技术解决方案：一种适用于油田调剖和驱油的泡沫体系，其液体配方按重量百分比计组成为：

泡沫体系配方中表面活性剂可以是：烷基醇酰胺聚氧乙烯醚、烷基多苷、双烷基酰胺聚氧乙烯醚、全氟烷基醚醇胺盐、全氟烷基醚氧化胺、全氟烷基醚甜菜碱，优选全氟烷基醚醇胺盐、双烷基酰胺聚氧乙烯醚。

为了增加泡沫体系的稳定性，在泡沫体系配方中添加的稳泡剂可以是：硬脂酸铵、十二烷基二甲基氧化按、聚乙二醇，优选硬脂酸铵、十二烷基二甲基氧化按。

为了增加泡沫体系的粘度，在泡沫体系配方中添加的增稠剂可以是：聚表剂、聚丙烯酰胺、纤维素。优选聚表剂、聚丙烯酰胺(分子量为1600-2500万)。

为了适应油田水的矿化度，泡沫体系中加入的无机盐可以是如下一种或几种按任意比例的混合：氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠、氯化钾、氯化钙和氯化镁。

泡沫体系中气体可以是：氮气、天然气、二氧化碳、空气、烟道气，优选天然气、二氧化碳。

在注入压力条件下，气体与液体的体积比为0.4∶1~1∶1，优选为0.6∶1。

本发明一种具体的泡沫体系，液体中包含全氟烷基聚氧乙烯醚醇胺0.3wt%，硬脂酸铵0.1wt%，聚表剂0.2wt%，氯化钠1.2wt%，余量为水；气体为天然气，气体与液体的体积比为0.6∶1。

本发明另一种具体的泡沫体系，液体中包含双烷基酰胺聚氧乙烯醚（含6-10个聚氧乙烯基，12-16个烷基碳）或全氟烷基聚氧乙烯醚醇胺0.3-0.5wt%，硬脂酸铵或十二烷基二甲基氧化铵0.1-0.4wt%，聚表剂或聚丙烯酰胺0.08-0.2wt%，氯化钠、氯化钙或混合无机盐0.05～1.2wt%，余量为水；气体为天然气或二氧化碳，气体与液体的体积比为0.4∶1~1∶1（在注入压力条件下），优选为0.6∶1。

本发明另一目的是提供一种适用于水驱和聚合驱后油层的泡沫调剖驱油方法。

该方法在水驱或聚合驱后，使用前述任意一种泡沫体系进行泡沫调剖注入，然后再水驱；所述泡沫调剖注入方式可以是：(1)0.3PV泡沫体系+0.2PV聚合物；(2)0.05PV聚合物+0.3PV泡沫体系+0.15PV聚合物；(3)0.05PV聚合物+0.1PV泡沫体系+0.05PV聚合物+0.1PV泡沫体系+0.05PV聚合物+0.1PV泡沫体系+0.05PV聚合物。

在上述泡沫调剖驱油方法中，所采用泡沫体系的气液比为：注入压力条件下，气体与液体的体积比为0.4∶1~1∶1，优选0.6∶1。

在上述泡沫调剖驱油方法中，所采用聚合物为聚表剂或聚丙烯酰胺。聚表剂可以为大庆炼化公司生产，浓度为0.1~0.3wt%；聚丙烯酰胺分子量为1600~2500万，浓度为0.1~0.3wt%。

本发明的泡沫体系配方中表面活性剂浓度较低，泡沫体系配方的稳定性、粘度、矿化度、气体可根据实际需要进行调整或选择。泡沫体系具有超强泡沫性能，可形成超低界面张力。泡沫调剖驱油方法的注入方式可结合油层实际进行调整。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

(1)本泡沫体系配方同时具有超强泡沫性能和超低界面张力，且不含强碱、弱碱等，避免了碱在应用中带来的降低聚合物粘弹性、增加注入工艺及采出液处理难度、增加成本等问题。

(2)本泡沫调剖驱油方法的注入方式可根据实际进行调整组合，能够适应水驱及聚驱后多种非均质油层，具有同时扩大波及体积和提高驱油效率双重作用，降低无效水循环，经济效益显著。

(3)本泡沫体系配方不污染环境，不损害地层，所选原料均具有良好的生物降解性，不含禁用药品。

具体实施方式：

本发明提供一种适用于油田调剖和驱油的泡沫体系，包括以下重要组成：

一、表面活性剂：

泡沫是气体分散于液体中所形成的分散体系，其中气体是分散相，液体是连续相。水不能形成稳定的泡沫，只能瞬间存在。要形成稳定的泡沫，除了气液接触之外，还必须加入具有起泡能力的表面活性剂。表面活性剂具有降低表面张力，增加起泡能力，提高泡沫稳定性作用。表面活性剂可以选自：烷基醇酰胺聚氧乙烯醚、烷基多苷、双烷基酰胺聚氧乙烯醚、全氟烷基醚醇胺盐、全氟烷基醚氧化胺、全氟烷基醚甜菜碱，优选全氟烷基醚醇胺盐、双烷基酰胺聚氧乙烯醚。

二、稳泡剂：

稳定性是泡沫研究和应用的核心问题之一。单一表面活性剂溶液的起泡性虽然很好，但泡沫稳定性一般都较差，不能满足油田矿场试验应用的需要。为了提高泡沫的稳定性，需要加入稳泡剂。稳泡剂的加入能提高泡沫薄膜的质量，增加薄膜的粘弹性，减小泡沫的透气性，从而增大泡沫的稳定性。稳泡剂可以选自：硬脂酸铵、十二烷基二甲基氧化铵、聚乙二醇，优选硬脂酸铵、十二烷基二甲基氧化铵。

三、增稠剂：

泡沫在油层中堵塞大孔道不堵塞小孔道的渗流特性是泡沫调剖驱油的主要机理，而泡沫体系的粘度决定了泡沫渗流特性的好坏。为了增加泡沫体系的粘度，在泡沫体系配方中需要加入增稠剂。增稠剂的加入可以提高泡沫液相粘度，并能形成粘弹性薄膜，同时可以增加泡沫稳定性。增稠剂可以选自：聚丙烯酰胺、聚表剂、纤维素，优选聚表剂（如：大庆炼化公司生产的聚表剂）和聚丙烯酰胺(分子量为1600~2500万)。

四、无机盐：

为提高泡沫体系与油藏流体的配伍性和适应性，泡沫体系中可加入无机盐。无机盐可以是如下一种或几种的混合：氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁，混合时各种无机盐可按任意比例混合。

五、水：

以上组分加入水中，形成水溶液。水可为油田注入清水或污水，水溶液中各组分量按重量百分比计为：

六、气体：

泡沫是气体在液体中的分散体系，产生的泡沫的首要条件是气液接触。泡沫体系中气体可以是：氮气、天然气、二氧化碳、空气、烟道气，优选天然气、二氧化碳。

本发明泡沫体系中所用各种组分为市售商品，均有商业来源。

本发明还提供一种泡沫调剖驱油方法。该方法能够适应水驱及聚驱后多种非均质油层，具有同时扩大波及体积和提高驱油效率双重作用，降低无效水循环，经济效益显著。

泡沫调剖驱油方法的注入方式可根据实际进行调整组合，泡沫调剖驱油方法的注入方式可以是：(1)0.3PV泡沫体系+0.2PV聚合物；(2)0.05PV聚合物+0.3PV泡沫体系+0.15PV聚合物；(3)0.05PV聚合物+0.1PV泡沫体系+0.05PV聚合物+0.1PV泡沫体系+0.05PV聚合物+0.1PV泡沫体系+0.05PV聚合物。然后再水驱。

在上述泡沫调剖驱油方法中，所采用泡沫体系的气液体积比为：注入压力条件下，气体与液体的体积比为0.4∶1~1∶1，优选0.6∶1。

在上述泡沫调剖驱油方法中，所采用聚合物为聚表剂或聚丙烯酰胺。聚表剂可以为大庆炼化公司生产的，浓度为0.1~0.3wt%；聚丙烯酰胺分子量为1600~2500万，浓度为0.1~0.3wt%。

以下通过具体实施例进一步描述本发明，应该理解的是，实施例仅用于说明的目的，不构成对本发明的任何限制。

实验部分

实施例一、泡沫体系的界面及泡沫性能

表1提供了适用于油田调剖和驱油的泡沫体系具体实例1-18。泡沫体系的配制方法为：在45℃下，将增稠剂溶解于水中。用搅拌机搅拌2小时，使其完全溶解，得到增稠剂溶液。向增稠剂溶液中加入无机盐，用搅拌机搅拌0.5小时，使其完全溶解。再加入稳泡剂，用搅拌机搅拌0.5小时，使其完全溶解。最后加入表面活性剂，并用水稀释到目标浓度，用搅拌机缓慢搅拌0.5小时，使其完全溶解。测定界面张力、起泡体积和泡沫半衰期。

采用美国TX500C型旋转滴界面张力仪，在45℃下，转速为4000转，测定油水界面张力，实验用油为大庆原油。采用泡沫扫描仪对泡沫体系的起泡能力和稳泡能力进行测量，在45℃以30mL/min流速通入二氧化碳或天然气，注入5min，注气结束时产生的泡沫体积作为泡沫体系配方的起泡体积。泡沫衰减一半时的时间作为泡沫稳定性评价指标，即泡沫半衰期。测定结果记录于表1中。

表1不同泡沫体系的界面张力及泡沫性能

实施例测试数据显示，所有实施例的泡沫体系配方均可以原油形成超低界面张力，且起泡体积大于170mL，泡沫半衰期超过50min，表明泡沫体系具有超低界面张力和超强泡沫性能。

实施例二、泡沫调剖驱油效果

本实施例提供了一种泡沫调剖驱油方法，包括水驱及聚驱后泡沫调剖驱油方法。

(一)水驱后泡沫调剖驱油实验：

(1)选取人造三层非均质正韵律岩心，尺寸为4.5cm×4.5cm×30cm，渗透率变异系数为0.72。

(2)在45℃下对岩心抽真空至-1MPa两小时，饱和油田注入水，测岩心孔隙体积。饱和大庆油田模拟油（粘度为9.5cp），确定含油饱和度，然后老化12小时以上。

(3)水驱油到含水98%，确定水驱采收率。

(4)泡沫调剖驱油，泡沫注入方式选择①0.3PV泡沫体系+0.2PV聚合物；②0.05PV聚合物+0.3PV泡沫体系+0.15PV聚合物；③0.05PV聚合物+0.1PV泡沫体系+0.05PV聚合物+0.1PV泡沫体系+0.05PV聚合物+0.1PV泡沫体系+0.05PV聚合物。参见表2设计水驱后泡沫体系驱油实例21-29，泡沫体系选用实施例一中的具体配方，在注入压力条件下，气体与液体体积比为0.4∶1、0.6∶1或1∶1，聚合物段塞选用聚丙烯酰胺(分子量为1600~3000万、浓度为0.1~0.3wt%)或聚表剂(大庆炼化公司生产，浓度为0.1~0.3wt%)。再后续水驱油到含水98%，确定泡沫驱采收率，记录于表2中。

表2水驱后泡沫调剖驱油结果

表2数据显示，水驱后不同方式的泡沫调剖驱油方法均可在水驱后提高采收率33%以上，使岩心总采收率超过65%，好于聚合物驱和三元复合驱的总采收率。

(二)聚驱后泡沫调剖驱油实验：

(2)在45℃下对岩心抽真空至-1MPa两小时，饱和油田注入水，测岩心孔隙体积。饱和大庆油田模拟油（粘度为9.5cp），确定含油饱和度，老化12小时以上。

(3)水驱油到含水98%，确定水驱采收率。

(4)聚合物驱时聚丙烯酰胺分子量1600万，浓度0.1wt%，聚合物注入量为0.5PV；后续水驱油到含水98%，确定聚合物驱采收率提高值。

(5)泡沫调剖驱油，注入泡沫段塞方式可选择①0.3PV泡沫体系+0.2PV聚合物；②0.05PV聚合物+0.3PV泡沫体系+0.15PV聚合物；③0.05PV聚合物+0.1PV泡沫体系+0.05PV聚合物+0.1PV泡沫体系+0.05PV聚合物+0.1PV泡沫体系+0.05PV聚合物。具体参见表3设计聚驱后泡沫体系驱油实例31-39，泡沫体系选用实施例一中的配方，在注入压力条件下，气体与液体体积比为0.4∶1、0.6∶1或1∶1。聚合物段塞选用聚丙烯酰胺(分子量为1600~3000万、浓度为0.1~0.3wt%)或聚表剂(大庆炼化公司生产，浓度为0.1~0.3wt%)。再后续水驱油到含水98%，确定泡沫驱采收率，记录于表3中。

表3聚驱后泡沫调剖驱油结果

表3数据显示，聚驱后不同方式的泡沫调剖驱油均可在聚驱后提高采收率20%以上，岩心总采收率接近70%，表明本发明的泡沫体系在非均质岩心中具有非常好的扩大波及体积和提高驱油效率的作用。

表1中所列其他具体泡沫体系配方均可与原油形成超低界面张力，应用于实施例二的驱油实验中同样在水驱后能提高30%以上采收率，聚驱后能提高20%以上的采收率。限于篇幅及实无必要，不再一一列表提供数据。

Claims

1.一种适用于油田调剖和驱油的泡沫体系，其特征在于，其液体由以下按重量百分比计的组分组成：

所述表面活性剂是全氟烷基醚醇胺盐或双烷基酰胺聚氧乙烯醚；

所述稳泡剂是硬脂酸铵或十二烷基二甲基氧化铵。

2.根据权利要求1所述的泡沫体系，其特征在于，所述增稠剂是聚表剂或分子量为1600-2500万的聚丙烯酰胺。

3.根据权利要求2所述的泡沫体系，其特征在于，所述无机盐是如下一种或几种的混合：氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠、氯化钾、氯化钙和氯化镁。

4.根据权利要求1至3任一所述的泡沫体系，其特征在于，其起泡气体是氮气、天然气、二氧化碳、空气或烟道气；在注入压力条件下所述气体与液体的体积比为0.4:1～1:1。

5.根据权利要求4所述的泡沫体系，其特征在于：液体中全氟烷基聚氧乙烯醚醇胺0.3wt%，硬脂酸铵0.1wt%，聚表剂0.2wt%，氯化钠1.2wt%，余量为水；气体为天然气，气体与液体的体积比为0.6:1。

6.根据权利要4所述的泡沫体系，其特征在于：液体中含6-10个聚氧乙烯基，12-16个烷基碳的双烷基酰胺聚氧乙烯醚或全氟烷基聚氧乙烯醚醇胺0.3-0.5wt%，硬脂酸铵或十二烷基二甲基氧化铵0.1-0.4wt%，聚表剂或聚丙烯酰胺0.08-0.2wt%，氯化钠、氯化钙或混合无机盐0.05～1.2wt%，余量为水；气体为天然气或二氧化碳，在注入压力条件下气体与液体的体积比为0.6：1。

7.一种适用于水驱和聚合驱后油层的泡沫调剖驱油方法，其特征在于，在水驱或聚合驱后，使用权利要求1至6之一所述泡沫体系进行泡沫调剖注入，然后再水驱；所述泡沫调剖注入方式是如下一种：(1)0.3PV泡沫体系+0.2PV聚合物；(2)0.05PV聚合物+0.3PV泡沫体系+0.15PV聚合物；(3)0.05PV聚合物+0.1PV泡沫体系+0.05PV聚合物+0.1PV泡沫体系+0.05PV聚合物+0.1PV泡沫体系+0.05PV聚合物。

8.根据权利要求7所述的泡沫调剖驱油方法，其特征在于，所述聚合物为分子量为1600～2500万、浓度为0.1～0.3wt%的聚丙烯酰胺或浓度为0.1～0.3wt%的聚表剂。