CN108979604A - 一种利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油开采的技术领域，具体的涉及一种利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法。该方法选用在油藏条件下形成油基泡沫的油溶性表面活性剂体系，通过该油溶性表面活性剂体系所形成的油基泡沫控制非混相驱二氧化碳的流度。通过所述方法能够有效控制非混相驱二氧化碳流度，扩大二氧化碳波及体积，提高其驱油效果；同时可以有效解决常规水相泡沫的“遇水起泡、遇油消泡”的问题，并且不引入水相，减少了对采油设备的腐蚀，降低了采出液油水分离难度。
Description
技术领域
本发明属于石油开采的技术领域，具体的涉及一种利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法。
背景技术
注二氧化碳提高原油采收率技术的发展已有50多年的历史，目前已经成为一种重要的提高原油采收率技术而得到世界的广泛应用。根据《石油与天然气杂志》的2012年“全球EOR 调查”结果显示，在全球EOR项目总数中，气驱项目个数占54％，即全球EOR项目中，近一半为气驱项目；在所有的气驱项目中，仅二氧化碳的项目个数就占到将近77％；因而二氧化碳驱提高原油采收率技术已成为最为重要的提高原油采收率技术之一。这项技术不仅可以解决二氧化碳的封存问题，保护大气环境，抑制温室效应，又能满足人类日益增长的能源需求。
注二氧化碳驱油技术是一种将超临界的二氧化碳流体(二氧化碳临界点为压力7.4MPa，温度31.2℃)作为驱油剂注到油藏中，使原油粘度降低、原油体积膨胀、油水界面张力降低，改善水油流度比、增加油藏能量，从而扩大波及程度、极大的提高了油藏采收率。二氧化碳驱油技术又可以分为混相驱和非混相驱两种，然而国内部分油田由于受到地层原油重质成分多和温度高的限制，无法达到混相驱，多为非混相驱。在非混相驱过程中，二氧化碳黏度比原油黏度低很多，不利流度比造成的粘性指进导致气体早期突破、生产气油比髙，低黏度促使容易进人髙渗层等，这些原因使矿场驱替效果经济效益变差；另一方面，二氧化碳与原油之间的密度差产生重力分离，密度低的气体上浮，只能波及储层上部少部分区域，因此二氧化碳气驱存在粘性指进和重力分离两大典型问题。因此控制二氧化碳的流度，是改善注气效果，提高采收率的关键。
目前，控制二氧化碳流度的技术有水气交替注入技术、稠化增黏的超临界二氧化碳体系、泡沫驱技术。其中水气交替注入技术利用注入水降低二氧化碳的相对渗透率，从而降低它的流动特性，以控制气体的指进；但是对于低渗透油藏会存在注水井吸水能力差，注水压力高，甚至存在“注不进”现象。稠化增黏的超临界二氧化碳体系是通过加入化学剂增大二氧化碳的黏度，控制流度，但受稠化剂溶解度、稳定性的影响，暂时无法应用。泡沫驱技术由于泡沫自身所具有的“堵大不堵小，堵水不堵油”的性质被用于控制二氧化碳流度，但是常规泡沫驱所采用的起泡剂一般为水溶性表面活性剂，注入低渗透油藏时也会存在由于注水注不进去导致起泡剂溶液无法注入的情况，从而无法采用泡沫流体来控制二氧化碳流度；另外水相泡沫“遇水起泡、遇油消泡”的特征，使得泡沫在油层中易破灭，从而达不到有效控制二氧化碳流度的目的。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法，该方法中采用的油溶性表面活性剂体系可以在油藏条件下形成油基泡沫，通过所形成的油基泡沫能够有效控制非混相驱二氧化碳流度，扩大二氧化碳波及体积，提高其驱油效果；同时可以有效解决常规水相泡沫的“遇水起泡、遇油消泡”的问题，并且不引入水相，减少了对采油设备的腐蚀，降低了采出液油水分离难度。
本发明的技术方案为：一种利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法，选用在油藏条件下形成油基泡沫的油溶性表面活性剂体系，通过该油溶性表面活性剂体系所形成的油基泡沫控制非混相驱二氧化碳的流度。
所述利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法，首先选用在油藏条件下形成油基泡沫的油溶性表面活性剂体系与稀油混合均匀制得油溶性表面活性剂溶液；然后将油溶性表面活性剂溶液与二氧化碳交替分别注入油藏中。
所述利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法，包括以下步骤：
(1)选用在油藏条件下形成油基泡沫的油溶性表面活性剂体系与稀油混合均匀制得油溶性表面活性剂溶液；
(2)先向发生二氧化碳气窜井组的注入井注入油溶性表面活性剂溶液，形成液体段塞；然后注入二氧化碳气体；
(3)焖井1～5天；
(4)开井生产，继续注入二氧化碳气体，二氧化碳气体注入速度为20～100吨/天；监测生产阶段的生产气油比，当产气量突然增大时，则认为油藏内部发生气窜，结束生产，重复上述步骤(1)至步骤(3)。
所述油溶性表面活性剂体系与稀油按体积百分比1％～2％的比例进行混合。
所述油溶性表面活性剂体系与稀油在常温常压下进行混合。
所述油溶性表面活性剂体系由FS-50氟表面活性剂与司盘20构成。
所述油溶性表面活性剂体系由FS-50氟表面活性剂与司盘20按照体积比2:3的比例在常温常压下混合均匀制得。
所述稀油为柴油。
所述步骤(2)中油溶性表面活性剂溶液与二氧化碳气体的注入质量比为1：(10～30)。
本发明的有益效果为：本发明所述利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法，通过所形成的油基泡沫有效控制非混相驱二氧化碳流度，扩大二氧化碳波及体积，提高其驱油效果。
1、本发明采用的油溶性表面活性剂体系在油藏条件下产生油基泡沫，利用所产生的油基泡沫封堵大孔道，减缓二氧化碳气窜，从而控制二氧化碳流度。
2、由于本发明所利用的泡沫体系可以在原油等烃类溶剂中起泡，无常规水相泡沫的“遇水起泡、遇油消泡”等不利特征，因此在注入油藏后可在原油中迅速起泡，补充地层能量，并在回采阶段与原油一起流动，可以利用“泡沫油现象”提高油藏采收率。
3、本发明所利用的泡沫体系不引入水相，减少了二氧化碳溶于水后对采油设备的腐蚀，同时采油工艺步骤更加简便，降低采出液油水分离难度。
附图说明
图1为实施例3的整个实验过程中岩心入口压力随注入过程的变化曲线图；
图2为实施例4得到的利用油溶性表面活性剂体系生成的油基泡沫在多孔介质中的分布情况。
具体实施方式
下面结合一些实施例和说明书附图对本发明做详细说明，但是不限于此。
实施例1
所述利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法，包括以下步骤：
(1)将油溶性表面活性剂体系与柴油按体积百分比1.5％的比例在常温常压下混合均匀制得油溶性表面活性剂溶液；其中油溶性表面活性剂体系由FS-50氟表面活性剂与司盘20 按照体积比2:3的比例在常温常压下混合均匀制得；
(2)先向发生二氧化碳气窜井组的注入井注入油溶性表面活性剂溶液，形成液体段塞，其中油溶性表面活性剂溶液注入量为10～20吨，然后按照油溶性表面活性剂溶液与二氧化碳气体注入质量比1：10的比例注入二氧化碳气体；
(3)焖井1～5天；
(4)开井生产，继续注入二氧化碳气体，二氧化碳气体注入速度为80吨/天；监测生产阶段的生产气油比，当产气量突然增大时，则认为油藏内部发生气窜，结束生产，重复上述步骤(1)至步骤(3)。
实施例2
所述利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法的性能实验：
实验目的：
考察本发明所用油性表面活性剂体系形成的油基泡沫的泡沫质量，所用方法为搅拌法 (Waring Blender法)。
实验材料：
实验组：本发明所述油溶性表面活性剂体系由FS-50氟表面活性剂与司盘20按照体积比2:3的比例在常温常压下混合均匀制得；将该油溶性表面活性剂体系与柴油按体积百分比 1％的比例在常温常压下混合均匀制得实验组油溶性表面活性剂溶液；
对照组：将FS-50氟表面活性剂与柴油按体积百分比1％的比例在常温常压下混合均匀制得对照组油溶性表面活性剂溶液；
实验步骤：
(1)首先各取100mL实验组油溶性表面活性剂溶液和对照组油溶性表面活性剂溶液，分别倒入1号高搅杯和2号高搅杯中，然后以稳定的速度分别向1号高搅杯、2号高搅杯中通二氧化碳气体1min，以确保高搅杯中充满二氧化碳；通气结束后进行密封，减少空气对实验的影响。
(2)在密封条件下，设定转速为8000rpm，时间为1min，待高搅杯停止转动后迅速将泡沫倒入500mL量筒中并读取泡沫体积V(mL)，作为起泡体积。同时开始计时，待泡沫体系析出50mL液体时记录时长，作为半衰期。
实验结果与分析：
通过记录油基泡沫的起泡体积与半衰期来评价其泡沫质量，通过实验结果可以得到，实验组所述油溶性表面活性剂体系形成的油基泡沫起泡体积为680mL，泡沫半衰期稳定在 32min；而对照组所述油溶性表面活性剂体系形成的油基泡沫起泡体积为350mL，泡沫半衰期稳定在2min。综合分析，实验组所述油溶性表面活性剂体系(即本发明所述油溶性表面活性剂体系)形成的油基泡沫质量较好。
实施例3
所述利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法的性能实验：
实验目的：
模拟油藏注二氧化碳非混相驱油过程，考察在注二氧化碳发生气窜后采用所述油溶性表面活性剂体系生成油基泡沫进行二氧化碳流度控制的效果，实验过程中温度保持在50℃。
实验步骤：
(1)实验岩心抽真空，所用岩心为人工胶结圆柱型岩心渗透率80×10-3μm2；
(2)对实验岩心饱和水，饱和油，所用原油粘度室温下为1000～2000mPa·s；
(3)对已饱和油的岩心进行模拟注二氧化碳非混相驱油，二氧化碳的注入速度为1mL/min，监测岩心入口压力；
(4)入口压力稳定后，注入体积分数为1％的油溶性表面活性剂溶液，即将油溶性表面活性剂体系与柴油按体积百分比1％的比例在常温常压下混合均匀制得，其中油溶性表面活性剂体系由FS-50氟表面活性剂与司盘20按照体积比2:3的比例在常温常压下混合均匀制得；注入速度0.1mL/min，注入量为0.1个PV(即0.1倍的岩心孔隙体积)；监测岩心入口压力；
(5)进行模拟注二氧化碳非混相驱油，二氧化碳的注入速度为1mL/min，监测岩心入口压力。
实验结果与分析：
通过记录整个实验过程中各阶段的岩心入口的稳定压力(如图1所示)，来分析利用油基泡沫进行二氧化碳流度控制的效果。
通过图1可以看出，在渗透率为80×10-3μm2的油藏中，进行二氧化碳非混相驱油时，30cm 的岩心，注入速度为1mL/min时，其注入压力最高达到了17.5MPa；继续注二氧化碳，由于超临界二氧化碳黏度低，发生了气窜，使得其注入压力降至6MPa；然后注油溶性表面活性剂溶液1个PV，在注入过程中压力逐渐上升，最高入口压力达到12MPa；继续注入二氧化碳过程中，其入口压力最高可以达到28MPa，并且能够稳定一段时间，同时在该阶段过程中，能够在岩心出口端产出物中观察到致密的油基泡沫，说明该种利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法是可行的。
实施例4
所述利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法的性能实验：
实验目的：
模拟油藏注二氧化碳非混相驱油过程，考察在注二氧化碳发生气窜后采用所述油溶性表面活性剂体系生成的油基泡沫在多孔介质中的分布情况，实验过程中温度保持在50℃。
实验步骤：
(1)微观可视化刻蚀玻璃模型(模型大小为4.5cm×4.5cm，孔隙体积0.5mL，最小孔径 30μm；)饱和水，饱和油，所用原油粘度室温下为1000～2000mPa·s；
(2)对已饱和油的微观可视化刻蚀玻璃模型注二氧化碳气体，二氧化碳气体的注入速度为0.01mL/min，观察微观可视化刻蚀玻璃模型气体分布情况；
(3)发生气窜后，注入体积分数为1％的油溶性表面活性剂溶液，即将油溶性表面活性剂体系与柴油按体积百分比1％的比例在常温常压下混合均匀制得，其中油溶性表面活性剂体系由FS-50氟表面活性剂与司盘20按照体积比2:3的比例在常温常压下混合均匀制得；注入速度0.01mL/min，注入量为0.1个PV(即0.1倍的岩心孔隙体积)；观察微观可视化刻蚀玻璃模型气体分布情况；
(4)继续注二氧化碳气体，二氧化碳气体的注入速度为0.01mL/min，观察微观可视化刻蚀玻璃模型气体分布情况。
实验结果与分析：
通过记录整个实验过程中各阶段的微观可视化刻蚀玻璃模型中油基泡沫分布状况(如图 2所示)，来分析利用油基泡沫进行非混相驱二氧化碳流度控制的效果。
通过实验结果可以得到，在油藏中进行二氧化碳开发时，二氧化碳主要存在于孔径大、渗透率高的孔隙吼道，气窜现象明显；注油溶性表面活性剂溶液0.1个PV后继续注入二氧化碳时，二氧化碳分布范围逐渐增大，最后分布于整个微观可视化刻蚀玻璃模型，说明在该过程中注入的二氧化碳与先前注入的油溶性表面活性剂溶液形成了油基泡沫。说明该种利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法是可行的。
Claims (9)
1.一种利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法，其特征在于，选用在油藏条件下形成油基泡沫的油溶性表面活性剂体系，通过该油溶性表面活性剂体系所形成的油基泡沫控制非混相驱二氧化碳的流度。
2.根据权利要求1所述利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法，其特征在于，首先选用在油藏条件下形成油基泡沫的油溶性表面活性剂体系与稀油混合均匀制得油溶性表面活性剂溶液；然后将油溶性表面活性剂溶液与二氧化碳交替分别注入油藏中。
3.根据权利要求2所述利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选用在油藏条件下形成油基泡沫的油溶性表面活性剂体系与稀油混合均匀制得油溶性表面活性剂溶液；
(2)先向发生二氧化碳气窜井组的注入井注入油溶性表面活性剂溶液，形成液体段塞；然后注入二氧化碳气体；
(3)焖井1～5天；
(4)开井生产，继续注入二氧化碳气体，二氧化碳气体注入速度为20～100吨/天；监测生产阶段的生产气油比，当产气量突然增大时，则认为油藏内部发生气窜，结束生产，重复上述步骤(1)至步骤(3)。
4.根据权利要求2所述利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法，其特征在于，所述油溶性表面活性剂体系与稀油按体积百分比1％～2％的比例进行混合。
5.根据权利要求2所述利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法，其特征在于，所述油溶性表面活性剂体系与稀油在常温常压下进行混合。
6.根据权利要求1-5中任一项所述利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法，其特征在于，所述油溶性表面活性剂体系由FS-50氟表面活性剂与司盘20构成。
7.根据权利要求6所述利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法，其特征在于，所述油溶性表面活性剂体系由FS-50氟表面活性剂与司盘20按照体积比2:3的比例在常温常压下混合均匀制得。
8.根据权利要求2-5中任一项所述利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法，其特征在于，所述稀油为柴油。
9.根据权利要求3所述利用油基泡沫控制非混相驱二氧化碳流度的方法，其特征在于，所述步骤(2)中油溶性表面活性剂溶液与二氧化碳气体的注入质量比为1：(10～30)。
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