氮气泡沫调剖工艺在西区采油厂应用的探讨

摘 要：介于大庆、胜利油田实施氮气泡沫调剖工艺、并取得良好的效果，结合西区采油厂含水上升，需综合治理，可以考虑尝试氮气泡沫调剖工艺。

关键词：氮气调剖；高含水

一、前言

西区采油产注水后期含水率上升、地质非均质性强，地层的孔隙度1.36～20%，渗透率0.01～34.6103μm2水从油层中渗透率较大的空隙中通过，导致剩余油存留在地层中，为了抑制含水率上升、开采剩余油，达到增产、稳产的效果。对氮气泡沫调剖工艺的简介、氮气泡沫调剖工艺适用性进行了研究。

二、氮气泡沫调剖工艺简介

1.氮气的性质

氮气位于元素周期表第二周期第主族，是双原子分子，两原子之间三键相连，化学性质稳定，是一种惰性气体，在注入过程中，对油管没有腐蚀。进入地层后，不与其油藏内物质发生反应，保证地层内可然气安全性。氮气的密度是1.25kg/m3氮气在水中的溶解度小，在283K时，一体积水约可溶解0.02体积的氮气，在地层中氮气的密度小，又难溶于水，氮气会上升到低渗透率的油层顶端，把油滴压倒注入水中。

2.氮气泡沫调剖机理

氮气泡沫调剖具有提高波及系数和驱油效率双重作用。提高波及系数是泡沫进入地层后，首先进入空隙大、阻力小的部位，泡沫占据一个或多个空间后而产生气阻现象就会停止不动，迫使注入水进入空隙小、阻力大的通道，同时氮气的密度比水和原油的密度小，氮气泡沫体系注入地层后，在重力的作用下，氮气会上升到渗透率更低的注入水难以到达的油层顶部，占据原本属于油滴的空隙空间，迫使油滴向下运功而被注入水驱替，从而宏观上提高了波及系数。提高驱油效率是指泡沫是一种活性很强的磺酸盐类阴离子表面活性剂，能大幅度降低油水界面张力，改善岩石表面的润湿性、使原来呈束缚状态的原油通过油水乳化、液膜置换等方式成为流动的原油，从而提高驱油效率。同时泡沫具有遇水稳定、遇油消泡的特点。

3.氮气泡沫调剖工艺运用实例介绍

1、2004年9月胜利乐安油田草104-3蒸汽吞吐投产，第五个周期结束时平均含水由第一周期的28.7%上升到了68.6%，第六周期决定在注汽过程中伴注氮气泡沫6万方，从下面的采油曲线可以明显看出，产油量由2.2t/日增加到7-8t/日；含水量由68.6%降至50-55%，而且，比较稳定，调剖控水效果十分显著。一直延续到第七周期，效果都很明显。

2、大庆萨比油田北2-丁3-60、北2-丁3-61、北2-丁3-62、北2-丁1-59四口油井日产液343t，日产油20.4t，综合含水91.05%，含水较高，怀疑存在水串通道，平面矛盾较为突出；调剖后者四口油井日产液281.7t，日产油23.3t，综合含水91.72%，含水下降了2.33个百分点。说明在调剖前该井区四口井所对应的四个方向存在水窜通现象，是较强的注入水扩散波及区域，调剖后这几口井含水下降明显，说明氮气泡沫能较好的封堵高渗透带，使得后续注入水的流向发生了改变，缓解了平面矛盾。调剖后吸水剖面得到改善，厚油层顶面动用状况改善低吸水厚度增加，说明调剖有效的改善了层间矛盾。

从氮气泡沫调剖实例中说明，氮气泡沫调剖工艺在油田生产中取得较好的效果，值得推广。

三、西区采油厂油层地质特征

1.存储特征

1.1岩性特征

西区采油厂位于鄂尔多斯盆地，超低渗透率油田。主力开采油层为长4+5、长6。两个油层均是泥岩、砂岩旋回出现，储层物性差、非均质性强。注入水总是沿着油层内阻力小的部分突进，没有被水驱替的部分，形成大量剩余油。多油层复合连片，形成了大面积含油区，而砂体和局部构造相结合则控制了石油的富集，使原油不能连续分布。

1.2流体特征

储层内油、水、天然气重力分异不明显，油水分布复杂、油水界面不清。

1.3电性特征

自然伽玛曲线正负异常交替出现，微电极曲线闭合性高，地质非均质性强。

2.氮气泡沫调剖工艺的适用性研究

2.1优选泡沫体系气源

产生泡沫的气源一般有二氧化碳、天然气、空气、氮气。二氧化碳的使用受地域限制很大，需要充足的二氧化碳气藏。天然气是一种能源和化工原料，注入成本高。空气中含有大量的氧气，注入危险性比较高。随着分子筛和膜式制氮指数的发展，使空气中78%的氮气成为人民研究泡沫气源的重点。使用氮气做气源，来源充足且不受地域限制：在能源利用上比天然气更合理，注入成本低，注氮气的成本约天然气的四分之一，是注二氧化碳的二分之一；氮气的压缩系数是二氧化碳的二倍，注入相同体积的氮气，可驱替更多的油；氮气的弹性很大，更有利于补充地层能量；氮气是惰性气体，使用上也更安全可靠。所以使用氮气作为泡沫气源与使用其他气体做泡沫气源相比，具有安全性高、成本低、效益好、补充地层能量等优点。

2.2氮气泡沫调剖工艺的适用条件

2.2.1泡沫具有“堵大不堵小”的作用，可提高中低渗透率的采收率。

2.2.2注泡沫的原油产量都有大幅度的提高，而且油层厚度增大、原油产量增加，特别是大于10米，曾有幅度显著。

2.2.3低含油饱和时（0.3左右）时，原油增产倍数变大，随着含有饱和度的增加，增油倍数越来越小。

2.2.4在有边水底水的情况下，泡沫增油效果比较明显。

3.建议

介于多数油田已经应用了氮气泡沫调剖技术，并且取得不错的效果，西区采油地质条件符合此工艺，可以在小区快，联通性较好的区域内开展，选择油层厚度大，目前产油能力低进行试探性的工作。

3.1区块选择

西区采油厂樊川区块平均含水56.2%，目前地层压力是4.7Mpa，平均注水压力是5.4 Mpa，注水压力和地层压力之差较小，怀疑存在水串通道。西区采油厂烟雾茆区块平均含水47.5%，目前地层压力是5Mpa，平均注水压力是8.4Mpa，注水工作良好，注水压力远大于地层压力，说明注水水在地层中形成了原油的后备动力。两个区块比较，选择含水率高，注水压力小的区块樊川区块开展氮气泡沫调剖工艺。

3.2井组选择

选择地理位置集中、开采层位相同、受同一口注水井影响的井组，这样可以多层次、多方位的评价氮气泡沫调剖工艺的效果。最终选择樊川区注水井5363-2控制的5398、5237、5363三个井组做为实验对象。

3.3单井选择

43.4效果评价

5398-1含水是否降低、含油量是否上升、5237-3井原产液1.5 m3 /d ，含水40%，措施后看含水上升的周期，5363-5井组目前是水大停抽，措施后，看是否会见油。5363-2注水井的注水压力是否会增加。

四 、氮气泡沫调剖工艺的发展前景

无论注水井调剖还是生产井堵水，有效区域仅限于近井地带，而深部堵水调剖难以控制，随着非均质油藏的剩余油开采难度加大，单纯调剖或堵水难以满足开发的要求，由原来的单井调剖堵水，改为区块调；并且氮气泡沫堵水与聚合物调驱工艺应结合起来，对改善区块水驱效果更为有利。

参考文献

〔1〕王继刚。氮气泡沫调剖剂的研究与评价〔J〕大庆石油学院，2008（02）。

〔2〕刘志成。河口油田热采井注氮气泡沫堵水技术探讨〔J〕中国石油和化工标准与质量，2011（03）。