特低渗油田泡沫辅助减氧空气驱矿场试验效果及认识

孟令为，马 骋，江 涛，李 艳，许志雄，李志强

（1.中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏银川 750006；2.中国石油长庆油田分公司第十一采油厂，甘肃庆阳 745000）

W 区块长6 油藏进入中含水开发阶段后，油井孔隙性水淹特征明显，注水开发效果变差。室内物理模拟驱油试验表明，注水倍数由8 倍提高到12 倍，最终采收率由40.1 %提高到40.6 %，且随着注入倍数的持续增大，提高采收率幅度变小，说明高水淹层段在常规水驱状况下，通过增大注水PV 数提高驱油效率的潜力有限，亟需探索有效的提高采收率技术。在广泛调研的基础上，通过室内评价试验，表明泡沫辅助减氧空气驱能够有效扩大储层波及体积、降低油水界面张力，利用研制的空气泡沫驱油体系在水驱后转入泡沫辅助减氧空气驱可以提高驱油效率20 %以上。2009 年开始泡沫辅助减氧空气驱矿场试验，经历了单井试注、先导试验、扩大试验阶段，取得了较好的阶段效果，形成新的认识，并对下步提高试验效果指明了方向。

1 注入参数优化设计

以建立概念模型为基础，考虑纵向非均质性对驱替效果的影响，建立试验区井组井网模型，分别对区块泡沫辅助减氧空气驱的气液比、注入速度、注入方式等关键参数进行数值模拟。

1.1 气液比模拟

在0.5～3.0 选用七个气液比模拟采收率提高幅度，模拟结果表明：在注入相同PV 数的情况下，开始随着气液比增大，采收率提高幅度增大，当气液比高于2.0:1 后，采收率提高幅度变小（见图1），合理气液比设计为1.5～2.5。

1.2 注入速度模拟

模拟结果表明：随着注入速度的增加，采收率提高幅度呈现先增后降的趋势，当单井日注量大于25 m3后累产油增幅减小（见图2），考虑注入成本，合理注入速度15 m3/d～25 m3/d。

1.3 注入方式模拟

采用气液同注、气液段塞交替注入两种方式模拟，在相同气液比、注入速度条件下，对比气液同注与不同气液段塞交替方式的采收率提高幅度。模拟结果表明：气液同注方式的采收率提高幅度达到8.5 %，高于气液交替的方式，但气液交替方式的注入压力低于气液同注的方式（见表1）。建议试验采用气液同注的方式，若注入压力高，可采用气液段塞交替注入的方式。

图1 不同气液比对提高采收率效果的影响

图2 不同注入速度对提高采收率效果的影响

表1 不同注入方式注入压力、采收率提高幅度模拟结果

2 矿场试验效果

2.1 注入端动态变化

2.1.1 注入压力 泡沫辅助减氧空气驱的注入压力上升速度快、幅度大，平均注入压力由9.2 MPa 上升到15.5 MPa，但停气后注入压力下降较快，基本下降到注入前水平，体现出空气泡沫动态调剖的特点，不同于胶体调剖剂的长效封堵，空气泡沫需要连续性注入。

图3 泡沫辅助减氧空气驱C21-/C22+变化曲线

图4 泡沫辅助减氧空气驱采出端矿化度变化曲线

2.1.2 注入剖面 注入后可对比井吸水厚度增加，但随着注入时间延长，剖面吸水状况变差，吸水段下移现象明显，整体吸水厚度由9.06 m 上升到11.47 m 再下降到8.65 m，水驱动用程度由59.4 %上升到66.5 %再下降到58.6 %。分析认为：一方面是空气泡沫体系重力分异，空气进入上段的比例高，随着上段含气饱和度的提高，吸水难度加大；另一方面是吸水剖面正常注水所测，不能真实反映空气泡沫注入剖面。

2.2 产出端流体性质变化

试验区的原油轻重比呈现了逐步升高的过程（见图3），油井产出水总矿化度稳中有升（见图4），说明地层水驱模式发生改变，低动用程度层段开始动用，波及体积逐步扩大。试验前原油轻重比、矿化度低值抬升幅度较高，试验前高值提高幅度较小，分析认为试验前原油轻重比、矿化度低值说明该油井方向注入水突进严重，无效采出多，注入空气泡沫后，优先封堵高渗通道，使优势方向水驱效率大幅提高。

2.3 生产动态特征分析

2013 年1 月-2015 年2 月试验阶段：试验规模逐步扩大至15 个井组，注气设备逐步投入运行，气液比由0.2 上升至1.18，空气泡沫注入稳定，试验区块整体生产动态稳定。

2015 年3 月-10 月试验阶段：随着累计注入量的增大，压力保持水平逐渐提高，2015 年试验区块压力保持水平达到110.9 %，个别主向油井压力保持水平超过130 %，促进了油藏微裂缝开启，导致高压主向油井L75-59 气窜，试验井组全面停气，停气后试验区块含水快速上升。

2015 年11 月-2017 年10 月试验阶段：试验区块区域性堵水调剖后恢复注气，气液比由1.0 上升至1.6，该阶段通过侧向引效，主侧向压差变小，压力保持水平趋于合理，油井生产稳定，未见气窜。

2017 年11 月-2018 年3 月试验阶段：受药剂不足影响，阶段停注，导致指标快速变差。

2018 年4 月-11 月试验阶段：受设备运行等因素影响，注气量不稳定，气液比变化幅度较大，由1.6 下降到0.8 再上升到1.5，整体试验效果相对前期变差。分析认为：一方面由于注气不稳定影响；另一方面随着试验时间的延长，在空气泡沫有效波及范围内进一步提高水驱采收率的难度加大。

2018 年12 月-2019 年7 月试验阶段：对平面、剖面水驱矛盾突出井组，开展堵水调剖+泡沫辅助减氧空气驱联作试验，泡沫配注量减小，由于现场注气设备故障，注气量未达到配注要求，导致实际气液比由1.5 下降到1.2，但试验区含水得到控制（见图5）。

图5 W 区块长6 油藏泡沫辅助减氧空气驱历年生产曲线

表2 试验区块合理压力保持水平计算结果

3 结论与认识

（1）注入连续性是保证试验效果的关键。泡沫辅助减氧空气驱注入后见效快，压力上升幅度大，但停注后水驱效果快速变差，注入连续性是取得效果的关键。但现场由于药剂供应不及时、设备故障、井筒原因等因素影响，实际注入参数未达到方案设计要求，导致试验阶段性停注，严重影响现场实施效果。

（2）吸水剖面测试可靠性有待研究。水井测试吸水剖面时需要停注空气泡沫，改正常注水以便携带同位素进行测试，测试结果不能正确反映空气泡沫的剖面吸入特征，现场出现吸水剖面动用状况较差，但井组开发效果变好的现象，空气泡沫的注入剖面测试需要深入研究。

（3）裂缝对试验效果影响大，应开展堵水调剖联作试验。空气泡沫对裂缝的封堵能力不足，使后续气体沿裂缝快速推进，低渗层未得到有效动用，驱油效率未得到有效提高，导致主向井过早见气，需开展堵水调剖和空气泡沫联作试验。

（4）泡沫辅助减氧空气驱应保持适宜的压力保持水平。地层压力过高可能导致储层微裂缝进一步开启，造成注入流体的快速推进，2 口见气井地层压力保持水平均大于130 %。多种方法计算试验区块合理压力保持水平在115 %左右（见表2），现场可以通过调整注入量、侧向引效等方式，合理压力保持水平。

（5）提升泡沫有效传播距离是进一步提高采收率的关键。表面活性剂作为起泡剂在油层中的有效传播能力是扩大波及体积的关键因素，大量学者研究表明，由于受岩石吸附、热降解、矿物离子化学反应等因素的影响，泡沫在油层中的有效传播距离一般在100 m 左右[2]。为了提升泡沫传播距离：①选用吸附量更小的表面活性剂作为发泡剂；②合理提高发泡剂、稳泡剂浓度；③合理优化注入速度，在避免气窜的前提下，尽量提高注入速度，实现向深部运移。