Mathematical models for foam-diverted acidizing and their applications

Foam diversion can effectively solve the problem of uneven distribution of acid in layers of different permeabilities during matrix acidizing. Based on gas trapping theory and the mass conservation equation, mathematical models were developed for foam-diverted acidizing, which can be achieved by a foam slug followed by acid injection or by continuous injection of foamed acid. The design method for foam-diverted acidizing was also given. The mathematical models were solved by a computer program. Computed results show that the total formation skin factor, wellhead pressure and bottomhole pressure increase with foam injection, but decrease with acid injection. Volume flow rate in a highpermeability layer decreases, while that in a low-permeability layer increases, thus diverting acid to the low-permeability layer from the high-permeability layer. Under the same formation conditions, for foamed acid treatment the operation was longer, and wellhead and bottomhole pressures are higher. Field application shows that foam slug can effectively block high permeability layers, and improve intake profile noticeably.

泡沫分流酸化数学模型的建立及应用

泡沫分流酸化能有效解决常规酸化中由于地层渗透率差异而导致的小层进酸不均的问题。基于泡沫圈闭理论和质量守恒原理,建立了泡沫分流酸化的数学模型并进行了求解,同时确定了泡沫分流酸化工艺的设计原则。结果表明:地层表皮系数随着酸化过程逐渐减小,井口和井底压力随泡沫的注入逐渐增大,随酸液的注入逐渐减小;泡沫的注入使高渗层的流量逐渐降低,低渗层的流量逐渐增高,实现后续酸液转向低渗层;在相同的地层条件下,泡沫酸酸化比泡沫段塞分流酸化的分流效果要好,但是作业时间长,井口和井底注入压力较高。现场应用表明泡沫分流酸化能有效封堵高渗层,恢复产能,动用低渗层,适于非均质油藏油气井、重复酸化老井的解堵增产增注。

泡沫空气段塞驱油技术在潜山油藏的应用

百色盆地上法油田百4块碳酸盐岩潜山油藏从1996年9月开始空气泡沫驱试验取得了显著的降水增油效果,但由于泡沫成本昂贵,难以大规模注入,而相同地下体积的空气成本为泡沫成本的1/8,取之方便、成本低廉。通过研究,在泡沫驱技术的基础上发展应用了泡沫-空气段塞驱,于2001年开始至2010年12月底在百4块实施,经过10年的现场应用,共进行29井次施工,累计注入泡沫液1.84×104 m3、空气1445.3×104 m3,增油1.27×104t,投入产出比为1∶3.14,预计原油采收率可提高4.16%。应用结果表明,泡沫-空气段塞驱能大规模注入补充碳酸盐岩潜山油藏的地层能量,泡沫段能有效延长空气在地下的滞留时间,与地下残余油可以发生低温氧化反应,产出气氧含量在2.5%以内,安全可靠。泡沫-空气段塞驱兼有泡沫驱、空气驱的双重优点。

水基泡沫段塞分层转向作用及其应用

为解决裸眼完井或井下情况较为复杂 (如套管变形 )、地层非均质性强、层间矛盾突出的长井段实施储层酸化时 ,无法应用工具卡封分层的问题 ,国外通过室内研究与现场实践 ,提出应用水基泡沫段塞的转向作用进行分层 ,可收到良好的效果。介绍了水基泡沫段塞的分层机理、技术要点、现场应用情况及应用效果。现场应用表明 ,该技术不但分层效果明显 ,而且具有操作简单、易于控制、成本低等优点 ,可进一步推广应用。对长井段进行酸化转向是一种行之有效的方法。

泡沫驱前调剖提高采收率室内实验

海上油气藏疏松砂岩地层经过长期注水开发后,其高渗透层易形成大型窜流通道,非均质性进一步增强,单独实施泡沫驱会导致泡沫在窜流通道中突进,造成无效驱替,因此有必要在泡沫驱前进行调剖。通过室内实验研究,利用3层非均质岩心模拟高渗透强非均质性油藏,进行单独泡沫驱和调剖后泡沫驱。实验结果表明:一次水驱后先进行调剖再进行泡沫驱的最终采收率比一次水驱后直接进行泡沫驱提高了18.0%,最终采收率达50%以上;增大泡沫注入量,有利于提高采收率,最优泡沫注入量约为0.4倍孔隙体积;对于层间非均质模型来说,选用高强度改性淀粉强凝胶作为调剖剂,会优先选择性封堵高渗透层,迫使后续泡沫进入中、低渗透层,从而有效改善吸液剖面,大幅度提高采收率,相对于一次水驱采出程度可提高36.0%。

泡沫复合驱注入方式、段塞优化及矿场试验研究

针对影响泡沫复合驱驱油效率的注入方式、注入程序及段塞大小等重要因素进行了一系列的研究。通过从美国TEMCO公司引进的多功能驱替设备 ,所做的大量的物理模拟试验 ,总结出了气液交替注入时 ,注入交替段塞的大小对驱油效率的影响规律 ,利用正交设计法研究了前后段塞的设置与否及种类对泡沫复合驱驱油效率的影响程度 ,还对主次段塞的大小进行优化 ,在保证较高的驱油效率的前提下降低成本。大量的室内驱油实验结果表明 ,泡沫复合体系的驱油效率比水驱提高 30 %以上 。

水平井泡沫排液采气井筒流型实验研究

针对水平井泡沫排液采气各井段泡沫流型认识不清,泡排工艺优化困难的问题,以表面活性剂、水和空气为实验介质,开展了水平井泡沫流型实验研究,根据泡沫的生成情况及气体/泡沫的界面特征划分了流型,绘制了泡沫流型图,对比了表面活性剂加入前后流型图的变化,分析了角度、两相流流型对起泡的影响,提出了优化建议。结果表明:水平段±5°以内气液分层明显,起泡困难;垂直、倾斜段气流速小于0.35 m/s时出现塞状流,含气率低,搅动弱,起泡困难,是低压低产水平井泡排效果不佳的主要原因;有利于起泡的条件为管斜角≥25°、气流速≥0.35 m/s、流型呈现段塞流;建议采用悬挂式毛细管加注新工艺,注剂点位于管斜角25°处,解决泡排剂加注不到位的问题,并实现水平井全生命周期的排液。

空气泡沫驱室内实验研究

对低渗储层采用常规注水开发,开采效果较差。如何对低渗油田进行有效的开采、开发成为亟待解决的问题^([1-3])。本文对空气泡沫驱进行了室内研究分析,得出:研究区水驱最终采收率为46.78%;研究区空气泡沫驱替实验驱油最终采收率为78.2%,相比于水驱油的最终采收率可以提高22.1%,有较好的驱油效果。

非混相泡沫段塞细分层注水关键技术

油藏储层内药剂吸附有效性和泡沫细分层注水长段塞连续注入方式容易导致气窜和吸液剖面反转,影响整体措施效果,采用目标油田油砂填制模型,考察药剂动态吸附后再生能力和泡沫综合性能,分析泡沫小段塞间隔注入和长段塞连续注入分流增产效果.结果表明:在多孔介质吸附后,不同药剂再生能力和泡沫综合性能下降,但随着驱替体积增大有效性逐步增强;泡沫小段塞间隔注入好于泡沫大段塞连续注入方式.渤海SZ36-1油田非混相泡沫段塞细分层注水单井试注表明,泡沫小段塞间隔注入比长段塞连续注入方式日增油提高23m3,日降水率提高2.6%,累计增油提高1.72×104 m3,有效期提高7个月以上,进一步验证泡沫小段塞间隔注入的技术优势.

冻胶泡沫体系调剖规律实验研究

针对优选的冻胶泡沫体系配方AP-P4(0.3%)+YG107(0.3%)+DY-1(0.6%),利用一维人工岩心模型,研究了渗透率级差、注入方式、段塞大小对冻胶泡沫调剖能力的影响规律。实验结果表明,随着渗透率级差的增加,冻胶泡沫的调剖效果先增加后减小,当级差为7.00时调剖效果最好;不同注入方式中,气液经过泡沫发生器形成稳定泡沫后注入调剖效果最佳;注入段塞1PV时非均质岩心调剖效果最佳;实验比较的调驱方式中,冻胶泡沫体系高低渗岩心发生吸液剖面反转,调驱能力最强。

注入段塞对空气泡沫驱油效果的影响

泡沫驱特有的高粘度及在油层孔隙介质中渗流时不停消泡与起泡特点,使其即具有聚合物改善流度比、提高波及效率的作用,也能够抗高温高盐。通过室内驱替实验和数值模拟技术,依托高温高盐稠油的鲁克沁油田地质情况,研究泡沫注入段塞对驱油效果的影响。结果表明空气泡沫驱最佳注入段塞为:以改善水驱为主的深部调驱段塞(0.15 PV)和以段塞驱油为主的大段塞(0.45 PV)。泡沫段塞0.15 PV时,提高的采收率为8.59%OOIP,吨起泡剂增油量187.47 t/t,综合指数16.10;泡沫段塞0.45 PV时其提高的采收率为14.65%OOIP,吨起泡剂增油量106.60 t/t,综合指数15.62。

交替式注入泡沫复合驱实验研究

针对孤岛油田中二中Ng3-4聚合物驱后油藏条件,通过物模手段研究了交替式注入泡沫复合驱的特征及驱油能力。长细管实验表明,交替式注入泡沫复合驱,低气液比时模型两端的封堵压差上升缓慢,交替周期越大封堵效果越差。非均质模型驱油实验表明,泡沫复合驱主要是通过扩大波及体积来提高采收率,在与聚合物驱相同注入量条件下,其封堵能力是聚合物驱的2倍。

低渗透油藏自适应弱凝胶辅助氮气泡沫复合调驱体系

针对陕北裂缝性低渗透油藏物性差、非均质性严重及传统调剖效果差问题,研究自适应弱凝胶辅助氮气泡沫复合调驱技术中弱凝胶和氮气泡沫的配伍性,优化复合调驱体系的注入参数,评价复合调驱体系的驱油性能.结果表明:复合体系具较好复配性,室内优化凝胶段塞大小最优注入体积为0.3PV,泡沫最优注入体积为0.6PV,在设备允许的条件下尽量用小段塞、多轮次注入泡沫液;水驱高含水率后,优先注入凝胶段塞,再注入泡沫,调堵效果最好,复合调驱体系双管岩心驱替相对提高采收率幅度达43.69%;矿场试验井组含水率由80%下降至62%,单井日产油量由0.27m3增至0.70m3.复合调驱技术在GY油田具有较强适应性,大幅度提高油田采收率,可为同类油藏增油控水提供借鉴.

泡沫交替注入参数优化设计

为了使注入的泡沫能均匀分散,充分发挥调驱作用,选用发泡剂OA进行实验,研究最优气液比、段塞大小和注入速度。同时研究泡沫在不同地层压力下的封堵特性,指出地层压力越高,泡沫封堵能力越差。最后分析现场需要注入的产生泡沫的气液段塞,并推导出其计算公式。

封窜发泡剂OA的注入性能评价

针对稠油油藏研制封窜发泡剂OA。在保持相同的气液注入压力的情况下,优选注入方式、气液比、段塞大小和注入速度,评价油对泡沫的影响。实验结果表明,交替注入优于同时注入,气液比值优选为3时综合效果最好,段塞越大,阻力越大,注入速度优选为1mL/min。

致密油层空气泡沫驱油提高驱油效率实验研究

致密油层物性差,孔喉半径小,油藏非均质性严重,水驱驱油效率低,注水开发效果差。针对这些问题,为提高大庆外围龙虎泡油田高台子致密油层的驱油效率,模拟油层条件开展了空气-泡沫液体系驱油实验。结果表明,高台子致密油层水驱驱油效率平均值为48.95%,水驱后继续空气-泡沫液交替驱替的驱油效率为79.63%,驱油效率提高26.92%;小段塞交替驱替的效果好于大段塞驱;气液比过高,突破时间变短,驱油效率较低;用空气-泡沫液段塞驱代替水驱也能达到较好的驱油效果。致密油层水驱后转空气泡沫驱可大幅提高驱油效率,通过空气-泡沫液段塞、周期、气液比等注入参数的优化进一步改善致密油层驱油效果。

深层稠油热水添加N_2泡沫段塞驱开采可行性研究

针对深层稠油油藏 ,利用热采物理模拟技术 ,研究了热水添加N2 泡沫段塞驱提高采收率的可行性。研究结果表明 :热水中加入N2 泡沫剂驱替时 ,能有效地提高驱油效率 ;泡沫液膜的高剪切可使原来吸附在岩石表面的油膜剥蚀下来 ,降低残余油饱和度 ;泡沫剂及N2 段塞驱替时 ,泡沫流动产生的高压力梯度 ,既可以克服毛细管力作用 ,又可以迫使注入水转向 ,提高波及体积。该种开发方式为那些埋藏较深 ,既不适合注蒸汽 。

多段塞泡沫凝胶调驱工艺参数优化研究

针对渤海绥中36-1油田注水过程中注入水沿高渗透条带、大孔道突进的问题,以驱油用聚合物为主剂,室内研发出适合SZ36-1油田油藏条件的泡沫凝胶体系;模拟绥中36-1油田油藏条件,对所研制的泡沫凝胶体系调驱工艺参数,即注入量、注入浓度、注入速度、注入方式以及段塞组合方式等参数进行室内实验优化,实验结果表明:最佳注入量为0.2倍孔隙体积,注入量为900 mg/L·PV,注入速度必须低于10 ml/h,在上述工艺参数下采用多段塞组合方式注入,段塞组合方式应为低浓度前置段塞、中浓度主体段塞、高浓度保护段塞。

泡沫堵水体系工艺参数优选实验研究

针对海上油田长期水驱开发后油井水窜严重、含水率过高严重影响油井质量的问题,通过室内实验,对泡沫堵水体系进行了评价优选:确定SD型起泡剂的最佳质量分数为1.0%,HK海水速溶型聚合物为稳泡剂,最优质量分数为0.1%。综合上述实验结果,得到最优泡沫堵剂体系为1.0%SD型起泡剂+0.1%HK海水速溶型聚合物。通过泡沫堵水三维模拟实验装置,对泡沫注入参数进行优选,实验结果表明,该泡沫体系最优段塞注入量为0.3~0.5 PV,最优注入时机为含水率80%~90%时,此条件下三维岩心综合采收率提升幅度最大,分流效果最佳,且注泡沫后含水率下降漏斗最为明显。