1、GMH-1高溫發泡劑性能評價及在稠油蒸汽熱采中的應用勝利油田東營廣貿化工科技有限公司2008年12月GMH-1高溫泡沫劑性能評價及在稠油蒸汽熱采中的應用成果一.前言我國稠油儲量豐富，但因密度和粘度較大，開采難度高，蒸汽驅是一種有效開采稠油的方法，但由于蒸汽的密度和粘度很低，易流動，產生重力分異而導致“超覆”和“氣竄”。垂直掃油效率不均勻，致使地層中殘余油飽和度高，蒸汽波及系數小，降低了原油采收率。勝利油田已探明稠油地質儲量4.41億噸，是勝利油田持續穩定發展的重要組成部分。目前，勝利稠油的主要開發方式是注蒸汽熱采，且以蒸汽吞吐為主。勝利油田1984年在單家寺油田開展注蒸汽熱采，經過二十多年的開

2、發，幾個主力稠油熱采區塊已進入到多輪次吞吐后期開發階段。經過多輪次的吞吐后，必須適時轉入蒸汽驅，蒸汽驅采油現場試驗，國外開始于70年代后期。美國研究者認為使用泡沫劑可取得明顯的經濟效益。但蒸汽在低殘余油飽和帶的無效竄流嚴重的影響了蒸汽吞吐及蒸汽驅的開發效果差，蒸汽驅遇到的最大問題是如何抑制蒸汽的“汽竄”和“超覆”，擴大蒸汽的波及體積。目前，國內外的礦場實踐證明，在蒸汽中伴注氮氣及高溫泡沫體系可提高注入蒸汽的波及效率和驅替效率。通過加入高溫泡沫劑和氮氣，在地層孔道中產生泡沫，高強度的泡沫膜使氣相的滲流能力急劇降低，封堵高滲透層或大孔道，增加了驅替體積，提高了波及面積，改善油藏開發效果。國內外的研

3、究表明，伴蒸汽注入泡沫劑和氮氣可以有效降低蒸汽在高滲透帶的竄流，是提高稠油熱采油藏采收率的有效方式。在蒸汽中加入高溫泡沫劑和氮氣，能夠提高蒸汽驅采收率15%以上，經濟效益可觀。在泡沫流體中，起泡劑是影響發泡能力、泡沫穩定性和耐溫性的重要因素。應用于稠油熱采的泡沫劑不同于一般的泡沫劑，由于目前熱采使用的超臨界鍋爐產生的高壓蒸汽井口溫度高達350，常規的泡沫劑在這樣的高溫下，均會分解失效。因此，研制蒸汽驅使用的泡沫劑的最大難點在于泡沫劑的超強耐溫性。耐溫性好的含氟表面活性劑價格極貴，很難推廣使用，因此,研發耐溫性好，發泡能力強、泡沫穩定性高的起泡劑具有重要意義。二、高溫泡沫劑性能評價GMH-1高溫

4、泡沫劑是一種由磺酸鹽等表面活性劑組成的產品，在300高溫條件下，化學性質穩定，經300高溫，10MPa（兆帕），72小時耐溫性試驗，化學性質基本不變，起泡能力及泡沫穩定性良好，耐溫后保持在耐溫前的80%以上的水平，活性物含量損失小于10%。并且高溫泡沫劑在高溫下具有很好的起泡能力，能夠在地下起到較好的防止汽竄，提高蒸汽吞吐及蒸汽驅的作用。目前，由于試驗手段及化學劑性質的限制，高溫泡沫劑的評價通常在300以下，高于300，高溫泡沫劑的分解產物會對設備造成非常大的影響，并且雖然井口的高壓蒸汽溫度很高，但隨著蒸汽向地層深部的擴散，溫度會迅速下降，井低附近5米處，溫度會降低到250左右,隨著向地層深處

5、推進,蒸汽溫度逐漸下降。試驗證明，GMH-1高溫泡沫劑在250時，仍然具有較好的的泡沫封堵能力，高于250時封堵調剖能力相對較差,可以認為泡沫在井底附近由于溫度的影響不會形成堵塞作用，隨著向地層深部運移，蒸汽溫度逐漸下降，泡沫劑能夠在地層深部起到調節蒸汽剖面的作用，這樣即不影響蒸汽的注入能力，又起到防止汽竄的目的。1、高溫泡沫劑耐溫性試驗 經過大量的試驗研究，初步篩選出GMH-1高溫泡沫劑，GMH-1高溫泡沫劑在50時用羅氏泡沫儀測定，具有良好的泡沫性能,并且有較好的耐高溫性能。 表1為GMH-1高溫泡沫劑在300耐溫試驗前后泡沫性能的對比，從表中數據可以看出，高溫泡沫劑在30072h耐溫后起

6、泡體積及半衰期變化不大，說明高溫泡沫劑耐溫性良好。表1 50下高溫泡沫劑的性能項 目測試結果項 目測試結果外觀淺黃色均勻液體pH（:1%）850起泡體積/ml33030072h耐溫后起泡體積/ ml31050泡沫半衰期t1/2 /min11030072h耐溫后泡沫半衰期t1/2 /min95表2為GMH-1高溫泡沫劑用泡沫掃描儀60測定，在300耐溫試驗前后泡沫性能，起泡體積為100ml/min的充氣速度，充氣90s泡沫劑發泡體積，從表中數據可以看出，高溫泡沫劑在30096h耐溫后起泡體積變化較小，半衰期有一定程度的變化，但總體來說高溫泡沫劑耐溫性良好。表2 60下高溫泡沫劑的性能項 目測試結

7、果項 目測試結果外觀淺黃或乳白色pH（:0.5%）760起泡體積/ml20330096h耐溫后起泡體積/ ml19560泡沫半衰期t1/2 /min371130096h耐溫后泡沫半衰期t1/2 /min2061GMH-1高溫泡沫劑在室溫為淺黃色或乳白色半流動性，在冷水中為乳白色不透明溶液，加熱到55溶液變為淺黃色清亮透明，降溫時，溫度降到40時，溶液出現混濁。因此GMH-1最低使用溫度為60.2、泡沫體系在物模試驗中阻力因子圖1 溫度與阻力因子關系曲線圖1為GMH-1高溫泡沫劑不同溫度下的阻力因子曲線，在一定溫度下，隨著泡沫注入量的增多，阻力因子逐漸上升，超過一定溫度后，阻力因子逐漸下降，從溫

8、度與阻力因子關系曲線可以看出，阻力因子在溫度250時達到最高值，當溫度上升到270時，阻力因子逐漸下降，溫度上升到300，仍然具有較好的封堵調剖能力。圖2為目前能夠收集到的性能較好的樣品的溫度與阻力因子關系曲線，并且選擇測試結果最好的一次試驗數據。圖2 溫度與阻力因子關系曲線從圖2可以看出，該樣品阻力因子相對較小，耐溫性與GMH-1高溫泡沫劑近似，阻力因子最高值出現在212，隨著溫度的升高阻力因子逐漸下降，溫度270時，阻力因子在1020左右，當溫度上升到298時，阻力因子僅有3個左右。圖3為GMH-1與對比高溫泡沫劑在同一條件及模型滲透率近似條件下泡沫阻力因子對比圖，從圖中曲線可以看出，在溫

9、度相對較低時，GMH-1高溫泡沫劑阻力因子明顯高于對比樣，在250以上，阻力因子近似，即泡沫封堵性能近似。1101001000050100150200250300350溫度阻力因子對比樣0.6GMH-11.0%GMH-1圖3 GMH-1高溫泡沫劑與對比樣品阻力因子對比3、高溫泡沫劑耐油性試驗 泡沫對油的選擇性是其一大特點，堵水而不堵油，但在油藏條件下，無論水驅及蒸汽驅多么干凈，油藏始終有殘余油存在，因此要求，泡沫對殘余油具有一定的耐受性，模仿水驅及蒸汽驅殘余油的條件，研究高溫泡沫劑的封堵能力具有很大的實際意義。圖4為殘余油條件下泡沫劑的阻力因子與溫度的關系曲線。圖4 溫度與阻力因子關系曲線殘余

10、油條件下，100開始注入泡沫劑及氮氣，從圖4溫度與阻力因子關系曲線看出，當溫度升高193時，阻力因子最大，為330，隨著溫度的升高，阻力因子逐漸降低，當溫度上升到270時，阻力因子在30左右，當溫度上升到300時，阻力因子仍然維持在2030左右，說明泡沫劑在高溫下具有較好的耐油性，但其阻力因子小于沒有殘余油的模型試驗。4.高溫泡沫劑驅油效率試驗天然河道砂制作模型，模型長30cm,內徑2.5cm,孔隙度37.24，滲透率K為3.13m2，試驗系統回壓9.5MPa，原油粘度為75時338mPa.s, 200進行熱水驅至含水98，按氣液比1：2，氣0.5ml/min,液1.0ml/min混合注入泡沫

11、，進行連續驅替，計量原油采收率。 圖5 高溫泡沫劑驅油提高采收率曲線由高溫泡沫劑驅油提高采收率曲線可知，高溫泡沫驅由水驅及蒸汽驅采收率59.0，上升到79.0，采收率上升20.0，注采壓差最高上升到0.5MPa。說明高溫泡沫劑在殘余油條件下仍能較大幅度提高原油采收率。三在現場應用效果：孤島東GDD23-4油井歷年生產曲線051015202005.520062006.520072007.520082008.520092009.5時間： 年月日產原油噸 GDD23-4油井-高溫泡沫劑伴蒸汽吞吐增油曲線051015202008135時間： 年月日產原油噸GDD23-4油井-

12、高溫泡沫劑伴蒸汽吞吐含水下降曲線02550751002008135時間： 年月含水率該井號為GDD23-4,位于孤島采油廠東區，2005年7月開始生產，起初產量為15噸/天。到了2008年初，日產原油僅為2.2噸/天。從2008年8月開始實施措施，約7天的時間，通過蒸氣吞吐伴氮氣和高溫泡沫劑后，日產原油由原來的2.2噸/天增至18噸/天 。效果明顯，增產顯著。GMH-1高溫泡沫劑，耐高溫達300攝氏度以上，發泡體積大，穩定性好，耐鹽耐礦化度高，在國內已達到最高水平行列。四、結論勝利油田東營廣貿化工科技有限公司研制的GMH-1高溫泡沫蒸汽調剖劑，其起泡能力強，穩定性好,經過300,72h耐溫性試驗,其化學性能穩定，250 封堵調剖能力良好,在殘余油條件下,仍然