《泡沫流体在油田生产过程中的应用》
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[摘 要]泡沫是一种由不溶或微溶的气体分散于泡沫基液中所形成的分散体系,其具有视粘度高、密度小、低漏失、低伤害等特性.由于泡沫独特的性能,其所形成的泡沫流体在压裂、酸化、驱油、防砂、助排、调剖等油田开发领域中得到了日益广泛的应用.本文详细介绍了泡沫流体在采油过程中的各类应用.
[关键词]泡沫流体；油田开发；应用
中图分类号：TE357.46 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0036-01
1泡沫压裂
泡沫流体在压裂过程中所起作用主要体现为泡沫压裂液的使用.将液相中分散不溶气体以及化学添加剂而形成的压裂液称为泡沫压裂液.泡沫压裂液中所添加的化学剂主要是指维持体系稳定、促使泡沫均匀分布的表面活性剂.泡沫压裂液的优点在于：（1）在气泡的相互作用下提升了压裂液的携砂及悬砂性能,可极大限度的提高砂比,使得支撑剂在缝内铺设浓度大,提升裂缝导流能力；（2）泡沫压裂液具有低滤失、粘度高的特性,利于造缝.（3）由于压裂液中气体体积占压裂液55%-85%,减少了携砂液体的用量,降低了对地层的伤害；（4）返排彻底,施工结束后泡沫中气体为残余压裂液提供部分能量,使返排更彻底.
2泡沫酸化
泡沫酸酸化技术是将常规酸化与泡沫流体相结合,具有很多常规酸化不具备的优点,是一种很有发展前途的增产技术.泡沫酸酸化技术是在常规酸液体系中加入起泡剂和稳泡剂,通过泡沫发生器与气体混合,形成以酸为连续相、气泡为分散相的泡沫体系,使得配制的酸化体系兼有泡沫流体性质和酸化能力,然后注入地层进行酸化.通常所用泡沫酸的泡沫特征值为60%～80%.与常规酸化相比其优点优点如下：（1）对储层的损害较小：泡沫酸的主要成分是气体,液体仅占总体积的40%以下,同时泡沫酸亦具有较强的降滤失性能,因此泡沫酸对储层伤害较小；（2）助排能力强：由于泡沫酸中含有气体量较大,在返排时气体因井口压力降低而迅速膨胀,起到助排效果.同时泡沫液的携带能力较强,使大多不溶物被带出地面,保证了酸化效果；（3）酸化效果好：酸在地层内的反应速度取决于酸中氢离子向岩石表面的传质速度,泡沫酸属表面乳化体系,粘度高,滤失小,大大降低了氢离子向岩石表面的传质速度,较少了酸化过程中氢离子的消耗量,因此泡沫酸的作用距离比一般酸液更远.
3泡沫驱油
泡沫驱油是利用惰性气体与泡沫基液混合作为驱替介质的驱替方法.由于气混泡沫具有选择性封堵的特性,该方法可以有效提升驱油的波及面积以及驱油效率,尤其可大幅度提高水驱后剩余油采收率.混相泡沫驱替介质的视黏度比极高,其在运移时会先进入高渗区域进行驱油,在流体的贾敏效应影响下,其流动阻力随泡沫的注入量增大而逐渐增大,这一情况迫使混相泡沫更多的进入低渗区域中驱油.由于泡沫在残余油饱和度较高的油藏低渗区域易被消除.这使得泡沫在油藏中进行驱替时,驱动更趋于均匀,推进界面更平缓,可克服注水驱替时易发生的舌进、指进现象,扩大了驱油的波及面积.
4泡沫防砂
泡沫防砂技术主要体现在砾石充填泡沫携砂液以及泡沫树脂溶液两个方面：（1）常规砾石充填水基携砂液具有密度较大,携砂能力低,充填砂沉降较快等影响防砂的问题,因此利用密度小,粘度大,携砂能力更强的泡沫携砂液进行替代,从而提升的防砂效果；（2）泡沫树脂溶液是由线型酚醛树脂为主体,加入发泡剂、调和剂、耐热助剂组成的一种深黑色油状树脂.其注入目标层位后,在催化剂与酸溶液作用下,会释放出二氧化碳气体,形成混相的泡沫树脂.由于树脂溶液在气体的影响下以泡沫的形態存在,其与地层砂粒的接触面积大大增加,使得树脂溶液可以更均匀的附着于砂粒表面,极大的提升了人工井壁的抗压强度及渗透率.
5泡沫助排
该方法是针对自喷能力不足,气流速度低于临界流速的气井的一种较为有效的排水采气方法.其实质是将起泡剂从携液能力不足的生产井井口注入井底,借助于天然气流的搅拌作用,使之与井底积液充分混合,从而减小液体表面张力,产生大量比较稳定的含水泡沫,减少气体滑脱量,使气液混合物密度大为降低,从而降低自喷井油管内的摩阻损失和井内重力梯度,其结果能有效地降低井底回压,使得在井底压力和井口压力相同的情况下,井底积液更易被气流从井底携带至地面.当地层水中的泡沫被携带至地面后,通过向其中加入消泡剂使气水分离,从而达到排水采气的目的.该工艺能充分利用地层自身能量实现举升,因而成本低、投资小、见效快、经济效益显著；设备配套简单,其举升流程与自喷生产完全相同；操作简便,实施过程中不需特殊的修井作业及关井；现有的起泡剂及泡沫助采剂对不同的生产井有较强的适应能力,能满足不同类型生产井的需要.
6泡沫调剖
用于调剖堵水的泡沫有两相和三相泡沫,前者仅由液相（包括起泡剂和添加剂）与气相组成,后者除上述成分外还有固体粉末（如膨润土、碳酸盐粉末等）.三相泡沫较两相泡沫稳定,这主要是由于固体粉末附着在气液界面上,成为气泡相互合并的障碍,增加了液膜中流体流动的阻力,使稳定性显著提高,故现场多使用三相泡沫.此外,也有采用凝胶泡沫,即在两相泡沫中加入胶凝剂形成固态化泡沫状凝胶体系.泡沫调剖剂是一种选择性调剖堵水剂,它挤入地层后会首先进入高渗透层和大孔道.该技术通过发生贾敏效应,改变吸水层内的渗流方向和吸水剖面,减轻主要水流方向的水线推进速度,从而扩大注入水的波及体积,提高驱油效率.
7结语
随着油田开发的不断深入,深井的数量不断增加,高温高压的环境对发泡剂提出了耐温耐压的要求,因此对极限环境的发泡剂及其发泡机理需要进一步研究,以开发新的低成本、高效率的发泡剂,扩大泡沫流体在油田的应用范围；泡沫流体性能的评价必须在与泡沫应用环境相似的条件下进行,才能客观有效地评价其性能,目前所采用的手段对于真实环境的模拟还有一定的欠缺.随着检测手段的不断发展,可以更加真实模拟实际体系的泡沫流体评价方法必将不断地研发出来.
参考文献
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过程中引用文献:
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