评价指标，对敖南油田M区块空气泡沫驱注入参数进行优化评价。研究结果表明，对于敖南油田，注空气效果影响因素的重要性大小依次为气液比>起泡剂浓度>注气速度≈起泡剂注入量。注入参数最优方案为气液比为3：1；起泡剂浓度为0.3%；注气速度为40 m3/d；起泡剂注入量为0.5 PV。对敖南油田空气泡沫驱提高采收率开发方案的制订及优化具有重要指导意义。
关 键 词：空气泡沫驱；低温氧化；优化评价；数值模拟；投入产出比
中图分类号：TE 357 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）04-0756-03
Abstract： According to development characteristics of low permeability reservoir in M block of Ao’nan oil field， advantages and disadvantages of various enhanced oil recovery methods for low permeability reservoirs were analyzed. Then the technology of air foam profile control in M block with high water cut was researched. The numerical simulation method was used to forecast different schemes； increasing oil content and input-output ratio were used as evaluation indexes to optimize the injection parameters affecting the effect of profile control. The research results show that， in Ao’nan oilfield， the importance of influencing factors of air injection effect in turn is gas liquid ratio >foaming agent concentration> gas injection rate≈amount of foaming agent. The optimal gas liquid ratio is 3：1， the bubble concentration is 0.3%， the gas injection rate is 40 m3/d， the foaming agent injection rate is 0.5 PV.
Key words： Air foam profile control； Oxidation at low temperature； Optimizing injection parameters； Numerical simulation； Input-output ratio
敖南油田M区块具有“中孔、低渗、低产”等特点，地层吸水能力差，水井注水压力高，水驱方向较难控制，容易形成低效循环。单独注气开发容易气窜，开发效果较差。聚合物驱具有波及面积大，洗油效率高等特点，但聚合物分子量大的特性限制了其在低渗油藏中的应用[1-3]。空气泡沫驱技术具有气驱和聚合物驱两种技术的优势且原材料价格低廉。其中，空气中的氧气与地层中的原油发生低温氧化等放热反应，生成CO、CO2等多种氧化物，能够形成混相驱[4]。泡沫能够显著提高波及系数和驱替效率，其机理为：在平面上，长期驱替后的大孔隙含油饱和度低，泡沫不易消泡，封堵能力强，而在喉道处因贾敏效应长期冲刷不到的小孔隙含油饱和度较高，泡沫在此处易破灭，封堵能力低，故驱替体系多沿小孔隙流动，从而提高了波及系数[5]；纵向上，气体携带泡沫使其流度降低，削弱气体的重力超覆的影响，提高了垂向上的波及系数。
所研究区块目前综合含水率较高，受地层非均质性及裂缝的影响，多个井组已形成低效循环，严重影响区块开发效果，针对以上问题，开展了空气泡沫驱的参数综合评价研究。目前，国内外学者多采用数值模拟和物理实验方法对注入参数进行研究，本文对空气泡沫驱的数值模拟提出合理假设，并首次采用投入产出比这一经济指标，从产量和经济效益两方面评价注入参数，在目前低油价条件下，对敖南油田控制含水率、提高采收率、节约开发成本具有重要的指导意义。
1 区块概况
敖南油田M区块沉积类型为席状砂，主要发育近东西向裂缝。控制含油面积3.2 km2，主力油层埋藏深度1 244 m，平均有效厚度7.2 m，有效孔隙度17.7%，平均渗透率35×10-3μm2，渗透率变异系数0.6，属中孔低渗透率油藏。初始含油饱和度54%。地层条件下，原油黏度5.7 mPa·s，原油密度0.853 g/cm3，体积系数为1.1，原始地层压力13 MPa，储量丰度25.7×104 t/km2。
敖南油田M区块2007年投入开发，截止到目前，共有水平井5口，日产液25.59 t，日产油4.3 t，综合含水率83.2%，累计产油2.84×104 t，采出程度6.88%。注水井12口，日注水87 m3，累计注水10.47×104 m3。目前2口油井未见水，3口油井含水率分别为88.54%，75.14%，84.88%。
2 数值模拟假设条件
空气泡沫与地层原油混合后成分复杂，在数值模拟中应考虑为三相多组分模型。但实际上，空气与原油混合后的相态参数以及低温氧化反应后的组分参数并不容易测得，很难在数值模型中加以实现。研究表明，空气对原油物性的影响十分有限，并且低温氧化反应并不是空气泡沫驱的主要作用，所以对模拟过程进行如下假设：
（1）原油中包含轻质、重质两种组分，氧化反应后的原油全部为轻质组分。
（2）将空气中的CO2、CO以及氧化反应后生成的CO2、CO按照同一组分处理，表示为COx，全部为气相且不与原油混溶。
（3）低温氧化与高温氧化不相互转化。
（4）以氧化反应后的气体总体积（包括COx、N2等）作为注入气体积。
（5）原油流动性不因低温氧化反应而降低，也不因加入表活剂而增加。
3 空气泡沫驱注入参数优化
本文以敖南油田M区块构造特征及油藏物性为依据，运用petrel软件建立该区块精细三维地质模型，如图1。模型网格数为903 00，网格步长为10 m×10 m×10 m，模拟初始温度为85 ℃，初始压力为13 MPa，初始含油饱和度为54%。将三维地质模型导入CMG数值模拟软件，运用STAR模块建立空气泡沫驱机理模型。进行地质储量拟合后，对M区块地层平均压力、累积产油量、单井产油量、单井含水率等指标进行了历史拟合（其中油井定液量生产、水井定注水量注入），拟合达到预测所需的精度要求。考虑到矿场可执行度及对管线的腐蚀情况，本区块采用空气、泡沫交替注入（地下发泡）的方式进行空气泡沫调驱[6，7]。根据M区块地质和实际开发特征，确定优化的注入参数包括：起泡剂注入量、起泡剂浓度、气液比、注气速度。
3.1 起泡剂注入量
起泡剂的注入量直接影响泡沫体积，而泡沫体积影响最终的驱油效果。优化方案的设计采用控制变量法（下同），设计的五个注入量方案分别为0.2、0.3PV、0.4、0.5和0.6 PV，预测未来5年的增油量并计算投入产出比。模拟的结果见图2所示。
图2表明，增油量随着起泡剂注入量的增加而增加。注入量小于0.5 PV时，改变注入量对增油量影响较大，投入产出比逐渐减小。当注入量超过0.5 PV时，增油量受注入量影响小，且投入产出比逐渐增大。所以对于本区块合理的注入量应为0.5 PV。
3.2 注气速度
注气速度影响发泡程度和波及面积，影响最终的调驱效果。调整起泡剂注入量为0.5 PV。设置五个不同的注气速度值，分别为10、20、30、40、50 m3/d，预测未来5年的增油量并计算投入产出比。模拟的结果见图3所示。
图3表明，在设置的参数范围内，累积产油量随注气速度的增加，呈现先增加后减小的趋势，即存在一个最佳值（40 m3/d）。当注气速度超过40 m3/d后增油量急剧下降，投入产出比急剧上升。实际注入时应控制注气速度在40 m3/d以内，所以，对于本区块最优的注气速度是40 m3/d。
3.3 起泡剂浓度
起泡剂浓度影响泡沫稳定性，对调驱的效果有很大影响。调整起泡剂注入量为0.5 PV，注气速度是40 m3/d。设置五个不同的起泡剂浓度值，分别为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%和0.9%。预测未来5年的增油量并计算投入产出比。模拟的结果见图4所示。
图4表明，随着起泡剂浓度的增加，增油量增幅先大后小。起泡剂浓度在0.3%之前变化时，增油量增幅较大，投入产出比逐渐降低，浓度超过0.3%后，浓度增加，增油量增幅变小，投入产出比缓慢增加。所以，对于本区块最佳的起泡剂浓度为0.3%。
3.4 气液比
气液比影响泡沫阻力系数，对调驱效果影响较大。调整起泡剂注入量为0.5PV，注气速度是40 m3/d，起泡剂浓度为0.3%。设置五个不同的气液比，分别为1∶2、1∶1、2∶1、3∶1和4∶1。预测未来两年的增油量并计算投入产出比。模拟的结果见图5所示。
图5表明，随着气液比的增大，增油量先增大后减小。即气液比存在一个最佳值（3∶1），当气液比超过3∶1时，增大气液比，使得增油量逐渐降低，且此时投入产出比陡增，所以，对于本区块最优气液比为3∶1。
4 结 论
空气泡沫驱可由三相多组分数值模型简化为三相六组分数值模型，低温氧化反应和表活剂对原油粘度的影响可因相互抵消而忽略不计。
气液比，起泡剂浓度，注气速度和起泡剂注入量等都是空气泡沫驱的主要影响因素。研究表明气液比，起泡剂浓度影响力较大；注气速度和起泡剂注入量影响不大。
研究结果表明，空气泡沫驱技术能够显著提高M区块产量。通过对敖南油田M区块实际地质模型的模拟计算和参数优选，结合投入产出比计算结果，确定合理调驱注入参数为：起泡剂注入量为0.5 PV，起泡剂浓度为0.3%，注气速度为 40 m3/d，气液比为3∶1。
参考文献：
[1]金磊，刘庆旺. 聚驱注入参数优化研究[J]. 当代化工，2015，44（11）：2668-2670+2673.
[2]林飞，欧阳传湘，李春颖，廖旋. 低渗透油藏气水交替驱数值模拟研究[J]. 当代化工，2016， 45（01）：160-161+165. （下转第762页）
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