泡沫流體及其應(yīng)用課件

1、提提 綱綱一、前言一、前言 泡沫流體是一種可壓縮的泡沫流體是一種可壓縮的非牛頓非牛頓流體，具有流體，具有低漏失低漏失、低低密度密度、低傷害低傷害、強(qiáng)攜砂能力強(qiáng)攜砂能力以及氮以及氮?dú)馀菽诘叵屡c天然氣混合不易發(fā)生爆炸等優(yōu)氣泡沫在地下與天然氣混合不易發(fā)生爆炸等優(yōu)良性能。良性能。 泡沫流體在地層中滲流具有泡沫流體在地層中滲流具有選擇性選擇性，既能封，既能封堵高滲層，提高低滲層波及系數(shù)，又能有效地堵高滲層，提高低滲層波及系數(shù)，又能有效地封堵水層，選擇油層進(jìn)行流動(dòng)封堵水層，選擇油層進(jìn)行流動(dòng)（即（即“堵大不堵堵大不堵小小”、“遇水穩(wěn)定，遇油消泡遇水穩(wěn)定，遇油消泡”）。一、前言一、前言 目前，泡沫流體在石油

2、工業(yè)的鉆井、目前，泡沫流體在石油工業(yè)的鉆井、完井、采油等領(lǐng)域都顯示出很大的應(yīng)用完井、采油等領(lǐng)域都顯示出很大的應(yīng)用潛力。在潛力。在沖砂洗井沖砂洗井、混排解堵混排解堵、選擇性選擇性酸化酸化、壓水錐壓水錐、調(diào)剖驅(qū)油調(diào)剖驅(qū)油、攜礫石充填攜礫石充填和和殘酸混排殘酸混排等施工作業(yè)中有效地利用了等施工作業(yè)中有效地利用了泡沫流體低密度、高粘度和強(qiáng)攜砂能力泡沫流體低密度、高粘度和強(qiáng)攜砂能力及選擇性滲流等特點(diǎn)取得了較好的效果。及選擇性滲流等特點(diǎn)取得了較好的效果。提提 綱綱泡沫的定義泡沫的定義泡沫的分類泡沫的分類泡沫的形成泡沫的形成泡沫流體特殊物理性質(zhì)泡沫流體特殊物理性質(zhì) 二、泡沫流體的基本特征二、泡沫流體的基本特

3、征1. 1. 泡沫的定義泡沫的定義 兩相泡沫兩相泡沫流體一般是由不溶性或微溶性的氣流體一般是由不溶性或微溶性的氣體分散于液體中所形成的分散體系，由液體薄膜體分散于液體中所形成的分散體系，由液體薄膜包圍著的氣體就形成了單個(gè)的包圍著的氣體就形成了單個(gè)的“泡泡” ” ，而泡沫則，而泡沫則是氣泡的聚合體。其中氣體是分散相（不連續(xù)）是氣泡的聚合體。其中氣體是分散相（不連續(xù)）液體是連續(xù)相（連續(xù)）。泡沫的分散程度較低，液體是連續(xù)相（連續(xù)）。泡沫的分散程度較低，屬于粗分散體系，通常氣泡半徑大于屬于粗分散體系，通常氣泡半徑大于100nm100nm，用顯，用顯微鏡或肉眼能分辨出個(gè)別氣泡的大小。微鏡或肉眼能分辨出個(gè)

4、別氣泡的大小。2.2.泡沫的分類（一）泡沫的分類（一）泡沫按按泡沫壽命泡沫壽命分分不穩(wěn)定泡沫不穩(wěn)定泡沫壽命在幾秒鐘以內(nèi)壽命在幾秒鐘以內(nèi)穩(wěn)定泡沫穩(wěn)定泡沫壽命大于幾分鐘甚至更久壽命大于幾分鐘甚至更久泡沫按按氣液比例氣液比例分分氣體分散體氣體分散體液體多而氣體少，泡沫質(zhì)量小于液體多而氣體少，泡沫質(zhì)量小于5252泡沫泡沫氣體多液體少，泡沫質(zhì)量大于氣體多液體少，泡沫質(zhì)量大于52522.2.泡沫的分類（三）泡沫的分類（三）泡沫按按組成組成分分兩相泡沫兩相泡沫由氣體和液體組成由氣體和液體組成三相泡沫三相泡沫由氣體、體液和固相組成由氣體、體液和固相組成3.3.泡沫的形成條件泡沫的形成條件(1) (1) 氣液接

5、觸氣液接觸 只有氣體液體連續(xù)充分地只有氣體液體連續(xù)充分地接觸才能產(chǎn)生大量的泡沫。接觸才能產(chǎn)生大量的泡沫。(2) (2) 含起泡劑含起泡劑 純凈的液體不能形成穩(wěn)定的純凈的液體不能形成穩(wěn)定的泡沫，加入起泡劑以后降低了表面張力，才泡沫，加入起泡劑以后降低了表面張力，才能使體系得以穩(wěn)定。能使體系得以穩(wěn)定。氮?dú)馐鞘褂米疃嗟亩栊詺怏w，一般是在現(xiàn)場用空氣分離的手段制氮?dú)馐鞘褂米疃嗟亩栊詺怏w，一般是在現(xiàn)場用空氣分離的手段制備使用。空氣經(jīng)過分離膜管，氧氣、部分氮?dú)夂推渌鼩怏w成分被過備使用?？諝饨?jīng)過分離膜管，氧氣、部分氮?dú)夂推渌鼩怏w成分被過濾出，留下純度較高的氮?dú)饨?jīng)過增壓，進(jìn)入泡沫發(fā)生器。分離膜管濾出，留下純度較

6、高的氮?dú)饨?jīng)過增壓，進(jìn)入泡沫發(fā)生器。分離膜管的分離效率與氮?dú)饧兌扔嘘P(guān)。一般油井使用氮?dú)饧兌葹榈姆蛛x效率與氮?dú)饧兌扔嘘P(guān)。一般油井使用氮?dú)饧兌葹?5%95%。分離。分離效率接近效率接近50%50%。也有使用液氮的，但一般不如氣體分離方便。也有使用液氮的，但一般不如氣體分離方便。泡沫發(fā)生器液體入口液體入口氮?dú)馊肟诘獨(dú)馊肟谂菽隹谂菽隹?.4.泡沫流體泡沫流體特殊特殊物理性質(zhì)物理性質(zhì) 1 1、密度可調(diào)，液柱壓力低，對(duì)地層傷害小。密度可調(diào)，液柱壓力低，對(duì)地層傷害小。 常壓下其最低密度可達(dá)常壓下其最低密度可達(dá)0.030.030.04 g/cm0.04 g/cm3 3 在井眼中其平均密度一般均低于在井眼中其

7、平均密度一般均低于 0.50.50.8 g/cm0.8 g/cm3 3 低密度可以使得泡沫流體具有漏失少、對(duì)地層污低密度可以使得泡沫流體具有漏失少、對(duì)地層污染較輕等優(yōu)點(diǎn)，可以用來對(duì)低壓井進(jìn)行作業(yè)。染較輕等優(yōu)點(diǎn)，可以用來對(duì)低壓井進(jìn)行作業(yè)。 同時(shí)泡沫流體中無固相，這可使其對(duì)地層的損害同時(shí)泡沫流體中無固相，這可使其對(duì)地層的損害減少到最小減少到最小 。n2、泡沫流體動(dòng)切力較大，粘度高，在較低的返速下，其攜帶巖屑的能力大。 砂礫在泡沫及清水中沉降速度對(duì)比00.050.10.150.20.250.30123456789砂礫粒徑（mm）沉降速度（m/s）清水泡沫質(zhì)量為80的泡沫 砂礫在泡沫中的沉降速度僅為在

8、清水中的沉降速度的1/101/10左右，可以看出泡沫的攜砂能力大大強(qiáng)于清水泡沫流體泡沫流體特殊特殊物理性質(zhì)（續(xù)）物理性質(zhì)（續(xù)） 泡沫質(zhì)量2585之間時(shí)，砂礫在泡沫中的沉降速度較小，施工中要將泡沫質(zhì)量控制在這個(gè)范圍。砂礫在不同泡沫質(zhì)量的泡沫中的沉降速度00.020.040.060.080.10.1200.10.20.30.40.50.60.70.80.91泡沫質(zhì)量沉降速度（m/s）3、較低的濾失量，對(duì)地層的傷害較小，從而適合用于水敏性地層 4、摩阻低，壓力損失較小，有效粘度高，雷諾數(shù)低，處于層流狀態(tài)，從而摩阻較低泡沫流體泡沫流體特殊特殊物理性質(zhì)（續(xù)）物理性質(zhì)（續(xù)）泡沫流體泡沫流體特殊特殊物理性質(zhì)

9、（續(xù)）物理性質(zhì)（續(xù)）5.5.泡沫流體屬于非牛頓流體，具有剪切稀釋特性，在高滲透泡沫流體屬于非牛頓流體，具有剪切稀釋特性，在高滲透地層中的表觀粘度大于在低滲層中的表觀粘度，對(duì)地層中的表觀粘度大于在低滲層中的表觀粘度，對(duì)高滲高滲層有封堵作用層有封堵作用，對(duì)低滲層有，對(duì)低滲層有增大波及體積、提高波及系增大波及體積、提高波及系數(shù)數(shù)的效果。的效果。6 6、遇水穩(wěn)定，遇油消泡，可以暫堵水層，同時(shí)對(duì)油層進(jìn)行、遇水穩(wěn)定，遇油消泡，可以暫堵水層，同時(shí)對(duì)油層進(jìn)行作業(yè)。作業(yè)。 提提 綱綱泡沫流體的流變性研究泡沫流體的流變性研究n 泡沫流體的流變性是泡沫應(yīng)用的基礎(chǔ)，由泡沫流體的流變性是泡沫應(yīng)用的基礎(chǔ)，由于泡沫體系的配

10、方、泡沫質(zhì)量、溫度、壓力、于泡沫體系的配方、泡沫質(zhì)量、溫度、壓力、環(huán)境介質(zhì)等影響流變性的因素比較多，到目環(huán)境介質(zhì)等影響流變性的因素比較多，到目前為止仍然沒有得到統(tǒng)一的流變模式，還處前為止仍然沒有得到統(tǒng)一的流變模式，還處于不斷研究、發(fā)展和完善的階段。于不斷研究、發(fā)展和完善的階段。泡沫流體在環(huán)套空間的流動(dòng)規(guī)律研究泡沫流體在環(huán)套空間的流動(dòng)規(guī)律研究 n泡沫體系在井筒中的流動(dòng)是一個(gè)變壓力、變溫度、變密度、變流性指數(shù)的復(fù)雜過程，受到壓力、溫度等因素的影響，利用動(dòng)量、能量方程求解低密度可壓縮非牛頓流體在圓管環(huán)空中的流動(dòng)規(guī)律。泡沫流體在地層中的滲流規(guī)律研究泡沫流體在地層中的滲流規(guī)律研究 n理論研究：根據(jù)泡沫流

11、體的在地層中的滲流理論，建立泡沫流體的滲流方程，模擬泡沫流體在地層中的流動(dòng)規(guī)律。n實(shí)驗(yàn)研究：泡沫滲流微觀模型實(shí)驗(yàn)、泡沫表觀粘度隨著毛管半徑的變化實(shí)驗(yàn)、泡沫封堵能力評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)；泡沫波及機(jī)理實(shí)驗(yàn)等。提提 綱綱四、四、泡沫流體技術(shù)在石油工程中的應(yīng)用泡沫流體技術(shù)在石油工程中的應(yīng)用成熟應(yīng)用技成熟應(yīng)用技術(shù)術(shù)在研技術(shù)在研技術(shù)油層出砂是油田開采過程中的常見問題之一。油層出砂是油田開采過程中的常見問題之一。砂粒隨流體的產(chǎn)出被帶到井筒中砂粒隨流體的產(chǎn)出被帶到井筒中 ，沉積在井，沉積在井底堆積起來，埋住油層和管柱，造成產(chǎn)量降低，底堆積起來，埋住油層和管柱，造成產(chǎn)量降低，泵磨損。對(duì)于低壓漏失油井，泵磨損。對(duì)于低壓漏失油

12、井，清水沖砂清水沖砂時(shí)，作時(shí)，作業(yè)液漏失地層嚴(yán)重，造成的后果是油層被嚴(yán)重業(yè)液漏失地層嚴(yán)重，造成的后果是油層被嚴(yán)重污染、油井產(chǎn)量降低、檢泵周期縮短、作業(yè)費(fèi)污染、油井產(chǎn)量降低、檢泵周期縮短、作業(yè)費(fèi)用增加。用增加。泡沫流體具有密度低，攜砂能力強(qiáng)等特點(diǎn)，泡沫流體具有密度低，攜砂能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可以有效的解決低壓易漏失井在沖砂洗井時(shí)洗可以有效的解決低壓易漏失井在沖砂洗井時(shí)洗井液漏失地層污染地層的問題井液漏失地層污染地層的問題 。承擔(dān)課題山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目Q99A16“Q99A16“泡沫流體流變性泡沫流體流變性研究及應(yīng)用研究及應(yīng)用”；中石化勝利油田重點(diǎn)科技攻關(guān)課題中石化勝利油田重點(diǎn)

13、科技攻關(guān)課題“泡沫沖砂技術(shù)研泡沫沖砂技術(shù)研究究”（19981998年），鑒定為年），鑒定為“國際先進(jìn)國際先進(jìn)”，獲，獲20022002年年山山東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng) ；獲勝利油田科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)；獲勝利油田科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)；東營市、中國石油大學(xué)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)；東營市、中國石油大學(xué)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)；“泡沫流體沖砂洗井井口控制參數(shù)設(shè)計(jì)軟件泡沫流體沖砂洗井井口控制參數(shù)設(shè)計(jì)軟件”（獲（獲2002年山東省計(jì)算機(jī)應(yīng)用成果一等獎(jiǎng)年山東省計(jì)算機(jī)應(yīng)用成果一等獎(jiǎng) ）；）；中石化勝利油田重點(diǎn)科技攻關(guān)課題中石化勝利油田重點(diǎn)科技攻關(guān)課題“泡沫攜砂液流變泡沫攜砂液流變性研究及在作業(yè)井中的應(yīng)用性研究及在作業(yè)井中

14、的應(yīng)用”（20012001年），鑒定為年），鑒定為“國際先進(jìn)國際先進(jìn)”，在樁西采油廠獲得成功應(yīng)用；，在樁西采油廠獲得成功應(yīng)用；研究成果研究成果1.1.建立泡沫流體沖砂洗井?dāng)?shù)學(xué)模型；建立泡沫流體沖砂洗井?dāng)?shù)學(xué)模型；2. 制定制定泡沫流體沖砂控制參數(shù)設(shè)計(jì)軟件泡沫流體沖砂控制參數(shù)設(shè)計(jì)軟件4.設(shè)計(jì)了泡沫發(fā)生器設(shè)計(jì)了泡沫發(fā)生器 酸液入口酸液入口氮?dú)馊肟诘獨(dú)馊肟谂菽岢隹谂菽岢隹谀壳霸摦a(chǎn)品已經(jīng)形成系列產(chǎn)品，申請(qǐng)了國家專利目前該產(chǎn)品已經(jīng)形成系列產(chǎn)品，申請(qǐng)了國家專利（專利號(hào)：（專利號(hào)：ZL 2004 2 0097112.5ZL 2004 2 0097112.5） ST36X216井基本數(shù)據(jù)井基本數(shù)據(jù)施工施工單

15、位單位作業(yè)作業(yè)13隊(duì)隊(duì)開工開工日期日期2000/10/09套管套管規(guī)范規(guī)范139.7*2148.68生產(chǎn)生產(chǎn)層位層位ES2X81-ES2X83人工人工井底井底2145 m探砂面探砂面深度深度2021.67 m動(dòng)液面動(dòng)液面1447.3m靜液面靜液面23.33 m20002000年年1010月月1212日在日在ST3ST36X1626X162井實(shí)施了現(xiàn)場沖砂試驗(yàn)。井實(shí)施了現(xiàn)場沖砂試驗(yàn)。 n該井基本情況為：油層漏失嚴(yán)重，在歷次作業(yè)該井基本情況為：油層漏失嚴(yán)重，在歷次作業(yè)中使用暫堵劑沖砂無效。中使用暫堵劑沖砂無效。 l將該井基本數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)計(jì)算后，得出本次將該井基本數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)計(jì)算后，得出本次沖砂

16、的現(xiàn)場試驗(yàn)參數(shù)為：水泥車排量沖砂的現(xiàn)場試驗(yàn)參數(shù)為：水泥車排量0.6 m3/min、壓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、壓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速900 r/min、發(fā)泡劑加入量、發(fā)泡劑加入量為為4、注入壓力、注入壓力5MPa。 l沖砂一次成功，沖出細(xì)灰砂沖砂一次成功，沖出細(xì)灰砂0.3m3。 l通過本次試驗(yàn)和以后的多次試驗(yàn)通過本次試驗(yàn)和以后的多次試驗(yàn),我們較為準(zhǔn)確我們較為準(zhǔn)確的摸索出了各種井況下的沖砂參數(shù)及施工方法的摸索出了各種井況下的沖砂參數(shù)及施工方法,為以后順利實(shí)施泡沫流體沖砂洗井研究奠定了為以后順利實(shí)施泡沫流體沖砂洗井研究奠定了良好的基礎(chǔ)。良好的基礎(chǔ)。2000年年11月月13日，在日，在ST38210井進(jìn)行了首次洗井進(jìn)行了首次洗

17、井試驗(yàn)。該井因嚴(yán)重漏失井試驗(yàn)。該井因嚴(yán)重漏失,使用了泥漿使用了泥漿60m3進(jìn)行沖砂進(jìn)行沖砂,沖沖砂后用清水替出了泥漿砂后用清水替出了泥漿30m3，剩下的，剩下的30m3泥漿用普通泥漿用普通方法無法替出。方法無法替出。確定本次試驗(yàn)所需的參數(shù)后，我們首先用正注了濃確定本次試驗(yàn)所需的參數(shù)后，我們首先用正注了濃度為度為3的泡沫液的泡沫液,待井口壓力由待井口壓力由0MPa升至升至4.5MPa再進(jìn)再進(jìn)行反注，直至壓力由行反注，直至壓力由0MPa升至升至4.5MPa。重新開始正。重新開始正洗井后，建立起了良好的油套循環(huán)，繼續(xù)洗井洗井后，建立起了良好的油套循環(huán)，繼續(xù)洗井1h，井，井筒內(nèi)的泥漿全部被替出井筒。筒

18、內(nèi)的泥漿全部被替出井筒。 ST38-210井基本數(shù)據(jù)井基本數(shù)據(jù)施工施工單位單位作業(yè)作業(yè)5隊(duì)隊(duì)開工開工日期日期2000/1110套管套管規(guī)范規(guī)范139.7*2259.21生產(chǎn)生產(chǎn)層位層位ES2S11-ES2S53動(dòng)液面動(dòng)液面775.1m靜液面靜液面2097.11 m勝坨油田勝坨油田現(xiàn)場施工施工統(tǒng)計(jì)表現(xiàn)場施工施工統(tǒng)計(jì)表井號(hào)井號(hào)沖砂日期沖砂日期砂面深度砂面深度(m)(m)沖砂深度沖砂深度(m)(m)砂柱砂柱高度高度(m)(m)沖砂沖砂排量排量(m(m3 3/m/min)in)沖砂沖砂液用液用量量(m(m3 3) )地層地層漏失漏失情況情況沖出沖出砂量砂量(m(m3 3) )砂樣描述砂樣描述上修前產(chǎn)上

19、修前產(chǎn)量量上修后產(chǎn)上修后產(chǎn)量量ST3-5-629ST3-5-6292000-9-242000-9-242161.182161.182215.952215.9554.7754.770.60.68080嚴(yán)重嚴(yán)重漏失漏失0.10.1細(xì)灰砂細(xì)灰砂0.80.82.62.6ST3-6X162ST3-6X1622000-10-122000-10-122121.672121.672145214523.3323.330.60.68080嚴(yán)重嚴(yán)重漏失漏失0.30.3灰白細(xì)砂灰白細(xì)砂1.81.84.14.1ST2-1-173ST2-1-1732000-10-232000-10-23197519751996.2219

20、96.2221.2221.220.40.48080嚴(yán)重嚴(yán)重漏失漏失0.40.4灰白細(xì)砂灰白細(xì)砂6.86.88.18.1ST3-8-210ST3-8-2102000-11-132000-11-132097.112097.110.60.68080嚴(yán)重嚴(yán)重漏失漏失3030泥漿泥漿0.60.62.92.9ST3-5-162ST3-5-1622000-12-302000-12-301653.791653.791663.791663.7910100.50.56060嚴(yán)重嚴(yán)重漏失漏失0.10.1淺灰色細(xì)淺灰色細(xì)砂。砂。8.18.18.68.6ST3-6-119ST3-6-1192001-1-112001-1

21、-111848.441848.441879187930.5630.560.40.46060嚴(yán)重嚴(yán)重漏失漏失0.20.2灰白細(xì)砂灰白細(xì)砂2.52.57.37.3ST2-4-129ST2-4-1292001-1-152001-1-152102.392102.392113.062113.0610.6710.670.50.56060嚴(yán)重嚴(yán)重漏失漏失0.10.1井漏無返井漏無返砂砂4.34.310.710.7ST3-6-429ST3-6-4292001-2-12001-2-1196019601975.41975.415.415.40.60.68080嚴(yán)重嚴(yán)重漏失漏失0.10.1淺灰色細(xì)淺灰色細(xì)砂。砂。0

22、.10.11.51.5ST3-2N12ST3-2N122001-2-32001-2-3221722172237223720200.50.58080嚴(yán)重嚴(yán)重漏失漏失0.10.1淺灰色細(xì)淺灰色細(xì)砂。砂。7.27.27.57.5ST3-2-412ST3-2-4122001-2-72001-2-7180318031833.981833.9830.9830.980.50.58080嚴(yán)重嚴(yán)重漏失漏失0.10.1灰白細(xì)砂灰白細(xì)砂0 00.60.6ST3-6-105ST3-6-1052001-2-112001-2-1117961796203820382422420.450.45180180嚴(yán)重嚴(yán)重漏失漏失1.

23、81.8灰白細(xì)砂灰白細(xì)砂1.01.01.11.1ST3-6-132ST3-6-1322001-4-92001-4-92068.12068.12091.12091.123230.30.36060嚴(yán)重嚴(yán)重漏失漏失0.10.1灰色細(xì)砂灰色細(xì)砂1.11.11.21.2ST3-5-21ST3-5-212001-4-282001-4-281888.331888.331948.331948.3360600.50.56060嚴(yán)重嚴(yán)重漏失漏失0.30.3灰色細(xì)砂灰色細(xì)砂9.39.311.611.6ST2-4-X312ST2-4-X3122001-5-52001-5-52279.52279.52315231535

24、.535.50.50.58080嚴(yán)重嚴(yán)重漏失漏失0.30.3灰白色細(xì)灰白色細(xì)砂砂3.63.63.93.9ST2-0-88ST2-0-882001-5-162001-5-162365.42365.42381.462381.4616.0616.060.40.45050嚴(yán)重嚴(yán)重漏失漏失0.20.2灰白色細(xì)灰白色細(xì)紗。紗。2.82.83.13.1ST2-1-22ST2-1-222001-6-152001-6-152000.82000.82021.292021.2920.4920.490.40.46060嚴(yán)重嚴(yán)重漏失漏失0.30.3灰色細(xì)砂灰色細(xì)砂2.62.62.82.8樁西油田樁西油田泡沫沖砂現(xiàn)場實(shí)施

25、情況泡沫沖砂現(xiàn)場實(shí)施情況序號(hào)井號(hào)實(shí)施時(shí)間層位油層埋深沖砂量m3泡沫密度范圍g/cm31106-12-192004.4.6Ng321412.1-1426.840.6-0.82106-18-212004.4.23Ng231456.8-145930.6-0.93106-18-222004.5.9Ng231389.7-1400.620.6-0.94106-19-X122004.6.10Ng321426.9-1432.720.5-0.85106-11-182004.6.12Ng221456.2-1476.920.6-0.86106-23-x232004.6.14Ng231437.0-1444.90.50

26、.6-0.97106-19-X122004.7.12Ng321389.2-1401.620.6-0.78106-92004.7.12Ng221452.3-1454.910.6-0.79106-102004.7.18Ng321437.2-1444.920.6-0.810106-23-X242004.7.18Ng321467.8-1488.230.6-0.811106-442004.7.18Ng321499.2-1505.030.6-0.812106-16-172004.8.23Ng231378.8-1388.720.6-0.813106-18-X182004.8.24Ng231476.3-147

27、9.920.6-0.814106-19-X182004.8.25Ng321455.6-1467.220.6-0.815106-13-122004.8.29Ng221432.1-1436.810.6-0.716106-12-122004.9.6Ng231447.2-1456.210.5-0.717106-13-242004.10.9Ng321488.6-1494.80.50.6-0.818106-482004.10.20Ng221443.9-1448.20.50.6-0.919106-22X222004.10.20Ng321434.3-1456.310.6-0.8201-362004.2.30N

28、g61578.3-1592.910.7-0.8211-652004.3.3Ng61520.1-1534.620.6-0.8附圖附圖1-1-現(xiàn)場施工第一口井現(xiàn)場施工第一口井ST3-5-629ST3-5-629附圖附圖2-2-水泥車水泥車附圖附圖3-3-空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)附圖附圖4-4-水泥車、空氣壓縮機(jī)與泡沫發(fā)生器連接水泥車、空氣壓縮機(jī)與泡沫發(fā)生器連接附圖附圖5-5-泡沫發(fā)生器泡沫發(fā)生器低壓低壓高壓高壓50MPa附圖附圖6-6-泡沫發(fā)生器與管線連接泡沫發(fā)生器與管線連接附圖附圖7-7-水龍帶與沖砂管匯連接水龍帶與沖砂管匯連接附圖附圖8-8-建立循環(huán)建立循環(huán)附圖附圖9-9-現(xiàn)場沖出的砂粒取樣現(xiàn)場沖

29、出的砂粒取樣附圖附圖3-3-空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)附圖附圖10-10- “氮?dú)馀菽l(fā)生系統(tǒng)的研制及在海洋石油開發(fā)中的應(yīng)用”-洗井、沖砂、壓井、低密度射孔液 經(jīng)以郭尚平院士為組長的鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為，該項(xiàng)目達(dá)“國際領(lǐng)先水平”20032003年年4 4月月7 7日日勝利日?qǐng)?bào)勝利日?qǐng)?bào)頭版刊登頭版刊登“低密低密度泡沫壓井液海上油井施工獲得成功度泡沫壓井液海上油井施工獲得成功”的報(bào)的報(bào)道道20042004年年3 3月月2424日日中國石化報(bào)中國石化報(bào)第三版刊登第三版刊登“低密度氮?dú)馀菽黧w技術(shù)海上油井顯威低密度氮?dú)馀菽黧w技術(shù)海上油井顯威”的報(bào)道的報(bào)道針對(duì)充填防砂水基攜砂液因針對(duì)充填防砂水基攜砂液因密度大

30、、攜砂能力低密度大、攜砂能力低影響影響防砂效果等問題，開展泡沫攜砂液礫石充填工藝研究，采防砂效果等問題，開展泡沫攜砂液礫石充填工藝研究，采用用密度小、粘度高、砂礫攜帶能力強(qiáng)密度小、粘度高、砂礫攜帶能力強(qiáng)的泡沫液替代水基攜的泡沫液替代水基攜砂液，提高攜砂能力和防砂效果砂液，提高攜砂能力和防砂效果 采用采用正循環(huán)充填工藝正循環(huán)充填工藝。地面泵將泡沫礫石砂漿從油管。地面泵將泡沫礫石砂漿從油管泵入到達(dá)井底，通過充填工具轉(zhuǎn)換通道進(jìn)入環(huán)形空間，礫泵入到達(dá)井底，通過充填工具轉(zhuǎn)換通道進(jìn)入環(huán)形空間，礫石沉降逐漸堆積于環(huán)形空間，經(jīng)篩縫過濾的泡沫進(jìn)入沖管石沉降逐漸堆積于環(huán)形空間，經(jīng)篩縫過濾的泡沫進(jìn)入沖管向上經(jīng)工具轉(zhuǎn)

31、換總成的夾壁腔，自旁通孔流入工具上方的向上經(jīng)工具轉(zhuǎn)換總成的夾壁腔，自旁通孔流入工具上方的套管環(huán)形空間（轉(zhuǎn)換工具的封隔器總成阻止泡沫液向下運(yùn)套管環(huán)形空間（轉(zhuǎn)換工具的封隔器總成阻止泡沫液向下運(yùn)動(dòng)），并繼續(xù)流至井口返出，從而實(shí)現(xiàn)油井正循環(huán)礫石充動(dòng)），并繼續(xù)流至井口返出，從而實(shí)現(xiàn)油井正循環(huán)礫石充填。填。研究成果1.1.建立泡沫建立泡沫數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型2.設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)軟件參數(shù)設(shè)計(jì)軟件20042004年年10-1110-11月在月在106-K65 106-K65 、106-43106-43、1-301-30三口井進(jìn)行三口井進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，并獲成功。目前三口井的日增油能力合計(jì)了現(xiàn)場試驗(yàn)，并獲成功。目前三

32、口井的日增油能力合計(jì)達(dá)達(dá)2020噸。至噸。至20042004年年1212月底累計(jì)增油月底累計(jì)增油587587噸。噸。實(shí)施前產(chǎn)量 實(shí)施后產(chǎn)量 井號(hào) 液量(t) 油量(t) 含水() 液量(t) 油量(t) 含水() 日增油(t) 累計(jì)增油 106K65 3 0.1 96.9 45.2 3.5 41.7 3.4 129 106-43 25.4 11.2 55.9 42.1 20 50.4 8.8 191 1-30 0 0 67.3 8.1 87.9 8.1 267 合計(jì) 20.3 587 井號(hào)實(shí)施時(shí)間壓力范圍填砂量m3平均砂比篩管類型106-K652004.11.74261330繞絲管106-43

33、2004.10.25525924割縫管1-302004.10.234241629割縫管 殘酸返排是否及時(shí)、徹底直接影響到酸化殘酸返排是否及時(shí)、徹底直接影響到酸化施工的最終效果，常用的排酸工藝是利用工作施工的最終效果，常用的排酸工藝是利用工作液體的低密度或機(jī)械工藝產(chǎn)生射流，在井底形液體的低密度或機(jī)械工藝產(chǎn)生射流，在井底形成負(fù)壓從而誘導(dǎo)地層吐出殘酸液體。泡沫液體成負(fù)壓從而誘導(dǎo)地層吐出殘酸液體。泡沫液體的的低密度和低摩阻低密度和低摩阻特性使得泡沫可以作為一種特性使得泡沫可以作為一種較理想的工作液體進(jìn)行殘酸返排。較理想的工作液體進(jìn)行殘酸返排。 研究成果1.1.建立泡沫建立泡沫數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型2.設(shè)計(jì)設(shè)

34、計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)軟件參數(shù)設(shè)計(jì)軟件序號(hào)序號(hào)井號(hào)井號(hào)實(shí)施時(shí)間實(shí)施時(shí)間層位層位油層埋深油層埋深(m)(m)混排水量混排水量(m(m3 3) )泡沫密泡沫密度范圍度范圍g/cmg/cm3 314.22004.4.2S3S33200320080800.4-0.50.4-0.52 27413132004.4.82004.4.8S3S33500350060600.4-0.60.4-0.63 389-4-14C2004.5.82004.5.8S3S3300030001001000.4-0.60.4-0.64 43902004.5.82004.5.8MzMz2800280080800.4-0

35、.50.4-0.55 57412-22004.9.22004.9.2S S3 3下下3500350080800.4-0.60.4-0.66 6741052004.9.32004.9.3S S3 3下下3500350080800.4-0.60.4-0.67 7121-22004.9.62004.9.6S2S23300330080800.4-0.70.4-0.7序號(hào)序號(hào)井號(hào)井號(hào)實(shí)施時(shí)間實(shí)施時(shí)間層位層位油層埋深油層埋深(m)(m)混排水量混排水量(m(m3 3) )泡沫密度范泡沫密度范圍圍g/cmg/cm3 38 834-132004.9.102004.9.10S2S22800280060600.4

36、-0.60.4-0.69 98-62004.9.192004.9.19MzMz2700270080800.4-0.60.4-0.6101096-42004.10.92004.10.9S2S22800280080800.4-0.60.4-0.61111104-322004.10.122004.10.12EdEd2800280080800.4-0.60.4-0.61212L19-22004.10.142004.10.14S2S22600260080800.4-0.50.4-0.51313121-52004.10.252004.10.25S2S2330033001001000.4-0.60.4-0.

37、6 勝利油田石油開發(fā)中心草4-9斜315井為稠油井，井深1169m，油層井段1065m1070m。因近井地帶稠油膠結(jié)地層砂形成堵塞，2005年10月13日采用注入稠油降粘劑，降低近井地帶稠油粘度，低密度泡沫流體混排出地層砂，解除近井地帶堵塞。 該井采用泡沫流體混排解堵，返排出大量地砂，有效地解除了近井地帶的堵塞，開井生產(chǎn)后日產(chǎn)油6t，增油4t，已列為增產(chǎn)技術(shù)之一。泡沫酸可以選擇性的封堵高滲率，泡沫酸可以選擇性的封堵高滲率，提高低滲層的波及系數(shù)，達(dá)到深度酸化提高低滲層的波及系數(shù)，達(dá)到深度酸化的目的。的目的。泡沫酸的緩蝕性能較好，能夠得到泡沫酸的緩蝕性能較好，能夠得到較大的酸化半徑，對(duì)于污染半徑大

38、的井較大的酸化半徑，對(duì)于污染半徑大的井況更為適用。況更為適用。泡沫酸的返排性能好，殘酸返排徹泡沫酸的返排性能好，殘酸返排徹底。底。承擔(dān)課題承擔(dān)課題 中石化勝利油田中石化勝利油田“泡沫酸酸化工藝技術(shù)研究泡沫酸酸化工藝技術(shù)研究”（20042004年年重點(diǎn)科技攻關(guān)課題）重點(diǎn)科技攻關(guān)課題） 中石化中原油田中石化中原油田“泡沫酸酸化工藝技術(shù)研究泡沫酸酸化工藝技術(shù)研究”（20042004年年科技攻關(guān)計(jì)劃）科技攻關(guān)計(jì)劃）-經(jīng)以郭尚平院士為組長的科技專家經(jīng)以郭尚平院士為組長的科技專家鑒定為鑒定為“國際先進(jìn)水平國際先進(jìn)水平”，已被中原油田列為增產(chǎn)技術(shù)，已被中原油田列為增產(chǎn)技術(shù)之一，之一，中原石油報(bào)中原石油報(bào)做了

39、報(bào)道）做了報(bào)道） 海上油田氮?dú)馀菽峄瘯憾路至鞴に嚰夹g(shù)研究（海上油田氮?dú)馀菽峄瘯憾路至鞴に嚰夹g(shù)研究（20052005年年中海油服科技攻關(guān)課題中海油服科技攻關(guān)課題）研究成果n1.1.泡沫酸配方及評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)泡沫酸配方及評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)n2.2.泡沫酸流變性及其流動(dòng)規(guī)律研究泡沫酸流變性及其流動(dòng)規(guī)律研究n3.3.暫堵分流實(shí)驗(yàn)及滲流機(jī)理暫堵分流實(shí)驗(yàn)及滲流機(jī)理n4.4.泡沫酸酸化工藝設(shè)計(jì)軟件泡沫酸酸化工藝設(shè)計(jì)軟件 n5.5.現(xiàn)場施工工藝設(shè)計(jì)現(xiàn)場施工工藝設(shè)計(jì) n樁西采油廠樁樁西采油廠樁1212井泡沫酸酸化井泡沫酸酸化n中原油田中原油田P7-7井（油井）泡沫酸酸化井（油井）泡沫酸酸化 n中原油田中原油田P3428井（

40、水井）泡沫酸酸化井（水井）泡沫酸酸化n中原油田中原油田WC95157井（氣井）泡沫酸酸化井（氣井）泡沫酸酸化 泡沫酸現(xiàn)場應(yīng)用 樁西采油廠樁1212井，96年后實(shí)施三次酸化，日增油分別為14噸、4噸和3噸。2005年11月13日，利用氮?dú)馀菽峄に噷?duì)該井進(jìn)行酸化施工，施工前日液4.7噸，日油1.6噸。泡沫酸化施工利用泡沫在地層中的暫堵作用，根據(jù)泡沫“堵大不堵小”的特性，使高滲透層得以暫時(shí)封堵，使主體酸液轉(zhuǎn)向主要進(jìn)入低滲透層，擴(kuò)大了酸化的面積。同時(shí)主體泡沫酸酸巖反應(yīng)較慢，增大了酸化半徑。返排帶出的微粒量是普通酸的7倍以上。該井施工后，日增油10噸，增產(chǎn)效果明顯。 泡沫酸現(xiàn)場應(yīng)用 中原油田P7-7

41、井于1993年10月完井，施工前日產(chǎn)液3.1t，日產(chǎn)油2t。為進(jìn)一步提高該井產(chǎn)能，按地質(zhì)要求， 2005年4月18日對(duì)該井實(shí)施氮?dú)馀菽崴峄?。施工后日產(chǎn)液量26.2 m3 ，提高了23 m3 ，日產(chǎn)油量由措施前的2.0t提高到措施后的7.6t，日增油5.6t。截至2005年9月18日該井日產(chǎn)液8.9 m3，日產(chǎn)油5.0t，累計(jì)增液2250 m3，累計(jì)增油610t，取得顯著增產(chǎn)效果。目前的研究狀況n被列為2006年中石化提高采收率先導(dǎo)項(xiàng)目-“氮?dú)馀菽x擇性酸化地層工藝技術(shù)”（和勝利油田共同承擔(dān)）；n申報(bào)了國家自然科學(xué)研究基金、山東省自然科學(xué)研究基金資助課題。目前承擔(dān)課題目前承擔(dān)課題勝利埕島油田氮

42、氣泡沫調(diào)驅(qū)及適應(yīng)性研究勝利埕島油田氮?dú)馀菽{(diào)驅(qū)及適應(yīng)性研究（UPCF200506UPCF200506）1.1.泡沫流體的選擇性滲流，泡沫流體的選擇性滲流，提高波及系數(shù)提高波及系數(shù)2.2.降低表面張力，降低表面張力，提高洗油效率提高洗油效率3.3.氮?dú)饣煜啵獨(dú)饣煜?，降低原油粘度降低原油粘?.4.表面活性劑造成原油乳化，表面活性劑造成原油乳化，降低原油粘度降低原油粘度5.5.氣體的高氣體的高能量能量，有助于驅(qū)油，有助于驅(qū)油泡沫堵水可以分為泡沫堵水可以分為泡沫水泥堵水，泡沫堵劑泡沫水泥堵水，泡沫堵劑堵水堵水等，前者隨著泡沫水泥工藝而發(fā)展，尤其等，前者隨著泡沫水泥工藝而發(fā)展，尤其適合于受到氣竄威脅

43、的油氣井堵水。適合于受到氣竄威脅的油氣井堵水。泡沫堵劑堵水具有以下優(yōu)點(diǎn)：泡沫堵劑堵水具有以下優(yōu)點(diǎn)： 可以保持油井產(chǎn)能可以保持油井產(chǎn)能2.2.不需要?jiǎng)佑么笮拊O(shè)備不需要?jiǎng)佑么笮拊O(shè)備3.3.作業(yè)時(shí)間短，見效快作業(yè)時(shí)間短，見效快泡沫堵劑是借助于泡沫成分的物泡沫堵劑是借助于泡沫成分的物理化學(xué)性質(zhì)而達(dá)到限制水流和理化學(xué)性質(zhì)而達(dá)到限制水流和凈化近井地帶產(chǎn)層的目的，泡沫凈化近井地帶產(chǎn)層的目的，泡沫體系具有選擇性又不會(huì)凝固，對(duì)體系具有選擇性又不會(huì)凝固，對(duì)產(chǎn)層傷害小，能保持油井產(chǎn)量。產(chǎn)層傷害小，能保持油井產(chǎn)量。泡沫堵劑不會(huì)在井筒殘留固體雜泡沫堵劑不會(huì)在井筒殘留固體雜物，更不必上大修設(shè)備。物，更不必上大修設(shè)備。泡沫

44、堵水現(xiàn)場作業(yè)工序簡單，施工泡沫堵水現(xiàn)場作業(yè)工序簡單，施工后隨著壓力下降、氣體膨脹助排，后隨著壓力下降、氣體膨脹助排，可以自動(dòng)反排出修井液、誘導(dǎo)油流可以自動(dòng)反排出修井液、誘導(dǎo)油流恢復(fù)生產(chǎn)。大大縮短停產(chǎn)時(shí)間恢復(fù)生產(chǎn)。大大縮短停產(chǎn)時(shí)間有強(qiáng)氣頂或強(qiáng)邊底水油藏，油氣或油水界面無有強(qiáng)氣頂或強(qiáng)邊底水油藏，油氣或油水界面無致密隔層致密隔層, ,油層降壓開采或注采比失衡（欠注或油層降壓開采或注采比失衡（欠注或壓力補(bǔ)充不足），導(dǎo)致油層壓力虧空，尤以近井壓力補(bǔ)充不足），導(dǎo)致油層壓力虧空，尤以近井帶嚴(yán)重（帶嚴(yán)重（壓降漏斗壓降漏斗）。在開采過程中，在井筒附）。在開采過程中，在井筒附近形成較大的垂向油氣或油水壓力差，在這

45、種壓近形成較大的垂向油氣或油水壓力差，在這種壓差作用下，氣頂、底水垂向井筒傘狀錐進(jìn)，形成差作用下，氣頂、底水垂向井筒傘狀錐進(jìn)，形成氣錐氣錐/ /水錐。如圖水錐。如圖1 1、2 2、3 3所示：所示： 圖圖2 2油井底水錐進(jìn)機(jī)理示意圖油井底水錐進(jìn)機(jī)理示意圖 圖圖1 1油井底水錐進(jìn)示意圖油井底水錐進(jìn)示意圖 圖圖3 3 油藏底水、油藏底水、氣頂錐進(jìn)示意圖氣頂錐進(jìn)示意圖在水錐井的油水界面在水錐井的油水界面或氣錐井的油氣界面：或氣錐井的油氣界面：a.a.注注“氮?dú)夂团菽獨(dú)夂团菽瓌﹦?；b.b.關(guān)井；關(guān)井；c.c.開井采油。開井采油。重復(fù)進(jìn)行多周期吞吐。重復(fù)進(jìn)行多周期吞吐。 圖圖5 5 泡沫壓泡沫壓水錐

46、過程示水錐過程示意圖意圖 圖圖6 6 泡沫鎖泡沫鎖住氣錐示意住氣錐示意圖圖 1 1）向油井較長時(shí)間高壓、大排量注入氮?dú)?，近井區(qū)）向油井較長時(shí)間高壓、大排量注入氮?dú)?，近井區(qū)域域快速升壓快速升壓。注入氣體不但彌補(bǔ)近井帶壓力虧空，還形。注入氣體不但彌補(bǔ)近井帶壓力虧空，還形成升壓漏斗，促使近井帶水錐下移。成升壓漏斗，促使近井帶水錐下移。2 2）注入及關(guān)井期間，由于重力分異作用，縱向上氣）注入及關(guān)井期間，由于重力分異作用，縱向上氣體上移，體上移， 油、水下移，油、水下移，形成次生氣頂形成次生氣頂及新的氣油、油水及新的氣油、油水界面，近井帶形成原油富集區(qū)域。界面，近井帶形成原油富集區(qū)域。3 3）泡沫劑是親

47、水的表面活性劑，大部分進(jìn)入高含水）泡沫劑是親水的表面活性劑，大部分進(jìn)入高含水區(qū)域。氮?dú)庠诙嗫捉橘|(zhì)中被泡沫劑捕集，形成氣泡，區(qū)域。氮?dú)庠诙嗫捉橘|(zhì)中被泡沫劑捕集，形成氣泡， 由由于氣泡的于氣泡的“賈敏效應(yīng)賈敏效應(yīng)”或或 “ “氣阻效應(yīng)氣阻效應(yīng)”，使泡，使泡封堵水層封堵水層。 氮?dú)馀菽瓑核F技術(shù)在勝利油田和華北油田已經(jīng)得到了應(yīng)用。氮?dú)馀菽瓑核F技術(shù)在勝利油田和華北油田已經(jīng)得到了應(yīng)用。 在勝利油田的在勝利油田的單家寺單家寺油田，主要是針對(duì)稠油油藏主力油層水淹油田，主要是針對(duì)稠油油藏主力油層水淹嚴(yán)重，熱采油氣比接近蒸汽吞吐經(jīng)濟(jì)極限的現(xiàn)狀，采用了注氮?dú)庖謬?yán)重，熱采油氣比接近蒸汽吞吐經(jīng)濟(jì)極限的現(xiàn)狀，采用了注

48、氮?dú)庖种频姿F進(jìn)以及熱氮混合提高熱采采收率技術(shù)，最終有效地抑制了制底水錐進(jìn)以及熱氮混合提高熱采采收率技術(shù)，最終有效地抑制了底水錐進(jìn)和蒸氣超覆，并緩解了層內(nèi)矛盾，改善了蒸汽吸汽剖面，底水錐進(jìn)和蒸氣超覆，并緩解了層內(nèi)矛盾，改善了蒸汽吸汽剖面，擴(kuò)大了蒸汽的波及體積，為挖掘厚層內(nèi)縱向剩余油提供了新方法。擴(kuò)大了蒸汽的波及體積，為挖掘厚層內(nèi)縱向剩余油提供了新方法。 在在勝利現(xiàn)河采油勝利現(xiàn)河采油廠，主要是針對(duì)草古廠，主要是針對(duì)草古1 1潛山底水縫洞型碳酸鹽巖潛山底水縫洞型碳酸鹽巖稠油油藏所出現(xiàn)的底水暴性水淹嚴(yán)重，產(chǎn)量嚴(yán)重下滑，油藏綜合開稠油油藏所出現(xiàn)的底水暴性水淹嚴(yán)重，產(chǎn)量嚴(yán)重下滑，油藏綜合開發(fā)效益日趨變差的問題，采取了對(duì)部分高含水潛力井實(shí)施氮?dú)鈮核l(fā)效益日趨變差的問題，采取了對(duì)部分高含水潛力井實(shí)施氮?dú)鈮核F治理底水工藝技術(shù)，結(jié)果表明，注氮?dú)鈮核F是行之有效的治理錐治理底水工藝技術(shù)，結(jié)果表明，注氮?dú)鈮核F是行之有效的治理底水的措施，它降低了油井的產(chǎn)水量，提高了生產(chǎn)效率，有較好的底水的措施，它降低了油井的產(chǎn)水量，提高了生產(chǎn)效率，有較好的生產(chǎn)效果。生產(chǎn)效果。 中石化中原油田研究課題中石化中原油田研究課題“泡沫高溫特性泡沫高溫特性及壓水錐技術(shù)可行性研究及壓水錐技術(shù)可行性研究”( (已完成室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和已完成室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究