Abstract

Introducere

Rezervorul de apă de jos a suferit apariția/creșterea apei din cauza eterogenității formării, rezultând creșterea dramatică a tăierii de apă, chiar și abandonarea puțului. Există o mulțime de metode chimice pentru a bloca canalul de revoltă al apei de fund, cum ar fi polimerul, spuma de azot și azotul (Pang și colab. 2008, 2010; Chan 1988; Zaitoun și Pichery 2001) din care spuma de azot ar putea juca un rol important în tehnologia anti-coning/cresting anti-apă (AWCT) datorită proprietăților sale unice (Li și colab. 2010; Schramm 1994; Simjoo și Zitha 2013; Sun și colab. 2015).

Spuma, considerată ca un agent impresionant de control al profilului apei, nu modifică direct curba permeabilității relative a apei sau vâscozitatea apei (Bernard și Jacobs 1965; Lawson și Reisberg 1980; de Vries și Wit 1990). Spuma poate afecta k rw indirect prin saturația mai mare a gazelor prinse și prin saturația redusă a apei (Aarra și colab. 2014). Spuma poate reduce foarte mult mobilitatea gazelor în medii poroase în două moduri: reduce permeabilitatea relativă a gazului și crește viscozitatea gazului aparent (Falls și colab. 1988). Efectul de reducere a permeabilității relative a gazului este cauzat de o saturație mare de gaz captat eficient creat de spumă. Tragerea lamelelor care curg de-a lungul pereților porilor duce la o rezistență suplimentară la curgerea bulelor de spumă în comparație cu gazul fără spumă (Hirasaki și Lawson 1985).

Zang a constatat că factorul de rezistență la spumă depinde de parametri precum raportul gaz-lichid, saturația apei conate și concentrația de surfactant (Zang și colab. 2015); cu toate acestea, stabilitatea spumei nu a fost investigată după câteva zile de îmbătrânire. Mai mult, cercetările anterioare au investigat caracteristica de curgere a spumei de dioxid de carbon în unele nuclee cu permeabilitate scăzută sub peste 110 ° C (Mclendon și colab. 2014; Steinsbø și colab. 2015); cu toate acestea, proprietățile altor tipuri de spumă nu au fost acoperite în astfel de condiții experimentale. În plus, fosta anchetă abia s-a concentrat asupra stabilității capacității de control a mobilității spumei; cel mult soluția de spumare ar fi testată pentru capacitatea sa de spumare, cum ar fi volumul de spumare și drenajul la jumătate de timp după câteva zile de îmbătrânire într-o stare experimentală stabilită.

Obiectivul acestei lucrări este de a promova gama de aplicare a spumei de azot la temperaturi ridicate și salinitate ridicată prin testarea capacității de control al mobilității. Mai mult, stabilitatea capacității de control a mobilității spumei ar fi observată printr-un fel de metodă nouă, câștigând o nouă viziune asupra acestei caracteristici a spumei. Acest capitol continuă cu o descriere a părții experimentale, prezentarea și discutarea rezultatelor, apoi se trag concluziile principale.

Aparat și procedură

Materiale

Proba de ulei a fost colectată din câmpul petrolier din nord-vestul Chinei. Vâscozitatea sa este de 2,5 cP la 113 ° C, salinitatea formării saramurii este de 212,813 mg/L, în care concentrația ionului de calciu și magneziu este peste 1,28 × 10 4 mg/L, iar temperatura rezervorului este de 113 ° C, iar presiunea de formare este de 420 bari. Cu excepția cazului în care se specifică altfel, toate testele au fost efectuate la 113 ° C, iar apa utilizată a fost sintetizată ca datele de analiză ale formării reale a apei, așa cum arată tabelul 1. Agentul de spumă, care a fost sintetizat și optimizat în laborator, a fost numit NS în această lucrare. Pe parcursul întregului proces, concentrația în greutate a NS a fost de 0,2%. Azotul a fost utilizat ca fază gazoasă în toate testele de spumă.

Miezurile de gresie artificială, care au fost presate cu pulbere de cuarț sub temperatură și presiune adecvate, au fost aplicate pentru a efectua experimentele cu un diametru de 2,5 ± 0,1 cm și o lungime de 30,1 ± 0,1 cm. Pompa ISCO, produsă de Teledyne Co., SUA, a fost proiectată pentru a împinge fluidul în miezuri. Suportul miezului inoxidabil, care a fost montat exact cu miezurile, a fost efectuat întregul proces care constă din injecția de apă, injecția de spumă, injecția extinsă de apă într-un cuptor cu căldură (a fost furnizată de Jiangsu Haian Petroleum Apparatus Co. Ltd., China) . Debitul de azot a fost reglat de un regulator de debit masic de gaz furnizat de Bronkhorst High-Tech Co., Olanda.

Proceduri experimentale

În plus, a fost măsurată permeabilitatea miezului în prezența formării saramurii; apoi, apă saramură a fost injectată în nuclee pentru a primi presiunea diferențială de bază.

În al doilea rând, diferite tipuri de spumă de azot, formate în funcție de cererea experimentală diferită, au fost injectate în miez până când presiunea diferențială dintre intrarea și ieșirea miezului a fost stabilă. În al treilea rând, cele două supape ale suportului miezului au fost închise, au rămas în cuptorul încălzit până la atingerea duratei solicitate, urmată de saramură extinsă injectată până când presiunea diferențială a fluctuat într-un scop acceptat.

Soluția de spumare și azotul au fost co-injectate în miezuri, care au fost conduse orizontal și efectuate la 113 ° C. Atât apa de saramură, cât și spuma au fost injectate la o rată de 0,5 ml/min. Întreaga schemă a aparatului experimental este prezentată în Fig. 1.

investigarea

Schema aparatului experimental pentru injecția cu spumă de azot, 1 rezervor de azot, 2 controler de masă de gaz, 3 generator de spumă, 4 suport de miez, 5 supapa de contrapresiune, 6 pompa de rapel manual, 7 supapă atmosferică, 8 produs sistem de dozare a fluidelor, 9 Pompa ISCO, 10 apă simulată, 11 soluție de spumare, 12 ulei, 13 cuptor de incalzire

rezultate si discutii

Investigarea capacității de control al mobilității

Pentru a cuantifica capacitatea de control al mobilității spumei de azot, factorul de rezistență F R, care a fost definit ca raportul de presiune diferențială a injecției cu spumă și saramură, a fost adesea aplicat. Au fost efectuate unsprezece serii de experimente de injecție cu spumă de azot, care sunt rezumate în tabelul 2. În cadrul acestor teste, efectele raportului gaz-lichid, viteza de injecție și permeabilitatea asupra capacității de control al mobilității spumei de azot au fost investigate în condiții experimentale.

Efectul raportului gaz-lichid asupra capacității de control a mobilității spumei

Cu scopul de a evalua raportul gaz-lichid (GLR) cu privire la capacitatea de control a mobilității spumei, s-au efectuat trei teste (Run 1-3) prin injectarea spumei cu GLR diferit. Pentru toate cele trei etape, menținând formula chimică constantă (0,2% în greutate NS), s-au efectuat o serie de experimente prin creșterea GLR în mod incremental de la 1: 1-3: 1. Curbele de F R versus GLR diferit pentru trei teste de injecție cu spumă sunt reprezentate grafic în Fig. 2.

Factorul de rezistență curbe de Trei teste raport gaz-lichid (runda 1 - runda 3)

Prin verificarea profilului celor trei curbe, acestea diferă între ele: Curba GLR 2: 1 urcă mai repede decât celelalte două curbe; în plus, primește cea mai semnificativă creștere și, în cele din urmă, fluctuează în jurul valorii de 95, care depășește mult mai mult decât în ​​curbele GLR 1: 1 și GLR 3: 1, simultan, în timpul etapei de stabilizare, curba GLR 3: 1 scade uneori.

Motivul acestui rezultat poate fi explicat după cum urmează: Cu condiția ca adăugarea volumului de azot moderat pe baza stabilizării cantității de agent de spumare (de la 1: 1 la 2: 1), volumul și cantitatea de spumă ar crește, declanșând îmbunătățirea stabilității spumei și a capacității de control al mobilității. Cu toate acestea, dacă s-ar adăuga mai mult azot (de la 2: 1 la 3: 1), spuma s-ar extinde, provocând subțierea filmului de spumă și slăbirea stabilității spumei; ceea ce este mai rău, azotul poate descoperi și poate forma pâlnii de pe F Curba R.

Efectul ratei de injecție asupra capacității de control al mobilității spumei

În scopul studierii efectului ratei de injecție asupra capacității de control a mobilității spumei, au fost proiectate trei teste de serie (testele 4-6) în care rata de injecție a variat de la 0,5, 1, 2 mL/min. Figura 3 prezintă discrepanța în timpul procesului de injectare.

Factorul de rezistență curbe de Trei teste de viteză de injecție (run 4 - run 6)

Fostele realizări ale cercetărilor au constatat că cu cât rata de injecție era mai mică, cu atât este mai mare F R ar fi. Cu toate acestea, în condiții experimentale, rezultatele au reprezentat diferit: La început, curba de 0,5 mL/min se nivelează pentru aproape 0,2 PV, în timp ce celelalte două curbe cresc; apoi, în timpul stadiului stabil, curba de 0,5 ml/min rămâne constantă în jurul valorii de 15; între timp, F R din 1 și 2 ml/min a fost de 95 și respectiv 50.

Condiția experimentală poate explica acest fenomen: Deși concentrația ridicată poate crește temperatura de fierbere a soluției de spumă, temperatura experimentală este prea mare pentru a menține echilibrul dinamic pe pelicula de spumă; în schimb, evaporarea soluției de spumă pe film ar fi forțată, în special în situația de rată de injecție scăzută. Odată cu creșterea ratei de injecție, ultima soluție de spumă injectată ar fi forfecată mai abundent pentru a produce o dimensiune mai moderată a spumei, promovând stabilitatea spumei. Presupunând că creșterea continuă a ratei de injecție, forța de forfecare ar fi sporită în continuare, funcția de scădere a vâscozității aparente a spumei ar depăși procesul de formare a mai multor spume și, prin urmare, spuma nu poate construi suficientă rezistență, provocând coborârea controlului mobilității abilitate.

Efectul permeabilității asupra capacității de control al mobilității spumei

Pentru a investiga efectul permeabilității miezului asupra capacității de control a mobilității spumei, au fost efectuate cinci teste, iar permeabilitatea miezului a fost de 43, 120, 348, 504, respectiv 840 mD. Figura 4 prezintă curbele factorului de rezistență a cinci permeabilități.

Factorul de rezistență curbe de cinci teste de permeabilitate (runda 7 - runda 11)

Ceea ce este prezentat în grafic este că: În întregul proces de injectare a spumei, cinci curbe ale factorului de rezistență cresc, iar panta de urcare și viteza curbelor sunt încă diferite. Miezul cu permeabilitate mai mare obține un factor de rezistență mai mare și, de asemenea, mărește mai repede. Rezultatele specifice sunt prezentate în Tabelul 3.

Cu cât gâtul porilor mai largi poate face lumină asupra diversității: cu cât permeabilitatea este mai mare, cu atât ar fi mai mare dimensiunea medie a gâtului porilor; în acest gât, spuma ar fi forfecată mai ușor decât cea din gâtul îngust, declanșând o viscozitate aparentă mai mare a spumei, care este crucială pentru a construi o rezistență mai mare la curgere; în consecință, spuma de azot poate dobândi cea mai remarcabilă capacitate de control al mobilității în nucleul de 840 mD.

Stabilitatea capacității de control al mobilității

Factorul de rezistență reziduală F RR, care a fost definit ca raportul căderii de presiune a celor două etape de injectare a saramurii după și înainte de injectarea spumei, a fost utilizat pentru a măsura stabilitatea capacității de control a mobilității spumei. Au fost efectuate două serii de teste pentru a studia efectul uleiului asupra stabilității capacității de control a mobilității spumei prin compararea F Modificarea RR a îmbătrânirii 5 zile și a spumei neîntemeiate. Proprietățile miezurilor și rezultatele fiecărei etape sunt rezumate în Tabelul 3. Un proces extins de dezemulsificare a fost necesar atunci când efluentul produs a fost emulsie ulei-în-apă. Figura 5 demonstrează F Schimbări RR ale spumei de azot între 5 zile în vârstă și îmbătrânire în cuptorul de 113 ° C.

Factorul de rezistență și factorul de rezistență reziduală curbe de Două teste de durată de îmbătrânire (alergare 12 - alergare 13)

Figura 5 compară diferența dintre cele două procese: stabilitatea spumei ar fi afectată dramatic la prezența uleiului, iar stabilul F Valoarea numerică R a celor două curbe a fost mult mai mică decât cea în condiții fără ulei. Simultan, după 5 zile de îmbătrânire, F RR s-a prăbușit aparent spre deosebire de spuma neîntemeiată.

Un motiv ar putea fi citat pentru a justifica acest lucru: Datorită funcției de spumare a petrolului, spuma ar fi predispusă să se spargă în banca de petrol; dincolo de aceasta, odată ce spuma a fost contactată cu ulei, capacitatea de re-spumare, care era una dintre proprietățile sale, ar scădea, ducând la scăderea cantității de spumă de reproducere; luând în considerare toate cele de mai sus, pe profilul curbei, F R de spumă în prezența uleiului a fost mult mai mic. În plus, după 5 zile de îmbătrânire sub 113 ° C, deși curba a fluctuat, ceea ce a indicat faptul că spuma a fost produsă în miezuri, soluția de spumare și azotul nu pot produce suficientă spumă pentru a construi o rezistență amplă în virtutea pierderii de activitate a soluției de spumare. moleculă, provocând F RR scădere a spumei îmbătrânite.

Pentru a ilumina în special această natură, spuma a fost în conformitate cu cererea de coning/crestare anti-apă, care a necesitat rezistența la curgere pentru a se reduce în canalul băncii de ulei; în schimb, rezistența la curgere în canalul cu o saturație scăzută a uleiului ar fi mult mai mare decât cea din canalul băncii de ulei, ceea ce ar fi convenabil pentru promovarea zonei de măturare în canalul băncii de ulei de către apa de jos.

Concluzie

Capacitatea de control al mobilității spumei de azot care a fost generată de 0,2% în greutate NS a fost studiată sub diferite raporturi gaz-lichid prin măsurarea factorului de rezistență F R, rata de permeabilitate a injecției cu spumă, stabilitatea capacității de control al mobilității și prin îmbătrânirea unor zile. Întregul proces experimental a fost continuat la o presiune inversă de 420 bari și temperatura ambiantă a fost de 113 ° C, iar formarea salinității saramurii a fost de 21,2 × 10 4 mg/L. Principalele concluzii ale acestui studiu sunt următoarele:

Prin creșterea raportului gaz-lichid de la 1: 1 la 2: 1, F R a fost promovat dramatic; dar la trecerea până la 3: 1, F Curba R a coborât și a fluctuat, indicând că cel mai potrivit raport gaz-lichid a fost 2: 1 în această condiție experimentală.

În comparație cu realizările anterioare ale investigației, ceea ce este diferit a fost că rata de injecție prea lentă (0,5 ml/min) ar crește viteza de evaporare, rezultând o capacitate mai slabă de control al mobilității în condiții experimentale. Rata moderată de injecție (1 ml/min) ar primi mai mult F R decât cel sub 2 mL/min.

Cu cât permeabilitatea miezurilor era mai mare (de la 43 mD la 840 mD), cu atât este mai mare F R a fost, care a fost în conformitate cu studiul anterior privind efectul diametrului porilor asupra capacității de control a mobilității spumei.

Cu o nouă perspectivă asupra stabilității capacității de control a mobilității spumei, după 5 zile de îmbătrânire, spuma de azot a avut încă o anumită capacitate de a controla canalizarea apei, care era potrivită pentru cererea de coning anti-apă pentru rezervorul de apă de jos.

Referințe

Aarra MG, Skauge A, Solbakken J, Ormehaug PA (2014) Proprietățile spumelor de N2 și CO2 în funcție de presiune. Reg. SPE 116 (4): 72-80

Bernard G, Jacobs WL (1965) Efectul spumei asupra saturației gazelor prinse și asupra permeabilității mediului poros la apă. SPE J 5 (4): 295-300

Chan KS (1988) Tratamente de coning cu apă folosind un sistem de gelificare non-polimer. Am Chem Soc Div Pet Chem Prep 33: 1 (Statele Unite)

de Vries AS, Wit K (1990) Reologia spumei de gaz/apă din gama de calitate relevantă pentru spuma de abur. SPE J 5 (2): 185–192

Falls AH, Hirasaki GJ, Patzek TW și colab. (1988) Dezvoltarea unui simulator mecanic de spumă: echilibrul populației și generarea prin snap-off. SPE Res Eng 3 (3): 884–892

Hirasaki GJ, Lawson JB (1985) Mecanisme de curgere a spumei în medii poroase: vâscozitate aparentă în capilarele netede. SPE J 25 (2): 176-190

Lawson JB, Reisberg J (1980) Alternează melci de gaz și surfactant diluat pentru controlul mobilității în timpul inundațiilor chimice. Prezent la simpozionul de recuperare a petrolului SPE/DOE, Tulsa, Oklahoma, SUA, 20-23 aprilie

Li RF, Yan W, Liu S, Hirasaki G, Miller C (2010) Controlul mobilității spumei pentru recuperarea uleiului îmbunătățită cu surfactant. Spe J 15 (4): 928-942

Mclendon WJ, Koronaios P, Enick RM, Biesmans G, Salazar L, Miller A și colab. (2014) Evaluarea surfactanților neionici solubili în CO2 pentru reducerea mobilității utilizând măsurători de mobilitate și imagistică CT. J Pet Sci Eng 119 (3): 196–209

Pang ZX, Cheng LS, Jia Feng XU, Feng RY (2008) Aplicarea metodei de echilibrare a materialelor la tehnologia anti-coning cu apă a azotului. Pet Explor Dev 35 (2): 234–238

Pang ZX, Liu HQ, Liu XL (2010) Experimente privind capacitatea de blocare a spumei de azot și aplicarea acesteia în anti-coning cu apă. Pet Sci Technol 28 (12): 1260–1276

Schramm LL (1994) Sensibilitatea spumei la țiței în medii poroase în spume, elemente fundamentale și aplicații în industria petrolieră. În: Schramm LL (ed.) Advances in chemistry, vol 242. American Chemical Society, Washington DC, pp 165–197

Simjoo M, Zitha PL (2013) Efectele uleiului asupra generării și propagării spumei în medii poroase. În: Conferința SPE pentru recuperarea petrolului, Societatea inginerilor petrolieri

Steinsbø M, Brattekås B, Ersland G, Bø K, Opdal I, Tunli R și colab. (2015) Spuma ca control al mobilității pentru CO2 EOR integrat în carbonați fracturați. IOR 2015 al 18-lea simpozion european privind îmbunătățirea recuperării petrolului

Sun L, Wang B, Pu W, Yang H, Shi M (2015) Efectul stabilității spumei asupra recuperării inundațiilor de spumă. Pet Sci Technol 33 (1): 15-22

Zaitoun A, Pichery T (2001) Un tratament polimeric de succes pentru reducerea conului de apă în rezervorul de stocare a gazului. Conferință și expoziție tehnică anuală SPE, 30 septembrie - 3 octombrie, New Orleans, Louisiana

Zang J, Li X, Chen Z și colab. (2015) Un model analitic al factorului de rezistență la spumă în inundațiile cu spumă de gaz. Prezent la conferința și expoziția internațională anuală din Nigeria, desfășurată la Lagos, Nigeria, 4-6 august 2015

Confirmare

Autorii recunosc recunoștință pentru sprijinul financiar și material din câmpul petrolier din nord-vestul SINOPEC și din fondul special al guvernului central al Chinei pentru dezvoltarea colegiilor și universităților locale - proiectul disciplinei naționale de prim nivel în ingineria petrolului și gazelor.

Informatia autorului

Afilieri

Yu Men Oil Oil Company din China National Petroleum Corporation, Jiuquan, China

Bing Wang și Mengyang Shi

Laboratorul cheie de stat al geologiei și exploatării rezervorului de petrol și gaze a Universității Southwest Petroleum, 305A Room of Scientific Technology Building, Xindu District, Chengdu, China

Northwest Oil Field Company din China Petro Chemical Corporation, Urumqi, China

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar