專利名稱：降低氣體錐進(jìn)的聚合物增強泡沫的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從生產(chǎn)井開采液態(tài)烴的工藝方法，該井與地下含烴地層由液體連通，有一氣頂覆蓋在液態(tài)烴產(chǎn)層之上。更具體地說，在這種工藝方法中，是把增強泡沫的聚合物注入地層中，以防低氣體向生產(chǎn)井的錐進(jìn)。
從具有氣頂?shù)牡叵碌貙拥暮蛯佣伍_采液態(tài)烴時，經(jīng)常遇到的一個特殊問題叫做“氣體錐進(jìn)”現(xiàn)象。當(dāng)產(chǎn)油層與氣頂間有流體連通時，就發(fā)生這種現(xiàn)象。在足夠的壓差條件下，氣頂氣向下移動，并與產(chǎn)油層中的液態(tài)烴一起采出。由于氣頂氣有較高的流動性，氣體優(yōu)先進(jìn)入井眼，排斥液態(tài)烴，從而阻止液態(tài)烴流入井眼。因此，氣體錐進(jìn)的特征是，采出的液體中氣-油比明顯增加及生產(chǎn)井中的液態(tài)烴采出速度相應(yīng)明顯下降。
氣體錐進(jìn)的處理方法，一般通過在氣頂氣與液態(tài)烴生產(chǎn)井之間的地層中放置堵氣試劑，基本上封堵氣體進(jìn)入生產(chǎn)井的垂直流動通道。U.S.專利5105884(屬Sydansk)公開了以交聯(lián)的聚合物凝膠增強的普通油田泡沫用作氣頂和受氣體錐進(jìn)影響的液態(tài)烴產(chǎn)層間垂直裂縫的堵氣劑。雖然含凝膠的泡沫可非常有效地達(dá)到預(yù)定目的，但用含凝膠的泡沫，仍然有明顯(即使很小)的作業(yè)復(fù)雜性和風(fēng)險。采用任何化學(xué)反應(yīng)時，交聯(lián)劑與聚合物間的交聯(lián)反應(yīng)，要求作業(yè)者十分注意對工藝方法的控制，保證反應(yīng)適度地進(jìn)行。此外，因為生成的泡沫的強度，如果沒有正確地注入地層，或如果希望隨后把地層恢復(fù)到它原始狀況的滲透性，就很難把泡沫除去。
經(jīng)過對比，普通泡沫，一般是只是由表面活性劑溶液和起泡氣體組成，比含凝膠的泡沫配制簡便、價格便宜，又可避免一些作業(yè)上的復(fù)雜性，比較容易從地層中排除，不需要附加工藝控制和交聯(lián)反應(yīng)的化學(xué)劑費用。但是，由于在處理氣體錐進(jìn)中已證明普通泡沫的性能不夠好，因而仍然認(rèn)為含凝膠的泡沫優(yōu)于普通泡沫。
其實，普通油田泡沫在烴類驅(qū)替過程中，作為動態(tài)流度控制液，一般能達(dá)到滿意的結(jié)果，而不同的效能需求，要求泡沫起靜態(tài)堵氣劑的作用。在這種情況下，在氣體錐進(jìn)進(jìn)行中，會受到連續(xù)不斷的氣體流動的壓力變化，普通油田泡沫往往沒有滿足長期有效所需要的足夠的結(jié)構(gòu)強度、穩(wěn)定性或臨界壓力梯度。另外，普通油田泡沫在遇到井下特殊的地層條件、尤其是有液態(tài)烴存在時，往往沒有足夠的穩(wěn)定性以保持其完整性。
U.S.專利5129 457(屬Sydansk)說明了將加入未交聯(lián)的聚合物的泡沫應(yīng)用于特定的烴類驅(qū)替，特別是，這種泡沫被公開用作流度控制烴類驅(qū)替流體或者作為普通烴類驅(qū)替流體的分流劑。Persoff等人發(fā)表的“Aqueous Foams for Controt of Gas Migration and Water Coning in Aquifer Gas Strorage”，Energy Sources，V.12，PP.479-497，1990中，也提出用加聚合物的泡沫，針對性地用來穩(wěn)定封堵地下儲氣庫含水層的水錐進(jìn)的泡沫。然而，沒有一種參考文獻(xiàn)提到或建議加入未交聯(lián)的聚合物泡沫處理含油層的氣體錐進(jìn)并且克服與此有關(guān)的特殊問題和復(fù)雜性的潛在用途。尤其是在此之前沒有人認(rèn)為只加有未交聯(lián)的聚合物的泡沫具有足夠的強度和穩(wěn)定性，能有效地處理氣體錐進(jìn)，特別是在有液態(tài)烴存在時。
由上述可知，需要有一種處理氣體錐進(jìn)的工藝方法，它使用的堵氣劑具有含凝膠泡沫的可預(yù)見的效果和可靠性，并且具有普通油田用泡沫的作業(yè)簡便和費用低的特點。因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于處理氣體錐進(jìn)的替代堵氣劑，它能克服使用已知氣體錐進(jìn)處理劑所遇到的問題。本發(fā)明的另一目的是提供一種經(jīng)濟、作業(yè)簡便的替代封堵劑，并在置于地層時，有高的強度和穩(wěn)定性。
本發(fā)明是使用聚合物增強泡沫的一種工藝方法，它能保持或提高通過與地層流體連通的生產(chǎn)井從地下含烴層開采液態(tài)烴的開采速率。這種工藝方法對流體與氣頂液體連通、氣頂覆蓋在液態(tài)烴產(chǎn)層之上的地下地層特別有效。聚合物增強泡沫用作堵氣劑，調(diào)節(jié)氣體錐進(jìn)對液態(tài)烴進(jìn)入生產(chǎn)井的阻滯效應(yīng)。
聚合物增強泡沫包括聚合物、水溶劑、表面活性劑和氣體。泡沫放置在垂直流體通道中，流體通道由為氣頂與液態(tài)烴生產(chǎn)井間提供流體流通的可滲透氣體的基質(zhì)巖或異常帶組成。泡沫有效地封堵氣頂?shù)臍怏w向下流入生產(chǎn)井，并促使更多的液態(tài)烴通過井眼采出。


圖1a是實施例1所述的本發(fā)明的聚合物增強泡沫和普通油田泡沫排水率對比圖。
圖1b是實施例1所述的本發(fā)明的聚合物增強泡沫和普通油田泡沫的泡沫破裂速率對比圖。
圖2是實施例3所述的本發(fā)明的聚合物增強泡沫和普通油田泡沫中作為泡沫質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的泡沫粘度對比圖。
為論述本發(fā)明工藝方法，本說明書中使用了一些專用術(shù)語，其定義如下。地下含烴地層是包括“基質(zhì)巖”和“異常帶”兩個范圍的地質(zhì)構(gòu)造。“異常帶”是地層內(nèi)的一種空間，它具有比該地層其余部分更高的滲透率。術(shù)語“異常帶”包括如裂縫、裂縫網(wǎng)絡(luò)、節(jié)理、裂隙、斷裂、孔洞、孔隙、溶蝕通道、溶洞、沖蝕、空隙等?；|(zhì)巖主要是該地層的其余部分，以滲透率較異常帶低的基本連續(xù)的沉積物為一般特征。此外，基質(zhì)巖也往往以其堅硬為特征。
術(shù)語“井眼”在本文中定義為由地表延伸到地下含烴地層的孔眼。因此，井眼是連通鉆穿的地層與地面間的流體通道。生產(chǎn)井能把地層的流體排出到地面，而注入井能從地面把流體注入地層中。應(yīng)當(dāng)注意到已鉆成的井可互換其功能，根據(jù)是從該井采出或注入流體的需要，它可作為生產(chǎn)井，也可作為注入井。術(shù)語“井”是術(shù)語“井眼”的同義語。
“泡沫”是保持在液相中的穩(wěn)定氣相，其中分散的氣相至少占泡沫總體積的一半。泡沫表現(xiàn)為由穩(wěn)定的液膜使其彼此分離的大量氣泡。在像基質(zhì)巖地層這種孔隙介質(zhì)中，泡沫可以分離的氣泡形態(tài)存在于多孔介質(zhì)的孔體中，氣泡由穩(wěn)定的液膜界面彼此分開。
普通油田泡沫由分散在由表面活性劑和溶劑組成的表面活性劑溶液中的發(fā)泡氣體組成。表面活性劑起發(fā)泡劑的作用，促進(jìn)液相中的分散氣體發(fā)泡并使其穩(wěn)定?！熬酆衔镌鰪娕菽笔怯吞锱菽囊环N特殊類型，它含有分散在水溶性表面活性劑溶液中的發(fā)泡氣體，其中表面活性劑溶液含有溶解于其中的聚合物。本文中使用的其他術(shù)語與U.S.專利NO.5129 457中用的術(shù)語定義相同(通過引用，并入本文)，或者與技術(shù)人員通常使用的定義一致，除非本文另有定義。
本發(fā)明的工藝技術(shù)由用下文描述的特殊方法生成聚合物增強泡沫并把其放置到液態(tài)烴生產(chǎn)井鉆穿的地下含烴地層中來完成。聚合物增強泡沫是由基本上未交聯(lián)的聚合物、水溶劑、表面活性劑和氣體制成。注意到這種泡沫組合物基本上沒有任何聚合物交聯(lián)劑是很重要的，否則就可能使聚合物交聯(lián)，并在工藝過程的某一環(huán)節(jié)上把液相泡沫轉(zhuǎn)變成交聯(lián)的聚合物凝膠。
泡沫的聚合物組分基本上是任意基本水溶的、提高粘度的基本未交聯(lián)的聚合物。不論是生物聚合物或合成聚合物都可用。本發(fā)明使用的生物聚合物包括聚糖和改性聚糖，如黃原膠，瓜爾豆膠，琥珀聚糖，硬聚糖，聚乙烯基聚糖(Polyvinylsaccharide)，羧甲基纖維素，O-型羧基脫乙酰殼多糖(O-Carboxychitosans)，羥乙基纖維素，羥丙基纖維素和改性淀粉。
本發(fā)明使用的合成聚合物包括聚乙烯醇，聚環(huán)氧乙烷，聚乙烯基吡咯烷酮，丙烯酰胺類聚合物。典型的丙烯酰胺類聚合物是聚丙烯酰胺，部分水解的聚合烯酰胺和二種其它單體物質(zhì)的三元共聚物，或含丙烯酰胺、丙烯酸酯和一種其它單體物質(zhì)的三元共聚物。聚丙烯酰胺(PA)定義為丙烯酰胺均聚物，只有小于1%的丙烯酰胺基轉(zhuǎn)化成羧酸根。部分水解的聚丙烯酰胺(PHPA)是大于1%但小于100%的丙烯酰胺基轉(zhuǎn)化為羧酸根的丙烯酰胺均聚物。使用的丙烯酰胺聚合物通常是按常規(guī)方法制備的，但是優(yōu)選根據(jù)U.S.專利NO.Re.32114中說明的方法制備、具有特殊性質(zhì)的丙烯酰胺聚合物(通過引用，并入本文中)。
本發(fā)明使用的丙烯酰胺聚合物的平均分子量一般在約10000和約50 000 000之間，優(yōu)選是在250000和20 000 000之間，最優(yōu)選在1000 000和15000 000之間。泡沫液相中聚合物的濃度通常至少為約500ppm，優(yōu)選至少為約2000ppm，最優(yōu)選在約3000ppm和10000ppm之間。
滿足上述標(biāo)準(zhǔn)的聚合物使聚合物增強的泡沫比含有表面活性劑但無聚合物增強的液相和發(fā)泡氣制成的普通油田泡沫具有高的穩(wěn)定性。聚合物增強泡沫在接觸地層中的液態(tài)烴時較好地保持其穩(wěn)定性，而無聚合物普通泡沫接觸液態(tài)烴時，很容易失去穩(wěn)定性。聚合物增強泡沫(與無聚合物的普通泡沫相比)也有助于提高結(jié)構(gòu)強度和泡沫流動的臨界壓力梯度?！傲鲃拥呐R界壓力梯度”本文中定義為不引起泡沫流動可施加于多孔介質(zhì)中的泡沫的最大壓力。
這里的聚合物增強泡沫的水溶劑主要是能與所選定的聚合物形成溶液的水液。本文中使用的術(shù)語“溶液”，除真正完全的溶液外，是指廣義地包括聚合物在水溶劑中的懸浮液、乳化液或其它均質(zhì)的混合液。水溶劑最好是淡水或鹽水，如由地下地層采出的水。采出的水具有明顯的優(yōu)點，因為它可低價利用，又因能使作業(yè)人員把采出水再注入地層，因而不必處理污水。
聚合物增強泡沫的表面活性劑主要是任意適于油田用、熟練的技術(shù)人員很容易使其與選定的聚合物相容的水溶性發(fā)泡劑。例如，表面活性劑可以是陰離子的、陽離子的或非離子的。優(yōu)選的表面活性劑是選自乙氧基化的醇，乙氧基化硫酸酯(ethoxylated sulfates)，精制磺酸鹽，石油磺酸鹽和α-烯烴磺酸鹽。泡沫液相中表面活性劑的濃度在約20ppm和約50，000ppm之間，優(yōu)選在約50ppm和約20，000ppm之間，最優(yōu)選至少為約1000ppm。一般來說，參照上述要求，本發(fā)明方法的聚合物增強泡沫的性能對選定的表面活性劑的具體種類及其濃度相對不敏感，特別是當(dāng)所選定的聚合物是丙烯酰胺類聚合物時。
實際上，任何對泡沫的其它組分和井眼產(chǎn)品或注入設(shè)備基本化學(xué)惰性的發(fā)泡氣體都可用于本發(fā)明的聚合物增加泡沫。優(yōu)選的發(fā)泡體是容易在油田使用的氣體。這類氣體包括氮氣、空氣、二氧化碳、煙道氣、人造氣和天然氣。聚合物增強泡沫產(chǎn)品的質(zhì)量，即泡沫中氣體的體積百分?jǐn)?shù)，一般在約50%到約99%之間，優(yōu)選約60%到98%，最優(yōu)選約70%到約97%之間。
生成泡沫需要用普通人工泡沫發(fā)生器提供的高速度或小噴嘴把液相和發(fā)泡氣體混合。液相優(yōu)選是在泡沫生成前把表面活性劑和聚合物溶解到水溶劑中預(yù)先配制。然后，任選一種方法生成泡沫。例如，泡沫可在地面把液相和發(fā)泡氣體通過泡沫發(fā)生器制成并把配制好的泡沫送到要注入的井上。另一種方法是在地面把發(fā)泡氣體和液相通過用作泡沫發(fā)生器的注入三通管一起注入井中。再一種可選用的方法，是在注入到地層之前在井下生成泡沫，把發(fā)泡氣體和液相經(jīng)過共同管柱或分開的管柱一起注入生產(chǎn)井中，兩股物流經(jīng)過井下泡沫發(fā)生器而生成泡沫。
聚合物增強泡沫中液相的pH值，一般在約4至約10之間，優(yōu)選近似中性。在約6到約8之間。多數(shù)情況下，液相的pH值原本就在上述的范圍之內(nèi)。因此，不需要調(diào)整pH值。但是，如果液相的pH值超出預(yù)定的范圍，在泡沫生成過程中按通用的油田工藝把pH值調(diào)整到預(yù)定的范圍，熟練技術(shù)人員可用任何已知的方法調(diào)整pH值。然而，發(fā)現(xiàn)本工藝方法對液相的pH值相對不敏感。
聚合物增強泡沫放置到地下含烴地層中的方法，包括用前述類似方法把泡沫組分注入穿透該地層的液態(tài)烴生產(chǎn)井中。雖然，現(xiàn)在這口井在表述中把它做“液態(tài)烴生產(chǎn)井”，但是，按現(xiàn)在的工藝方法也可認(rèn)為這口井可暫時當(dāng)作注入井使用，把泡沫注入地層中，注入泡沫完成后，這口井又恢復(fù)成液態(tài)烴生產(chǎn)井。因此，本工藝方法在注入泡沫過程中，這口井只暫時中斷開采液態(tài)烴。
井眼鉆穿的地層具有液態(tài)烴產(chǎn)層、并用常規(guī)方法如在產(chǎn)層的垂向位置的套管上射孔使其與生產(chǎn)井直接流體連通的特點。該地層還有覆蓋在產(chǎn)層之上的氣頂和能使氣頂氣通過液態(tài)烴產(chǎn)層流入井眼的垂向流動通道。垂向流動通道或由可滲透氣體的基質(zhì)巖或由異常帶組成，異常帶通常是垂向斷裂或垂向斷裂網(wǎng)絡(luò)。垂向流動通道可能位于氣頂和井眼間的任何部位，包括中間部位(如果有這種情況的話)，它可能在氣頂和產(chǎn)層之間，處于氣頂接近產(chǎn)層或中間區(qū)的部位，處于產(chǎn)層接近氣頂或中間區(qū)的部位。顯然，按照本發(fā)明，要求把聚合物增強泡沫放到不希望地便于氣體錐進(jìn)的垂向流動通道內(nèi)。
在構(gòu)成垂向流動通道的可滲透氣體的基質(zhì)巖或異常帶中，選擇的放置泡沫的程度決定于使用的聚合物增強泡沫的密度特征，一般來說，制備的泡沫應(yīng)具有比位于產(chǎn)層中的液體更低的密度，并優(yōu)選泡沫比氣頂中的氣體有更高的密度。這樣，當(dāng)聚合物增強泡沫通過液態(tài)烴生產(chǎn)井的套管射孔眼進(jìn)入產(chǎn)層時，泡沫趨向于優(yōu)選通過地層向上流動進(jìn)入垂向流動通道，其驅(qū)動力由泡沫和地層中液體間的密度差提供。另外也希望泡沫徑向分布在上覆基質(zhì)巖或異常帶中，借以把水平扁平狀泡沫層分布在氣頂和產(chǎn)層之間，基本上可阻止氣頂氣繞過泡沫封堵帶進(jìn)入井眼，妨礙開采液態(tài)烴。
聚合物增強泡沫的較高的剪切稀釋性質(zhì)，使更便于放置泡沫。聚合物增強泡沫在地面低剪切力條件下和在遠(yuǎn)離近井區(qū)希望放置泡沫的地層部位的較低剪切力條件下，表現(xiàn)出較高的粘度。近井區(qū)，本文定義為從井眼徑向延伸約2米的地層范圍。然而，由于泡沫的高剪切力稀釋性能，聚合物增強泡沫注入時，在近井區(qū)內(nèi)遇到的高流速、高壓力梯度和高剪切率條件下，呈現(xiàn)出較低的有效粘度。
因此，泡沫的高剪切稀釋能力在最小注入力的情況下把泡沫注入地層。然而，一旦把聚合物增強泡沫成功地注入遠(yuǎn)離井眼的可滲透氣體的基質(zhì)巖或異常帶中，它就有利于剪切增稠，由此達(dá)到足夠的結(jié)構(gòu)強度和對流動有充分的臨界壓力梯度，使聚合物增強泡沫成為有效的堵氣劑。
預(yù)計注入泡沫的地層的特性能夠影響對特定泡沫組合物的選擇?？偟膩碚f，往滲透性低的基質(zhì)巖中注入聚合物增強泡沫，要求優(yōu)選選用具有較小結(jié)構(gòu)的聚合物增強泡沫。反之，往滲透率很高的異常帶中注入泡沫，可選擇具有較大結(jié)構(gòu)的聚合物增強泡沫。按本發(fā)明的方法制備的聚合物增強泡沫的結(jié)構(gòu)和程度主要決定于聚合物的性質(zhì)和濃度。
一般來說，含有丙烯酰胺類聚合物的增強泡沫的結(jié)構(gòu)質(zhì)量隨液相聚合物濃度的增加而提高。然而，達(dá)到同樣效果而又經(jīng)濟的優(yōu)選方法是采用高分子量的聚合物，或者濃度基本不變的情況下選用水解度高的聚合物。相反，采用低分子量或者較低水解度的聚合物，可以降低其結(jié)構(gòu)質(zhì)量。因此，熟練的作業(yè)者可按上述方法改變聚合物增強泡沫的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，以符合預(yù)計注泡沫地層范圍內(nèi)的滲透率要求。
由上述可知，堵氣劑的混合物增強泡沫的一個性能參數(shù)是它的流動臨界壓力梯度，也可以叫作屈服壓力。當(dāng)氣頂氣借助氣體錐進(jìn)機理從氣頂流向生產(chǎn)井和產(chǎn)層的近井區(qū)時，氣體就遇到氣流壓力梯度。氣體流入井眼必定要經(jīng)過的基質(zhì)巖或異常帶中注入的泡沫，希望其流動臨界壓力梯度應(yīng)高于氣流的壓力梯度。在遇到變化不定的氣流壓力梯度如徑向流或點源流時，希望流動的臨界壓力梯度應(yīng)超過處理范圍內(nèi)遇到的最小的氣流壓力梯度。滿足了這個標(biāo)準(zhǔn)，氣體就不能從基質(zhì)巖或異常帶中驅(qū)動和排出泡沫。這樣，泡沫當(dāng)然就起到了本發(fā)明的有效堵氣劑的作用。
與普通無聚合物油田泡沫相比，聚合物增強泡沫具有很高的穩(wěn)定性和阻止流動的能力，它對溫度、壓力、地層水鹽度和硬度的穩(wěn)定范圍很寬。聚合物增強泡沫在液態(tài)烴存在下也較穩(wěn)定，具有耐破裂和阻止流體排出的能力。這種泡沫能自行恢復(fù)。因此，在開始流過地層時，如果泡沫發(fā)生破裂，它就能自行重新形成泡沫。所以，泡沫放置在預(yù)定的地層范圍內(nèi)，就提供了長期有效的封堵氣體流向生產(chǎn)井的垂向通道。據(jù)此，在泡沫注完并充分分布在地層的預(yù)定部位之后，重新恢復(fù)液態(tài)烴生產(chǎn)時，就能有效地降低氣體錐進(jìn)。然而，如果需要的話，把傳統(tǒng)破泡劑注入地層，原地分解泡沫或聚合物，地層就恢復(fù)到其原來的狀態(tài)。
在上述的本發(fā)明工藝方法的實施方案中，聚合物增強泡沫是在往地層注入之前制成的。然而，屬于本發(fā)明范圍的其它實施方案是，與泡沫注入地層的同時，原位生成聚合物增強泡沫。在這種情況中，地層基質(zhì)巖或其裂縫內(nèi)的受限制的流體通道起著天然泡沫發(fā)生器的作用，在一個這樣的實施方案中，液相和發(fā)泡氣體依次注入液態(tài)烴生產(chǎn)井，優(yōu)選液相在發(fā)泡氣體之前注入。以這種順序在注入的流體已進(jìn)入遠(yuǎn)離井眼的地層時，它能使高流度的滯后氣體段塞趕上并進(jìn)入先導(dǎo)的液相段塞中，氣相和液相通過基質(zhì)巖石的孔隙喉道或裂縫的狹窄部位，能令人滿意地形成泡沫。注入到井眼中的液相和氣相段塞的體積可以較小，但可重復(fù)注入，以便最充分的利用表面活性劑。
在另一實施方案中，液相和發(fā)泡氣體通過共同管柱或單獨管柱一起注入生產(chǎn)井。當(dāng)同時注入的氣體和液相通過基質(zhì)巖石孔隙或裂縫的狹窄部位時，在地層內(nèi)形成泡沫。
在另一種方案中，通過生產(chǎn)井注入地層的液相只有流體。當(dāng)該井恢復(fù)開采液態(tài)烴時，氣頂氣流通過地層向井眼流動，由于氣體錐進(jìn)的結(jié)果，趨于穿過液相，氣相和液相通過基質(zhì)巖石的孔隙喉道和裂縫狹窄部位，如同前面說明的方法一樣，生成泡沫。
下面的實施例說明本發(fā)明的操作方法和應(yīng)用，但不應(yīng)依此作為對本發(fā)明范圍的限制。
實施例1制備聚合物增強泡沫樣品，和除無聚合物組分外其它組分基本上與聚合物增強泡沫相同的普通油田泡沫樣品，對比這兩種泡沫的穩(wěn)定性，尤其是抗物理破解和排水性能。兩種泡沫的液相是由1000ppm的C12-15乙氧化的硫酸酯(ethoxylated sulfate)表面活性劑的淡水溶劑制成的，然而，聚合物增強泡沫的液相以濃度7000ppm、未水解的聚丙烯酰胺進(jìn)一步增強，聚合物的分子量是11，000，000。
把上述液相之一和由N2組成的氣相在相同條件下注入填砂模型，分別生成兩種泡沫樣品。填砂模型的滲透率67達(dá)西，長度30cm，直徑1.1cm。全部注入在恒壓差170KPa下進(jìn)行。聚合物增強泡沫以270m/日的速度向前推進(jìn)，在模型中平均視有效粘度89cp，而普通泡沫在同樣壓差下，以8230m/日的速度向前推進(jìn)，平均視有效粘度只有2cp。
每種泡沫從模型的流出物中各收集100cc，放入有刻度的封閉圓筒中在室溫下老化。泡沫/水和泡沫/空氣的界面位置按時測量，對每一樣品分別測量排水量和泡沫破裂的速率。測量結(jié)果分別如圖1a和圖1b所示。很明顯，普通泡沫的排水量和泡沫破裂速率都大大超過聚合物增強泡沫，因此，本實施例表明，聚合物增強泡沫比普通油田泡沫更穩(wěn)定，更粘稠。
實施例2用一組聚合物增強泡沫樣品注入填砂模型，各樣品的差異僅在泡沫的質(zhì)量，以此確定本發(fā)明的聚合物增強泡沫的泡沫質(zhì)量和視粘度間的關(guān)系。填砂模型長30cm，滲透率150達(dá)西。全部注入在恒壓差340kPa下進(jìn)行，聚合物增強泡沫以150-240m/日的速度向前推進(jìn)。
泡沫由N2和合成注入鹽水溶劑配制，這種合成注入水含濃度為2000ppm的C14-16α-烯屬磺酸鹽表面活性劑和濃度為7000ppm的部分水解的聚丙烯酰胺。部分水解的聚丙烯酰胺分子量為11000000，30%水解，試驗結(jié)果如下表1。
表1泡沫質(zhì)量(%) 平均視粘度(cp)0 15057 19063 20074 21080 23085 23089 24093 240
結(jié)果說明聚合增強泡沫的性質(zhì)比較容易受泡沫質(zhì)量的影響。
實施例3制備聚合物增強泡沫試樣，和成分相同只缺聚合物的普通油田泡沫試樣，以對比這兩種泡沫的有效粘度隨泡沫質(zhì)量的變化。兩種泡沫都用N2和合成注入鹽水溶劑配制，合成鹽水溶劑含溶解的C14-16α-烯烴磺酸鹽，濃度2000ppm。合成鹽水含5800ppm TDS并含有下列濃度的主要成分560ppm Ca++，160ppm Mg++，1500ppm Na+，200ppm K+，2200ppm SO＝4，和1400ppmCl-。
聚合物增強泡沫另外還含有部分水解的聚丙烯酰胺，濃度7000ppm。部分水解的聚丙烯酰胺分子量為11，000，000，30%水解。
各種泡沫都注入與例2中相同的填砂模型中。聚合物增強泡沫以壓差340kPa注入，以約146-213m/日之間的速度向前推進(jìn)。普通泡沫以壓差136kPa注入，以約335-1460m/日的速度向前推進(jìn)。
試驗結(jié)果如圖2所示，表明聚合物增強泡沫粘度對泡沫質(zhì)量的敏感性大大低于普通泡沫。此外，在任一給定泡沫質(zhì)量下，聚合物增強泡沫的有效粘度大大高于普通泡沫。
實施例4將完備的聚合物增強泡沫樣品注入填砂模型，測定泡沫流動的臨界壓力梯度。該模型長30cm，滲透率140達(dá)西。測定的泡沫流動的臨界壓力梯度范圍在1.34-1.56kPa/cm之間。氣體錐進(jìn)期間預(yù)計的氣流壓力梯度往往小于1.34kPa/cm，因而聚合物增強泡沫可充分有效地阻止因氣體錐進(jìn)機制驅(qū)動而產(chǎn)氣。
實施例5兩個獨立的填砂模型注入試驗在室溫下進(jìn)行，先注入0.2孔隙體積配制完備的聚合物增強泡沫樣品，隨后注入0.8孔隙體積的鹽水。第一次注入試驗中，注泡沫前用鹽水沖洗模型，該模型開始以100%的鹽水飽和。第二次試驗中，用原油飽和的鹽水沖洗，然后在注泡沫之前注入鹽水，使模型成殘余油(Sor)狀態(tài)。證明有原油存在時聚合物增強泡沫的穩(wěn)定性。
填砂模型的滲透率為150達(dá)西，長6.1m，直徑0.46cm。對該模型施加恒壓差680kPa。泡沫由N2和例4的合成注入鹽水配制而成，鹽水含C14-16α-烯烴磺酸鹽表面活性劑和部分水解的聚丙烯酰胺，其濃度分別為2000ppm和7000ppm，部分水解的聚丙烯酰胺分子量為11，000，000，30%水解。第一次試驗中，泡沫幾乎完全通過模型后，泡沫的視粘度為43cp，而在第二次試驗中，幾乎全部通過模型后，泡沫的視粘度為50cp。這些結(jié)果說明，聚合物增強泡沫的性質(zhì)比較不受原油的影響。因此，聚合物增強泡沫在有原油存在時能很好地起作用。
上面描述和說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，應(yīng)認(rèn)識到如已提出的及其它等替代方案和改進(jìn)方案，也屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種降低氣體向地下地層的液態(tài)烴生產(chǎn)井錐進(jìn)的工藝方法，其中所述的井眼鉆入所述的地層的液態(tài)烴產(chǎn)層，該地層與上覆的氣頂流體連通，工藝方法包括把聚合物增強泡沫置入所述的氣頂與井眼之間的氣體流動通道內(nèi)，其中所說的泡沫含有基本上未交聯(lián)的聚合物、表面活性劑、水溶劑、和發(fā)泡氣體，這種泡沫基本上可封堵氣頂氣經(jīng)所述的流動通道進(jìn)入所述的井眼。
2.權(quán)利要求1的降低氣體錐進(jìn)的工藝方法，其中所述的泡沫具有的流動臨界壓力梯度大于氣體錐進(jìn)期間氣頂氣表現(xiàn)的氣體流動的壓力梯度。
3.權(quán)利要求1的降低氣體錐進(jìn)的工藝方法，它還包括預(yù)混合所述的聚合物、表面活性劑和溶劑，形成液相，并把這種液相在地面與所述的發(fā)泡氣體混合，配制成所述的泡沫;并把這種泡沫經(jīng)所述的生產(chǎn)井注入地層。
4.權(quán)利要求1的降低氣體錐進(jìn)的工藝方法，它還包括預(yù)混合所述的聚合物、表面活性劑和溶劑，形成液相;把這種液相和所述的發(fā)泡氣體一起注入所述的井眼，形成所述的泡沫;及把上述泡沫置入所述的地層中。
5.權(quán)利要求1的降低氣體錐進(jìn)的工藝方法，它還包括預(yù)混合上述聚合物、表面活性劑和溶劑，形成液相;通過前述井眼把上述液相和發(fā)泡氣體注入前述地層中;及把上述液相和發(fā)泡氣體置入前述地層中，形成上述泡沫。
6.權(quán)利要求5的降低氣體錐進(jìn)的工藝方法，其中將所述的液相和發(fā)泡氣體依次注入前述地層中。
7.權(quán)利要求5的降低氣體錐進(jìn)的工藝方法，其中將所述的液相和發(fā)泡氣體一同注入前述地層中。
8.權(quán)利要求1的降低氣體錐進(jìn)的工藝方法，它還包括預(yù)先混合所述的聚合物、表面活性劑和溶劑，形成液相;通過前述井眼把該液相注入到前述地層中;及把該液相與發(fā)泡氣體在前述地層內(nèi)混合，形成泡沫，其中所述的發(fā)泡氣體是經(jīng)過前述地層的氣頂氣。
9.降低氣體向地下地層液態(tài)烴生產(chǎn)井錐進(jìn)的工藝方法，其中所說的井眼鉆入與上覆氣頂流體連通的地層的液態(tài)烴產(chǎn)層，這種工藝方法包括配制聚合物增強泡沫，它包括基本上未交聯(lián)的聚合物、表面活性劑、水基溶劑和發(fā)泡氣體，預(yù)混合上述聚合物、表面活性劑和溶劑，形成液相，把上述液相與發(fā)泡氣體混合配制成上述泡沫;通過前述生產(chǎn)井把這種泡沫注入地層中，及把上述泡沫放置到前述井眼與氣頂間的氣體流動通道中，其中所述的泡沫基本上能封堵氣項氣體經(jīng)上述流動通道進(jìn)入井眼。
10.權(quán)利要求9中的降低氣體錐進(jìn)的工藝方法，其中所說的泡沫具有的流動臨界壓力梯度大于氣體錐進(jìn)期間氣頂氣產(chǎn)生的氣流壓力梯度。
11.降低氣體錐進(jìn)流入壓下地層的液態(tài)烴生產(chǎn)井的工藝方法，其中所說的井鉆穿與上覆氣頂流體連通的地層的液態(tài)烴產(chǎn)層，這種工藝方法包括預(yù)選混合基本上未交聯(lián)的聚合物、表面活性劑和水基溶劑，制成液相;把上述液相注入所述地層中;把上述地層中的液相與從氣頂流過地層的氣頂氣混合，形成聚合物增強泡沫;及把上述泡沫置于井眼與氣頂間的氣體流動通道中，其中所述的泡沫基本上能封堵氣頂氣通過流動通道進(jìn)入井眼。
12.權(quán)利要求11的降低氣體錐進(jìn)的工藝方法，其中所述的泡沫具有的流動臨界壓力梯度大于氣體錐進(jìn)過程中氣頂氣表現(xiàn)的氣體流動壓力梯度。
13.降低氣體錐進(jìn)進(jìn)入地下地層液態(tài)烴生產(chǎn)井的工藝方法，其中所說的井鉆穿與上覆氣頂流體連通的地下地層的液態(tài)烴產(chǎn)層，這種工藝方法包括把聚合物增強泡沫置入上述井眼與氣頂間的氣體流動通道中，其中所說的泡沫主要由基本上未交聯(lián)的聚合物、表面活性劑、水基溶劑和發(fā)泡氣體組成，這種泡沫基本上能封堵氣頂氣流經(jīng)上述流動通道進(jìn)入井眼。
14.權(quán)利要求13的降低氣體錐進(jìn)的工藝方法，其中所述的這種泡沫具有的流動臨界壓力梯度大于氣體錐進(jìn)過程中氣頂氣表現(xiàn)的氣體流動壓力梯度。
15.權(quán)利要求13的降低氣體錐進(jìn)的工藝方法，它還包括預(yù)先混合上述聚合物、表面活性劑和溶劑，形成液相，并把該液相與上述發(fā)泡氣體在地面混合，配制成上述泡沫;及把上述泡沫通過生產(chǎn)井注入地層。
16.權(quán)利要求13的降低氣體氣體錐進(jìn)的工藝方法，它還包括預(yù)先混合上述聚合物、表面活性劑和溶劑，形成液相;把上述液相和發(fā)泡氣體一同注入井眼，形成前述泡沫;及把上述泡沫置入地層中。
17.權(quán)利要求13的降低氣體錐進(jìn)的工藝方法，它還包括預(yù)先混合上述聚合物、表面活性劑和溶劑，形成液相;把上述液相和發(fā)泡氣體通過井眼注入地層中;及把上述液相和發(fā)泡氣體放置到地層中，形成上述泡沫。
18.權(quán)利要求17的降低氣體錐進(jìn)的方法，其中將所述的液相和發(fā)泡氣體依次注入地層中。
19.權(quán)利要求17的降低氣體錐進(jìn)的工藝方法，其中將所述的液相和發(fā)泡氣體共同注入地層中。
20.權(quán)利要求13的降低氣體錐進(jìn)的工藝方法，它還包括預(yù)先混合上述聚合物、表面活性劑和溶劑，形成液相;把上述液相通過井眼注入地層中;及在地層中，把上述液相與上述發(fā)泡氣體混合，形成前述泡沫，其中所說的發(fā)泡氣體是從氣頂流過地層的氣頂氣。
21.本文公開的所有發(fā)明。
全文摘要
本發(fā)明提供了降低氣體錐進(jìn)對液體烴進(jìn)入鉆入地下地層生產(chǎn)井的阻滯效應(yīng)的工藝方法，該地下地層具有一氣頂覆蓋在液態(tài)烴產(chǎn)層之上，并與之流體連通。含有聚合物、水基溶劑、表面活性劑和氣體的聚合物增強泡沫注入生產(chǎn)井和氣頂之間的可滲透氣體的異常帶或基質(zhì)巖中，借以有效地封堵氣頂氣向下流入生產(chǎn)井，并使希望得到的液態(tài)烴更容易地進(jìn)入生產(chǎn)井而采出。
文檔編號E21B43/32GK1090011SQ9312121
公開日1994年7月27日 申請日期1993年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月7日
發(fā)明者R·D·西丹斯克 申請人:馬拉索恩石油公司