一种向油层注入泡沫空气和富氧高温裂解热化学复合空气驱采油方法与流程

本发明涉及一种向油层注入泡沫空气和富氧高温裂解热化学复合空气驱采油技术，属采油工程领域。

背景技术：

泡沫流体应用于油田，在国内外已有40多年的历史，最初的泡沫驱为了防止因注气的粘度过低而导致发生过早气窜现象，只是简单地加油性剂水溶液进行处理，但在实践中由于常规泡沫稳定性较差，阻碍了它的推广应用，空气泡沫驱油技术是在常规泡沫驱和注空气驱的基础上发展起来的一项三次采油新技术，其主要原理是注空气时空气驱油发生低温氧化反应，产生尾气，形成多相混相气驱，空气泡沫复合驱技术除具有常规泡沫的驱油机理外，还有空气驱时的低温氧化效果，这项新技术集中了注空气驱和普通泡沫驱的双重优点，可显著提高油层波及体积的同时，也提高了已水洗的驱油效率，从而可大幅度提高采收率，理论上有较高研究价值在实践上有非常的指导价值，近年来越来越受到人们的重视。

现有泡沫流体的半衰期比较短，仅为48小时，且对采油井气窜封堵效果不好。本发明提供一种向油层注入泡沫空气和富氧高温裂解复合空气驱采油方法，解决了现有技术存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种向油层注入泡沫空气和富氧高温裂解复合空气驱采油方法，通过向油层中注入发泡剂产生泡沫，对底层进行暂堵，调剖改善地层波及体系，此为第一注入阶段；后续注入富氧混合气，进行对油层点火，此为第二阶段；后续注入空气驱油生产。

向油层注入泡沫空气和富氧高温裂解热化学复合空气驱采油方法，分三部分，一注入泡沫阶段，二注入富氧阶段，三后续空气驱，具体步骤如下：

1.注入泡沫阶段：将发泡剂与清水均匀混合制得泡沫溶液，混合过程必须避免发泡剂发泡，通过注气井将泡沫溶液注入地层中。泡沫溶液注入完毕后注入空气，在将泡沫溶液推入油层裂隙过程中泡沫开始发泡，对油层中的裂缝及孔道进行封堵；泡沫溶液的具体成分及所占水溶液中百分质量比为：磺酸盐二辛基琥珀酸酯磺酸钠3-4％和十二烷基苯磺酸钠4-6％、增稠剂6501椰子油脂肪酸二乙醇酰胺4-6％、螯合剂硅酸钠1-2％、牺牲剂羟基丁二酸1-3％、醇类乙二醇1-2％、余量为清水。

2.注入富氧阶段：注入泡沫结束后，通过氮气分离机分离出氧气质量百分比含量为50-70％和氮气质量百分比含量为50-30％的富氧混合气，使原油发生快速裂解反应，释放大量热量，完成油层的自燃点火程序。

通过注泡沫改善地层波及体积，使注富氧时优先进入小孔道，并且在小孔道中进行自然点火，而继后泡沫失效后，空气进入大孔道，进行自燃点火，改变大孔道及裂缝性质，实现对可能窜气通道的封堵。

注富氧的优势，能增加点火成功率，由于进入小孔道，富氧能更成功的点燃小孔道。

3.在完成点火程序后，从生产井注入空气，进行后续空气驱工作。紧密观察生产井尾气状况，如发现尾气流量异常增大及套管压力持续升高的情况，重复注入泡沫阶段及注入富氧阶段工作。

优选的，泡沫溶液的具体成分及所占水溶液中百分质量比为：磺酸盐二辛基琥珀酸酯磺酸钠3.2-3.8％和十二烷基苯磺酸钠4.5-5.5％、增稠剂6501椰子油脂肪酸二乙醇酰胺4.5-5.5％、螯合剂硅酸钠1.2-1.9％、牺牲剂羟基丁二酸1.5-2.6％、醇类乙二醇1.2-1.8％、余量为清水。

更优选的，泡沫溶液的具体成分及所占水溶液中百分质量比为：磺酸盐二辛基琥珀酸酯磺酸钠3.4-3.6％和十二烷基苯磺酸钠4.8-5.3％、增稠剂6501椰子油脂肪酸二乙醇酰胺4.8-5.3％、螯合剂硅酸钠1.4-1.6％、牺牲剂羟基丁二酸1.8-2.3％、醇类乙二醇1.4-1.6％、余量为清水。

优选的，富氧混合气中氧气质量百分比含量为60％和氮气质量百分比含量为40％。

在地层中，二辛基琥珀酸酯磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠的分子结构对于油水界面张力有很大的影响，具有较强降低界面张力的能力，而两种表面活性剂的复配可以有效降低其在油层岩石中的吸附性。

增稠剂6501(椰子油脂肪酸二乙醇酰胺)为非离子表面活性剂，在阴离子表面活性剂与之配伍增稠效果特别明显，并能与多种表面活性剂配伍，水中形成一种不透明的雾状溶液，对原油具有一定的渗透、乳化、分散作用。

螯合剂硅酸钠作用原理为，地层中，硅酸钠可以优先吸附在活性位上(黏土正中核的棱角边上)，代替表面活性剂被吸附，并且对多价金属阳离子(Ca²⁺、Mg²⁺等)起到螯合作用。

牺牲剂羟基丁二酸的作用原理为，地层中黏土矿物具有选择性吸附的特性，加入吸附性强的有机质，使其阴离子型表面活性剂竞争吸附位置，有机质首先被吸附于岩石矿物上成为牺牲剂，从而减少表面活性剂的吸附损失。

醇类乙二醇的醇类作用原理为，在泡沫溶剂中加入低级醇可以降低表面活性剂的损失量。

在地层中泡沫起到以下作用：

起到洗油作用：由于泡沫中含有表活剂成分，可以有效溶解地层原油中的轻质分，降低界面张力，改变润湿角，起到一定的驱油作用。

泡沫起到调剖的作用：泡沫注入裂缝及孔道后，将大孔道封堵为小孔道，可以有效控制裂解带前进速度及方向，防止气窜现象发生，造成裂解带不均匀前进及大孔道方向不裂解的现象，并配合后续注入气体进入原本难以进入的小孔道，起到提高波及体积的目的。

本发明相对于现有技术其优点在于：

泡沫能够堵住大孔道，堵水而不堵油，封堵高渗孔道，泡沫与空气交替注入能有效防止气窜，并可达到调驱目的，可较好驱替残余油，实现连通注水未波及区域，提高原油驱替和波及效率。

泡沫能降低水和气的相对渗透率，增加裂缝油藏及高渗层及非均质油藏的气驱采收率，同时，发泡剂本身是活性较强的阴离子表面活性剂，能较大幅度的降低油水界面张力，改善岩石表面的润湿性，提高注入剂洗油效率，从而达到提高采收率的目的。

空气泡沫驱综合了注气、泡沫两种驱替作用，充分发挥泡沫驱和空气驱两种技术的优点，更高效提高波及系数和洗油效率。可以有效控制裂解带前进速度及方向，防止气窜现象发生，造成裂解带不均匀前进及大孔道方向不裂解的现象，并配合后续注入气体进入原本难以进入的小孔道，起到提高波及体积的目的。

本发明的富氧混合气中氧气的质量百分比为50-70％，在此高浓度氧气作用下，可以快速启动油藏裂解温度，裂解温度高，采油速度高，反应周期短。

采用本案中特定磺酸盐、增稠剂、螯合剂、牺牲剂及醇类之间的相互作用，使得发泡剂的半衰期可延长至240小时，明显高于现有技术的半衰期48小时。

附图说明

图1油层注入泡沫示意图。

图2注入富氧示意图。

图3前期裂解示意图。

图4后期裂解示意图。

1小孔道；2.岩层；3.泡沫；4.大孔道；5.富氧空气；6.裂解反应带。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

向油层注入泡沫空气和富氧高温裂解复合空气驱采油方法，分三部分，一注入泡沫阶段，二注入富氧阶段，三后续空气驱。具体步骤如下：

1.注入泡沫阶段：将发泡剂与清水均匀混合制得泡沫溶液，混合过程必须避免发泡剂发泡，通过注气井将泡沫溶液注入地层中。泡沫溶液注入完毕后注入空气，在将泡沫溶液推入油层裂隙过程中泡沫开始发泡，对油层中的裂缝及孔道进行封堵。泡沫溶液的具体成分及所占水溶液中百分质量比为：磺酸盐二辛基琥珀酸酯磺酸钠3-4％和十二烷基苯磺酸钠4-6％、增稠剂6501(椰子油脂肪酸二乙醇酰胺)4-6％、螯合剂硅酸钠1-2％、牺牲剂羟基丁二酸1-3％、醇类乙二醇1-2％、余量为清水。

2.注入富氧阶段：注入泡沫结束后，通过氮气分离机分离出氧气质量百分比含量为50-70％和氮气质量百分比含量为50-30％的富氧混合气，使原油发生快速裂解反应，释放大量热量，完成油层的自燃点火程序。

通过注泡沫改善地层波及体积，使注富氧时优先进入小孔道，并且在小孔道中进行自然点火，而继泡沫失效后，空气进入大孔道，进行自燃点火，改变大孔道及裂缝性质，实现对可能窜气通道的封堵。

注富氧的优势，能增加点火成功率，由于进入小孔道，富氧能更成功的点燃小孔道。

3.在完成上述两个阶段后，从生产井注入空气，进行后续空气驱工作。紧密观察生产井尾气状况，如发现尾气流量异常增大及套管压力持续升高的情况，重复注入泡沫阶段及注入富氧阶段工作。

实施例1

向油层注入泡沫空气和富氧高温裂解复合空气驱采油方法：

1.注入泡沫阶段：将发泡剂与清水均匀混合制得泡沫溶液，混合过程必须避免发泡剂发泡，通过注气井将泡沫溶液注入地层中。泡沫溶液注入完毕后注入空气，在将泡沫溶液推入油层裂隙过程中泡沫开始发泡，对油层中的裂缝及孔道进行封堵。泡沫溶液的具体成分及所占水溶液中百分质量比为：磺酸盐二辛基琥珀酸酯磺酸钠3.5％和十二烷基苯磺酸钠5％、增稠剂6501(椰子油脂肪酸二乙醇酰胺)5％、螯合剂硅酸钠1.5％、牺牲剂羟基丁二酸2％、醇类乙二醇1.5％、余量为清水。

2.注入富氧阶段：注入泡沫结束后，通过氮气分离机分离出氧气质量百分比含量为60％和氮气质量百分比含量为40％的富氧混合气，使原油发生快速裂解反应，释放大量热量，完成油层的自燃点火程序。

3.在完成上述两个阶段后，从生产井注入空气，进行后续空气驱工作。紧密观察生产井尾气状况，如发现尾气流量异常增大及套管压力持续升高的情况，重复注入泡沫阶段及注入富氧阶段工作。

实施例2

跟实施例1相比，不同在于步骤1中泡沫溶液的具体成分及所占水溶液中百分质量比为：磺酸盐二辛基琥珀酸酯磺酸钠3.2％和十二烷基苯磺酸钠4.5％、增稠剂6501(椰子油脂肪酸二乙醇酰胺)4.5％、螯合剂硅酸钠1.2％、牺牲剂羟基丁二酸1.5％、醇类乙二醇1.2％、余量为清水。

实施例3

跟实施例1相比，不同在于步骤1中泡沫溶液的具体成分及所占水溶液中百分质量比为：磺酸盐二辛基琥珀酸酯磺酸钠3.8％和十二烷基苯磺酸钠5.5％、增稠剂6501(椰子油脂肪酸二乙醇酰胺)5.6％、螯合剂硅酸钠1.9％、牺牲剂羟基丁二酸2.6％、醇类乙二醇1.8％、余量为清水。

实施例4

跟实施例1相比，不同在于步骤2中的富氧混合气中氧气质量百分比含量为50％和氮气质量百分比含量为50％。

实施例5

跟实施例1相比，不同在于步骤2中的富氧混合气中氧气质量百分比含量为70％和氮气质量百分比含量为30％。