Дослідження здатності та стійкості рухомості азотної піни при високій температурі та
Анотація
Вступ
Придонне водосховище постраждало від забору/гребіння води внаслідок неоднорідності пластів, що призвело до різкого зростання обрізу води, навіть відмови від свердловини. Існує безліч хімічних методів блокування каналу повстання донних вод, таких як полімер, азотна піна та азот (Pang et al. 2008, 2010; Chan 1988; Zaitoun and Pichery 2001), з яких азотна піна може зіграти важливу роль в технології противодного конінгу/гребінця (AWCT) через її унікальні властивості (Li et al. 2010; Schramm 1994; Simjoo and Zitha 2013; Sun et al. 2015).
Піна, яка вважається вражаючим агентом контролю водного профілю, безпосередньо не змінює криву відносної проникності води або в’язкості води (Bernard and Jacobs 1965; Lawson and Reisberg 1980; de Vries and Wit 1990). Піна може впливати k rw опосередковано через більш високе насичення газу та зменшення насичення водою (Aarra et al., 2014). Піна може значно зменшити рухливість газу в пористих середовищах двома способами: зменшити відносну проникність газу та збільшити видиму в’язкість газу (Falls et al. 1988). Ефект зменшення відносної проникності газу обумовлений великим ефективним насиченням уловлюваного газу, створюваним піною. Перетягування струменевих ламелей уздовж стінок пор призводить до додаткового опору потоку піноутворюючих бульбашок порівняно з безпінним газом (Hirasaki and Lawson 1985).
Занг виявив, що коефіцієнт опору піни залежить від таких параметрів, як співвідношення газ/рідина, насиченість коннантною водою та концентрація ПАР (Zang et al. 2015); однак стабільність піни не досліджували через кілька днів старіння. Крім того, попередні дослідження досліджували проточну характеристику піни діоксиду вуглецю в деяких низькопроникних сердечниках при температурі понад 110 ° C (Mclendon et al. 2014; Steinsbø et al. 2015); однак властивості інших видів пінопласту не були охоплені в таких експериментальних умовах. Крім того, попереднє розслідування ледь зосереджувалося на стабільності здатності пінопласту контролювати рухливість; щонайбільше піноутворюючий розчин тестували на його піноутворюючу здатність, таку як об’єм піноутворення та наполовину дренаж після декількох днів витримки в заданих експериментальних умовах.
Метою даної роботи є популяризація діапазону застосування азотної піни при високій температурі та високій солоності шляхом перевірки здатності контролю рухливості. Більше того, стабільність здатності пінопласту контролювати рухливість можна було б спостерігати за допомогою свого роду нового методу, отримуючи новий погляд на цю характеристику піни. Цей розділ продовжує опис експериментальної частини, презентацію та обговорення результатів, а потім роблять основні висновки.
Апарат і процедура
Матеріали
Зразок нафти відбирали з Північно-західного нафтового родовища, Китай. Його в'язкість становить 2,5 сП при 113 ° С, солоність пластового розсолу становить 212 813 мг/л, у якому концентрація іонів кальцію і магнію перевищує 1,28 × 10 4 мг/л, а температура пласта становить 113 ° С, а пластовий тиск 420 бар. Якщо не вказано інше, всі випробування проводили при 113 ° C, і використовувану воду синтезували, як показують дані аналізу реальної пластової води, як показано в таблиці 1. Піноутворювач, який був синтезований та оптимізований в лабораторії, був названий NS у цій роботі. Протягом усього процесу вагова концентрація NS становила 0,2%. Азот використовувався як газова фаза у всіх тестах піни.
Для проведення експериментів діаметром 2,5 ± 0,1 см і довжиною 30,1 ± 0,1 см застосовували штучні ядра пісковика, які пресували кварцовим порошком під відповідною температурою та тиском. Насос ISCO, вироблений Teledyne Co., США, був розроблений для проштовхування рідини в сердечники. Тримач серцевини з нержавіючої сталі, який був точно оснащений сердечниками, проводився цілим процесом, який складається з впорскування води, впорскування піни, розширеного впорскування води в теплову піч (надано Jiangsu Haian Petroleum Apparat Co. Ltd., Китай) . Потік азоту регулювався регулятором масового потоку газу, що постачається компанією Bronkhorst High-Tech Co., Нідерланди.
Експериментальні процедури
Крім того, вимірювали проникність ядра в присутності пластового розсолу; потім розсольну воду впорскували в ядра для отримання основного перепаду тиску.
По-друге, різні види азотної піни, утворені відповідно до різних експериментальних вимог, вводили в серцевину до тих пір, поки перепад тиску між входом і виходом ядра не був стабільним. По-третє, два клапани тримача сердечника були закриті, залишалися в нагрітій печі, поки не досягли заданої тривалості, після чого вводили розсол, який впорскували, доки перепад тиску не коливався в прийнятому обсязі.
Піноутворюючий розчин та азот вводили спільно в ядра, які проводили горизонтально та виконували при 113 ° C. І розсольну воду, і піну вводили зі швидкістю 0,5 мл/хв. Повна схема експериментального апарату показана на рис. 1.
Схема експериментального апарату для впорскування азотної піни, 1 резервуар для азоту, 2 контролер маси газу, 3 генератор піни, 4 тримач сердечника, 5 клапан зворотного тиску, 6 ручний підсилювальний насос, 7 атмосферний клапан, 8 вироблена система дозування рідини, 9 Насос ISCO, 10 змодельована вода, 11 піноутворюючий розчин, 12 олія, 13 піч для опалення
Результати і обговорення
Дослідження здатності контролю мобільності
Для кількісної оцінки здатності азотного пінопласту контролювати рухливість - коефіцієнт опору F R, який визначали як коефіцієнт перепаду тиску в пінопласті та розсолі, часто застосовували. Було проведено одинадцять серій експериментів з ін’єкцією азотної піни, результати яких узагальнені в таблиці 2. В рамках цих випробувань досліджували вплив співвідношення газ-рідина, швидкість впорскування та проникність на здатність азотної піни контролювати рухливість в експериментальних умовах.
Вплив співвідношення газ-рідина на здатність піни керувати рухливістю
З метою оцінки співвідношення газу та рідини (GLR) щодо здатності контролювати рухливість піни було проведено три випробування (пробіг 1–3) шляхом впорскування піни з різним GLR. Для всіх трьох циклів, підтримуючи хімічну формулу постійною (0,2 мас.% НС), була проведена серія експериментів шляхом поступового збільшення GLR з 1: 1–3: 1. Криві F R та різні GLR для трьох випробувань на впорскування піни наведені на рис. 2.
Коефіцієнт опору криві з три випробування співвідношення газ-рідина (серія 1 – серія 3)
Перевіряючи профіль трьох кривих, вони відрізняються одна від одної: Крива GLR 2: 1 піднімається швидше, ніж інші дві криві; крім того, він отримує найбільш значний підйом і в кінці коливається близько 95, що перевищує набагато більше, ніж на кривих GLR 1: 1 і GLR 3: 1, одночасно, під час стабілізації, крива GLR 3: 1 падає іноді.
Причину такого результату можна пояснити наступним чином: За умови додавання помірного об'єму азоту на основі стабілізації кількості піноутворювача (від 1: 1 до 2: 1) об'єм і кількість піни збільшуватимуться, викликаючи покращення стійкості піни та здатності контролювати рухливість. Тим не менше, якщо додати більше азоту (від 2: 1 до 3: 1), піна буде розширюватися, спричиняючи розрідження пінопластової плівки та ослаблення стійкості піни; що ще гірше, азот може пробитися і утворити воронки на F R крива.