高效泡沫发生器的研制与应用.pdf

石油天然气学报 ( 江汉石 油学 院学报)2 0 1 3 年 3 月 第3 5 卷 第3 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y( J J P I )Ma r 2 0 1 3 V o 1 3 5 N o 3 高效泡沫发 生器 的研 制与应用 李兵 泉 ，武 萍妹 ，王伟 ，李新华 ( 中石化河南油田分 公司 第一采 油厂， 河南南阳4 7 4 7 8 0 ) 摘要为 了更好地应用泡沫调 剖技 术，研 究分析 了地面发泡 工艺流程，设计 出 了高效泡沫发 生器 。应用 结果表明，高效泡沫发生器具有 耐高压、耐腐蚀 ，能够连续 制备优质 泡沫的特 点，可用于各种 复杂 条件 下 的 施 工 作 业 。 关键词地 面发泡 ；泡沫发生器；连 续稳定 泡沫 中图分类号 F E 3 5 8 3 文献标志码B 文章编号1 0 0 0 9 7 5 2 ( 2 0 1 3 )0 3 0 3 2 2 0 2 油田进入高含水开发后期，平面上非均质性 日益严重，往往需要通过调剖来加以改善 。目前河南油 田第 一采 油厂 主要采 用氮气 泡沫 调剖技 术 ，并采 取地下 发泡 的方 式交替 注入 氮气 与发泡剂 ，让 其在地 层 中产 生泡 沫 以达 到稳 油控 水 的效 果 。然而该 发泡 方式 存在作 业周期 长 ，投入 成本 高 以及 产生 的泡沫 不均 匀等缺点，影响最终调剖堵水效果 。为此，研制高效泡沫发生器 ，将地层发泡方式更改为地面发泡方 式 ，这样可以产生连续稳定的高性能泡沫 ，以便有效地克服上述缺点 ，真正发挥泡沫调剖 “ 堵水不堵 油 ，堵大不堵小”的优势I- ，提高措施效果 。 1 技术分析 1 1 地面 发泡 工艺流 程 为 了 有 效 缩 短 作 业 时 间 ，提 高 氮 气 设 备 利 用 率 ，降 低 投 入 成 本 ，将 地 下 发 泡方式 改 为 地 面 发 泡 方 式 ， 即把 制 氮 车 分离 的 氮 气 通 过 增 压 设 备 增 压 后 ，与 发 泡剂 同 时 注 入 泡 沫 发 生 器 并 经 过 充 分 混 合 ，产生 连 续 稳 定 的 高 性 能 泡 沫 后 再 注 入井 底 。相关 工艺 流程如 图 1 所 示 。 为产 生 连 续 稳 定 的 高 性 能 泡 沫 ，结 合 现场 作 业 实 际 情 况 ，泡 沫 发 生 器 应 具 有 以下 特 点 ： 高 压 氮 气 和 发 泡 剂 能 同 时进入 泡 沫 发 生 器 并 充 分 均 匀 混 合 ，产 图 1 地面发泡 方式调剖工艺流程 生连续稳 定 泡沫 ；该 泡沫 发生器 能在一 定范 围 内调 节泡 沫密 度 ； 该泡沫 发 生器能在 一定 高压下 长时 间安全 稳定 运行 。 1 2工具 结构及 工作 原理 高效 泡沫发 生器 结构如 图 2 所 示 。 高效泡沫发生器的工作原理是 ：注汽管接头与制氮车组直接相连，高压氮气流经注汽管接头通过配 气管上的出气孔进入混合腔 ，液体从泡沫配液管切向流人 ，进气管和配液管垂直安装 ，使液体在混合腔 内形成 旋 流 ，能更 好地 与气 体充分 混合 ；气 液初 步混合 后流经 喷 嘴 ，喷 嘴为 喇叭 口型 ，混 合液经 过喷 嘴 收稿 日期2 0 l 3 一O 3 一O 4 作者简介李兵泉 ( 1 9 6 5 一 ) ，男 ，1 9 9 4 年 重庆石油学校毕业 ，工程 师 ，现从事采油工程研 究工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 5卷第 3期 李兵泉 等 ：高效泡沫发生器 的研制与应 用 4 7 8 1 上接头；2 泡沫配气管；3 _ 夕 管；4 泡沫喷嘴： 5 - 左旋叶轮搅拌组： 6 - 叶轮混合室；7 混合栅； 8 右旋叶轮搅拌组；9 - 档板；1 0 出气管接头；l 1 一 泡沫配液管 图 2高效泡沫发生器结构 示意图 得 到压 缩 和膨胀 ，增 强 了气 、液两 相 充分 混合 的效 果 ，左右 旋 叶轮每个 叶轮上 部都设 有一 汇合 块 ，可改 变液体原有 的运动轨迹 ，混合栅为网格状不锈钢制作，主要起到切割泡沫和混合作用，混合液在进入左 右 方 向相反 的搅 拌机 构 和混合 栅后 ，不断地 被 正反方 向高速 割 ，最 终形 成均匀 稳定 致密 的泡 沫流 体 。 2 主要技术参数 根 据泡 沫形 成所 消耗 的功分 析嘲 ，理想 条件 下 r 7 - - R 1 1 8 ( 其 中 ， r 为 泡沫直 径 ， mm； R为孔 眼 直径 ， m m ) ， 一 般 孔 眼 直 径 取 R 一 1 5 1 6 m m 。 一 击 丽 ( 3 5 P ， 为 孔 眼 目 数 ； 为 注 入 压 力 ， M P a ； Q 为 气体流量 ， m。 mi n ) 。 设计工作压 力 1 0 2 0 MP a ，最 高承 压可 达 3 0 MP a ；气 体 流量 5 2 5 m。 mi n ，液体 流量 0 1 0 5 m。 rai n ；泡 沫密 度在 0 0 5 O 1 O g c m。 范 围内可 调 。 3 现场应用情况 高效 泡 沫发 生器研 制 成功 并室 内试 验合 格后 ，2 0 1 1 年 1 1 月 在河 南油 田第 一采 油厂下 T 7 2 3 7水 井 上应 用 ，在 2 0 MP a 压 力下 工作 1 个 多月 ，共 计 注入 氮气 1 9 5 1 0 m。 、液 体 1 3 6 6 m。 ，泡 沫密 度 控制 在 0 3 5 0 5 5 g c m。 ，平均密度 0 4 7 4 g c m。 。调剖结束后对应受效井下 T7 2 3 3井从平均 日产油 3 1 t 升至 6 6 t ，峰值达到 1 3 2 t ，有效期达 8个月 ，总计增油 1 6 0 7 t ，调剖效果明显 ，取得了显著的经济效益。 4 结论 与认识 1 )泡沫发生器的研制成功 ，使得现有的氮气泡沫调剖多了一种工艺选择 ，能够实现地面发泡，使 得气液能够同时注入 ，缩短了作业时间，提高了设备使用效率 ，降低了作业成本 。 2 )设计的泡沫发生器具有结构简单 ，耐高压 、耐腐蚀 ，能够连续制备泡沫等优点 ，可用于各种复 杂条 件下 的施 工作 业 。 3 )该 泡 沫发 生器 不仅 可 以用 于制备 氮气 泡 沫 ，而且 凡 是需 要 有 效均 匀 混 合制 剂 的 制备 ，均 可 使 用 该 设 备 。 参考文献 1 李勇，李兆敏，陈国明，等 海上油田氮气泡沫注入系统的研制与应用 J J中国石油大学学报 ( 自然科学版) ，2 0 0 8 ，3 5( 5 ) ： 8 3 8 6 E 2 3万邦烈 ，李继志 石油矿场水和 j 机械 E M3北京 ：石油工业 出版社 ，1 9 9 0 编辑 萧雨 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m