泡沫驅油提高采收率技術研究

摘 要：泡沫驅油作為繼水驅、化學驅之后新的驅油方式，以獨特的優勢越來越得到人們的重視，是油田提高采收率的又一個重要途徑。本文簡要敘述了泡沫驅油的基本驅油機理，分析了空氣泡沫驅、氮氣泡沫驅各自特點，對不同類型泡沫驅油在油田的應用情況做了簡單的介紹。分析了泡沫驅油的優缺點，對存在的問題做了闡述，并提出了泡沫驅油的未來發展方向。

關鍵詞：泡沫驅；空氣；氮氣；提高采收率

隨著國內石油需求量越來越大，國內油田的產量早已滿足不了市場的需求。據統計，我國大約60%的石油都需要依賴于進口，這嚴重制約著我國的經濟發展。我國很多大油田都面臨著優質三采資源匱乏，含水率持續上升的問題。泡沫驅油以其自身良好的封堵性和對油水的選擇性，是一項應用前景很好的三次采油方式。

1 泡沫驅油機理

泡沫同時具有擴大波及體積和提高驅油效率的能力。泡沫驅是利用各種氣體（空氣、氮氣、二氧化碳等）與泡沫劑混合形成泡沫，然后利用泡沫自身的特點驅替原油的驅替方法，泡沫具有選擇性封堵、堵高不堵低、堵水不堵油的特點。泡沫的這些特點使泡沫驅油技術在油田開發中擁有廣闊的應用前景。

1）擴大波及體積機理：①調整吸水剖面作用；②泡沫的選擇性封堵作用；③空氣超覆作用；

2）提高驅油效率機理：①泡沫劑降低油水界面張力作用；②乳化、攜帶作用；③改變巖石潤濕性作用。

2 不同氣體泡沫驅研究概況

2.1 空氣泡沫驅油技術是一種以空氣作為驅替介質的驅油方法

空氣來源廣成本低，安全性能好，對環境沒有污染，增油效果顯著，所以空氣泡沫驅的應用非常廣泛。空氣泡沫驅的一個重要原理就是低溫氧化反應，當空氣被注入到地層，空氣中的氧氣與油層中的烴類化合物發生氧化反應，能夠使烴類物分子的部分不穩定鍵斷裂，氧氣促使鍵裂解的過程中會產生大量的熱量，促使原油發生自燃，形成高溫火驅過程。除此之外，燃燒產生的大量二氧化碳和空氣中剩下的氮氣會形成氣驅，維持油層壓力，增強驅油效果。2015年欒春芳[1]通過研究空氣泡沫驅油技術在低滲透油藏中的應用，發現當空氣泡沫驅在高滲層的剩余油飽和度低于20%時，驅油效率由水驅階段的8.33% 升高至50.55%，礦場試驗井組含水率和日產液量下降，日產油量明顯增長，增油效果非常明顯。

2.2 氮氣泡沫驅油技術是一種以氮氣作為驅替介質的驅油方法

氮氣具有氣源廣，腐蝕輕，價格低，密度小，視粘度高等特點。氮氣泡沫驅具有堵大不堵小、堵水不堵油、上浮作用、彈性膨脹等作用。與單純氣驅相比，氮氣泡沫驅油可以有效的延長氣體突破時間，減輕氣竄對驅油的不利影響，可以有選擇地封堵高滲層， 對于非均質性嚴重，高含水等油藏有非常好的驅油效果。2015年劉勇[2]等通過低界面張力氮氣泡沫驅提高采收率實驗發現，提高水驅采收率方法提高采收率高低次序是泡沫驅>二元復合驅>低度交聯聚合物驅> 聚合物驅，氮氣泡沫驅提高采收率達11.36%，再一次驗證了泡沫驅在提高采收率上的獨特優勢。

除了應用較廣泛的空氣泡沫驅和氮氣泡沫驅之外，二氧化碳泡沫驅技術發展在近幾年發展迅速，但由于國內二氧化碳氣源少的緣故，在各大油田的應用受到限制。天然氣泡沫驅可以有效地提高采收率，但存在著成本高、安全隱患大等問題，在油田的應用較少。

3 泡沫驅油存在的問題

3.1 泡沫的穩定性能亟待加強

泡沫的穩定性好壞是影響泡沫驅驅油效果的重要因素之一，泡沫穩定性能差會導致泡沫體系在地層的運移過程中發生破裂，驅替有效時間短、距離短，驅油效果受到限制。泡沫復合驅在一定程度上增強了泡沫的穩定性，提高了采收率，但聚合物和堿的加入同時引出了很多問題，加入聚合物后，導致注入壓力大、注入困難的問題，在低滲透油藏中應用受到影響，在高礦化度、高溫油藏也難以實施。加入堿后，會嚴重腐蝕井筒和設備，導致產出液乳化嚴重，影響油井產能。同時聚合物和堿的加入也增加了成本。所以泡沫復合驅并不是解決泡沫穩定性差的最佳方式，新型起泡劑和穩泡劑的研究和應用才是解決此問題的有效方法，這需要在化學劑合成領域做出突破。

3.2 泡沫驅井場應用問題

泡沫驅在實際應用中也會出現很多問題。沒有形成一套合理的施工參數，諸如合理的注氣速度、注入方式、段塞大小、表面活性劑濃度等。氣體中含的氧氣在地層中的氧化反應需要得到有效的監控，合理控制氧氣含量和注氣速度，才能保障現場的安全。

3.3 表面活性劑的吸附滯留

在驅替過程中，表面活性劑在巖石表面的的吸附滯留會影響表面活性劑的濃度，影響泡沫數量和泡沫的穩定性能，嚴重影響了驅油效果，表面活性劑的大量吸附也增加了驅油成本。研制低吸附、起泡性能好的泡沫劑是研究的重要內容。

4 發展方向

（1）新型起泡劑和穩泡劑的研制。研制生成氣泡量大、氣泡穩定性好、低界面張力、在巖石表面吸附滯留量小的起泡劑是泡沫驅最重要的研究內容，同時也要考慮起泡劑和穩泡劑的配伍性，它們與地層水的配伍性等。

（2）自生泡沫驅油。自生泡沫體系結合了表面活性劑、泡沫及聚合物的多種優勢，比單一泡沫體系具有更大的優越性，起到了協同增效的作用，施工簡單，容易操作。

（3）通過室內試驗和現場施工，逐步形成一套合理高效的生產標準。更加合理高效的利用現有技術提高最終采收率。

5 結論

泡沫驅油作為繼水驅、化學驅之后新的驅油方式，可以提高地層壓力，又能有效避免水竄和氣竄問題，同時具有選擇性封堵特性，可以很好地擴大波及體積和驅油效率，從而提高單井產油量。雖然泡沫驅還有許多問題存在，但通過對關鍵技術的突破，新型化學藥劑的合成，注氣成本的降低，必將成為一類提高采收率的重要方法。

目前我國的泡沫驅水平有待提高，在礦場的應用十分有限，這需要針對我國油田的油藏特征，開發出一套與之匹配的泡沫驅技術，早日實現該技術的大規模應用，從而緩解我國石油緊缺的現狀。

參考文獻：

[1]欒春芳.空氣泡沫驅油技術在低滲透油藏中的應用研究[J].石油化工高等學校學報，2015（6）：5154.

[2]劉勇，唐善法，等.低界面張力氮氣泡沫驅提高采收率實驗[J].油田化學，2015（8）：520524.

作者簡介：張作安（1989），男，漢族，山東日照人，碩士，研究方向：油氣田開發工程。