泡沫驱油提高采收率技术研究

摘 要：泡沫驱油作为继水驱、化学驱之后新的驱油方式，以独特的优势越来越得到人们的重视，是油田提高采收率的又一个重要途径。本文简要叙述了泡沫驱油的基本驱油机理，分析了空气泡沫驱、氮气泡沫驱各自特点，对不同类型泡沫驱油在油田的应用情况做了简单的介绍。分析了泡沫驱油的优缺点，对存在的问题做了阐述，并提出了泡沫驱油的未来发展方向。

关键词：泡沫驱；空气；氮气；提高采收率

随着国内石油需求量越来越大，国内油田的产量早已满足不了市场的需求。据统计，我国大约60%的石油都需要依赖于进口，这严重制约着我国的经济发展。我国很多大油田都面临着优质三采资源匮乏，含水率持续上升的问题。泡沫驱油以其自身良好的封堵性和对油水的选择性，是一项应用前景很好的三次采油方式。

1 泡沫驱油机理

泡沫同时具有扩大波及体积和提高驱油效率的能力。泡沫驱是利用各种气体（空气、氮气、二氧化碳等）与泡沫剂混合形成泡沫，然后利用泡沫自身的特点驱替原油的驱替方法，泡沫具有选择性封堵、堵高不堵低、堵水不堵油的特点。泡沫的这些特点使泡沫驱油技术在油田开发中拥有广阔的应用前景。

1）扩大波及体积机理：①调整吸水剖面作用；②泡沫的选择性封堵作用；③空气超覆作用；

2）提高驱油效率机理：①泡沫剂降低油水界面张力作用；②乳化、携带作用；③改变岩石润湿性作用。

2 不同气体泡沫驱研究概况

2.1 空气泡沫驱油技术是一种以空气作为驱替介质的驱油方法

空气来源广成本低，安全性能好，对环境没有污染，增油效果显著，所以空气泡沫驱的应用非常广泛。空气泡沫驱的一个重要原理就是低温氧化反应，当空气被注入到地层，空气中的氧气与油层中的烴类化合物发生氧化反应，能够使烃类物分子的部分不稳定键断裂，氧气促使键裂解的过程中会产生大量的热量，促使原油发生自燃，形成高温火驱过程。除此之外，燃烧产生的大量二氧化碳和空气中剩下的氮气会形成气驱，维持油层压力，增强驱油效果。2015年栾春芳[1]通过研究空气泡沫驱油技术在低渗透油藏中的应用，发现当空气泡沫驱在高渗层的剩余油饱和度低于20%时，驱油效率由水驱阶段的8.33% 升高至50.55%，矿场试验井组含水率和日产液量下降，日产油量明显增长，增油效果非常明显。

2.2 氮气泡沫驱油技术是一种以氮气作为驱替介质的驱油方法

氮气具有气源广，腐蚀轻，价格低，密度小，视粘度高等特点。氮气泡沫驱具有堵大不堵小、堵水不堵油、上浮作用、弹性膨胀等作用。与单纯气驱相比，氮气泡沫驱油可以有效的延长气体突破时间，减轻气窜对驱油的不利影响，可以有选择地封堵高渗层， 对于非均质性严重，高含水等油藏有非常好的驱油效果。2015年刘勇[2]等通过低界面张力氮气泡沫驱提高采收率实验发现，提高水驱采收率方法提高采收率高低次序是泡沫驱>二元复合驱>低度交联聚合物驱> 聚合物驱，氮气泡沫驱提高采收率达11.36%，再一次验证了泡沫驱在提高采收率上的独特优势。

除了应用较广泛的空气泡沫驱和氮气泡沫驱之外，二氧化碳泡沫驱技术发展在近几年发展迅速，但由于国内二氧化碳气源少的缘故，在各大油田的应用受到限制。天然气泡沫驱可以有效地提高采收率，但存在着成本高、安全隐患大等问题，在油田的应用较少。

3 泡沫驱油存在的问题

3.1 泡沫的稳定性能亟待加强

泡沫的稳定性好坏是影响泡沫驱驱油效果的重要因素之一，泡沫稳定性能差会导致泡沫体系在地层的运移过程中发生破裂，驱替有效时间短、距离短，驱油效果受到限制。泡沫复合驱在一定程度上增强了泡沫的稳定性，提高了采收率，但聚合物和碱的加入同时引出了很多问题，加入聚合物后，导致注入压力大、注入困难的问题，在低渗透油藏中应用受到影响，在高矿化度、高温油藏也难以实施。加入碱后，会严重腐蚀井筒和设备，导致产出液乳化严重，影响油井产能。同时聚合物和碱的加入也增加了成本。所以泡沫复合驱并不是解决泡沫稳定性差的最佳方式，新型起泡剂和稳泡剂的研究和应用才是解决此问题的有效方法，这需要在化学剂合成领域做出突破。

3.2 泡沫驱井场应用问题

泡沫驱在实际应用中也会出现很多问题。没有形成一套合理的施工参数，诸如合理的注气速度、注入方式、段塞大小、表面活性剂浓度等。气体中含的氧气在地层中的氧化反应需要得到有效的监控，合理控制氧气含量和注气速度，才能保障现场的安全。

3.3 表面活性剂的吸附滞留

在驱替过程中，表面活性剂在岩石表面的的吸附滞留会影响表面活性剂的浓度，影响泡沫数量和泡沫的稳定性能，严重影响了驱油效果，表面活性剂的大量吸附也增加了驱油成本。研制低吸附、起泡性能好的泡沫剂是研究的重要内容。

4 发展方向

（1）新型起泡剂和稳泡剂的研制。研制生成气泡量大、气泡稳定性好、低界面张力、在岩石表面吸附滞留量小的起泡剂是泡沫驱最重要的研究内容，同时也要考虑起泡剂和稳泡剂的配伍性，它们与地层水的配伍性等。

（2）自生泡沫驱油。自生泡沫体系结合了表面活性剂、泡沫及聚合物的多种优势，比单一泡沫体系具有更大的优越性，起到了协同增效的作用，施工简单，容易操作。

（3）通过室内试验和现场施工，逐步形成一套合理高效的生产标准。更加合理高效的利用现有技术提高最终采收率。

5 结论

泡沫驱油作为继水驱、化学驱之后新的驱油方式，可以提高地层压力，又能有效避免水窜和气窜问题，同时具有选择性封堵特性，可以很好地扩大波及体积和驱油效率，从而提高单井产油量。虽然泡沫驱还有许多问题存在，但通过对关键技术的突破，新型化学药剂的合成，注气成本的降低，必将成为一类提高采收率的重要方法。

目前我国的泡沫驱水平有待提高，在矿场的应用十分有限，这需要针对我国油田的油藏特征，开发出一套与之匹配的泡沫驱技术，早日实现该技术的大规模应用，从而缓解我国石油紧缺的现状。

参考文献：

[1]栾春芳.空气泡沫驱油技术在低渗透油藏中的应用研究[J].石油化工高等学校学报，2015（6）：5154.

[2]刘勇，唐善法，等.低界面张力氮气泡沫驱提高采收率实验[J].油田化学，2015（8）：520524.

作者简介：张作安（1989），男，汉族，山东日照人，硕士，研究方向：油气田开发工程。