低渗油藏空气泡沫驱研究进展

张易成

（中国石油华北油田公司二连分公司 锡林浩特 026000）

1 空气泡沫驱原理

空气泡沫驱油通过将空气驱和泡沫驱有机结合，本着“边调边驱”的原则，空气作为驱油剂，泡沫作为调驱剂，既能大规模注入以提高地层压力，又能有效避免水窜和气窜，进而提高单井产油量、驱油效率及采收率。其相关的作用机理可从空气驱和泡沫驱两方面分别进行阐述。

在空气驱方面，注入空气进入油藏与原油接触后，一般存在两种反应情况：一种是高温条件下的氧化反应（HTO），另一种是低温条件下的氧化反应（LTO），在低温条件下的氧化反应过程中，会有CO2、H2O和含氧的烃类化合物（如醚醛酮等）等物质大量产生。

空气驱同时具有气体与原油发生氧化反应后的其他作用。空气进入油层后，氧气首先与原油发生反应，在这种低温氧化反应过程中，形成碳氧化合物，并随之产生大量的热量，随着油层温度升高，原油中的轻质组分会不断从中挥发出来。这其中，起驱油作用的是在油藏中反应生成的CO、CO2、N2以及轻质组分等，共同组成所谓的烟道气。从一定程度上讲，注空气的效果相当于注入了烟道气，因此它起到了多种物质共同驱油的效果，并达到了提高油藏最终驱油效率的目的。

在泡沫驱油机理方面，泡沫驱体通过两方面提高采收率：一是通过泡沫驱替所产生的贾敏效应来增大波及系数；二是通过泡沫系统的活性组分降低界面张力，提高驱替效率。泡沫驱油主要扩大了驱替介质的微观波及体积，从而提高驱油效率。泡沫首先进入阻力小的大孔喉，由于液流阻力小于气泡阻力，使泡沫进入小孔喉以及更小的孔喉，从而扩大了波及体积；小气泡进入小孔喉后在吼道和孔隙的盲端中聚集成大气泡，驱出其中的残余油。同时起泡剂本身作为表面活性剂，能降低油水界面张力，通过油乳化和液膜置换的方式，将不流动油变为可流动的油，进而提高了驱油效率。

2 空气泡沫驱优势

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气体黏度过低而导致发生过早气窜的现象，只是简单地加活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与原油发生低温氧化反应，产生烟道气形成烟道气驱。空气泡沫驱技术除了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。

3 因素分析

泡沫驱的优势与空气驱的优势在空气泡沫驱中都有体现，但空气泡沫的封堵能力是影响其驱替效果的主要因素，主要有以下几点容易对其产生影响：

（1）岩心渗透率的影响。岩心渗透率对其封堵能力具有较大影响，通常渗透率越大的储层泡沫的封堵能力越大，两者呈正比关系，即堵大不堵小。

（2）含油饱和度的影响。原油对泡沫具有一定的破坏作用，在地层中原油对不同泡沫的破坏程度各不相同，同一泡沫遇到原油时表现也不尽相同。

（3）气液比的影响。气液比小的情况下，一方面会使得发泡剂发泡效果受到影响，阻力系数偏低，另一方面油藏的开采需要更大的启动压力，空气泡沫注入需要更大压力，而且由于液体的液膜对油藏的运移通道形成堵塞，因而降低了油藏的采收率。

（4）交替段塞的影响。交替段塞的大小对泡沫封堵能力有着重要的影响，段塞过小，由于地层的漏失和吸附作用，难以形成泡沫；段塞过大，气液接触不充分，起泡能力差。

（5）空气泡沫的注入压力。注入压力可从多方面对空气泡沫驱造成影响，如压力升高、泡沫稳定性较好，油藏的采收率明显提高，但过高的压力也会导致采收率下降的情况发生，同时也可通过压力来提升泡沫质量与密度等，进而间接改变泡沫性能。若压力过小，将引起泡沫流体中的气体体积随之变化，严重影响泡沫质量、参数等。在泡沫体系中，压力占有重要影响地位。压力增加将导致气泡被压缩，且平均尺寸减小。在剪切速率一定的情况下，泡沫流体表面的黏度也将随着压力的增加而升高。

4 面临的问题

（1）泡沫配方应优化。泡沫配方导致的泡沫稳定性差，易在多孔介质中破碎。这可能会引起气体突破现象。除了储层非均质性严重外，泡沫配方稳定性较差也可能是导致气侵的原因。储层条件下的泡沫能力和泡沫稳定性较差，调剖能力较弱。因此，发泡配方体系应具有发泡能力强、稳定性高、吸附能力低、耐油能力强等特点。

（2）含氧量监测。在空气泡沫驱过程中，应仔细确定目标储层条件，监测储层氧含量，保证安全，基于低温空气氧化反应机理，空气泡沫驱目标区域的推荐温度应高于70℃，但根据空气泡沫驱油中试经验，实际产层温度略低于推荐温度，在低温条件下进行空气氧化反应需要更多的时间。如果能进一步延长反应时间，产生的气体中氧气将保持在安全水平。为了更好地了解井下气流，在空气泡沫驱油过程中，应定期监测和分析采出气体的产层压力和氧气浓度。

（3）腐蚀情况。空气泡沫驱油过程存在腐蚀现象，因腐蚀因素不同，腐蚀所呈现的部位及状况也有所不同。

5 结论

低渗油藏是当今及今后一段时期石油储量和产量增长的主体，目前国内主要以水驱开发为主，但考虑到各大油田含水率现状，进一步提高单井产量、转变开发方式与降低开发成本才是后续技术发展的关键，尽管目前空气泡沫驱多数还处在实验模拟阶段，但随着实验进展的不断深入和技术革新，相信在未来的驱替方式中会占据主要地位。