低张力泡沫体系再生动力学研究

周宏斌（中石化胜利油田分公司工程技术管理中心，山东 东营 257001）

1 研究的目的意义

我国的东部石油已经进入到了开发的中后期，石油的产出呈现出高含水和高采出的双高阶段，石油之间的非均质性就会受到越来越严重的影响。采取怎样的措施提高最终石油的采收率是未来石油采集发展的一个方向。国内外学者针对提高石油的采收率做了大量的研究工作。目前工程上主要通过提高石油的驱油效率来提高石油的采收率，这样就可以大大地提升石油的采收率，另外一种途径就是增大石油各个油层之间的波及体积，以便可以增加对剩余油的采出程度。但是石油泡沫之间存在一定的多孔介质限定，在介质生成和破灭的过程中，受到运移机理等多种因素的影响，泡沫在多孔介质中的再生规律不明显。而现在国内外关于石油在低张力泡沫体系再生动力学的研究相对不成熟，石油泡沫中的低张力性能、石油的微观生成等因素大大地影响了石油介质的运移规律，因此针对石油中低张力泡沫体系在多介质中再生规律的研究具有十分重要的现实意义。

2 气液比对低张力泡沫体系泡沫生成的影响

当前，国内外学者针对微观渗流机理的研究较多，而针对多孔介质的空隙收敛及石油介质发展结构的泡沫生成研究较少，石油介质中的发散结构对泡沫的生成与合并具有重要影响。

图1 气液比对泡沫流动阻力的影响曲线

从图1可以明显看到，泡沫在多孔介质中的流动阻力随着石油中的气液比的增加而呈现一种先增加后减小的趋势，同时在高位点时出现一种临界的毛管力，使得气液比较小，整个石油的气相含量较低，多种介质中形成的泡沫数量较少。

图2实验装置图

3 渗透率对低张力泡沫体系泡沫生成的影响

石油内部介质的泡沫大小会受到石油内部空隙结构以及孔道的大小和平均空隙直径的影响，在面对多孔介质时需要考虑石油的表征空隙结构。因此加强对石油渗透率的研究以及对泡沫的渗流阻力的研究具有重要意义。本文模拟石油中的泡沫在不同的渗透率下的影响的流动实验，其试验装置如图2所示。

(1)气液两相流条件下阻力因子随渗透率的变化

图3 阻力因子与岩心渗透率关系曲线

从图3 中可以明显看到，石油中的气液两相流阻力随着渗透率的增加而逐渐减小，但是总体是一种下降的趋势，这可能是由于石油中存在的阻力变化比较小。

(2)泡沫阻力因子在气相条件下随渗透率的变化

通过试验可知，石油中阻力因子随着渗透率的增加而呈现一种先增加后降低的趋势，在2250×10-3µm左右时泡沫的封堵性能开始出现下降趋势，在相同的气液比之下，由于石油的毛管力较大，泡沫容易破灭，同时泡沫的稳定性比较差，随着渗透率的增加，整个泡沫的毛管力逐渐降低，泡沫的稳定得到增强。

4 流速对泡沫生成状态的影响

通过可视化试验，分析了不同流速状态下泡沫的生成过程，观测泡沫生成后状态。通过试验图可以明显看到，随着注入速度的增加，泡沫的生成数量也在不断增加，但是泡沫的尺寸在变小，分布得更加细致和均匀。随着注入速度的增加，存在一个最佳的注入速度使泡沫的生成状态最佳，同时在该注入速度下，气泡所形成的多孔介质排列紧密，呈现一种多边形堆积的状态，该石油所表现出的粘度也在不断增大。通过试验可以得到，随着注入速度的不断增大，渗流的阻力也在不断增大。

5 结语

文章通过可视化的试验研究，分析了泡沫在多孔介质中的分布状态和转移情况。石油在气液两相流状态下很难形成稳定的状态下，多孔介质的流动阻力相对比较低。在较小的注入速度下，岩心虽然能够产生一定的泡沫，但是所产生的泡沫很少，并且流动的阻力也比较低，并不能形成一种很有效的封堵，但是随着注入速度的不断增加，泡沫的生成数量在不断增加，整个介质的封堵性能则不断提高。