摘 要：低渗透油气藏在世界范围内分布范围广，储量大，在新探明储量中占得比例越来越大，是全球油气资源增产的主要来源，合理高效的开发低渗透油藏中的油气资源，是未来面临的主要问题。本文对泡沫驱油存在的问题做了阐述，并提出了泡沫驱油的发展方向。
关 键 词：低渗透；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。气驱是提高低渗透油藏常用的方法，常用的注入气体有空气、氮气和二氧化碳等。注气可以维持油藏的压力，还可以改善流度比，但是注气采油也有它自身的缺陷，气窜现象会直接影响采收率的大小，有效控制和减轻气窜的影响是提高气驱采收率的关键技术。所以常规利用聚合物、复合物等方法提高石油开采量的方式已经不能满足现场的实际需求，急需开发出一种更为经济高效的采油技术。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
1.1 补充地层压力，形成气体超覆作用
注入的泡沫在运移过程中会有部分破裂现象发生，气泡破裂后，气体在重力分异作用下会从孔道底部上升到顶部形成气顶，给油藏增加了气驱的能量，这部分能量有助于将注水无法波及到的剩余油替换出来，从而提高采收率。由于气体有很好的流动性和膨胀性，在能量释放时可以很好的助排、解堵、驱替，将原油更好的驱替出来。
1.2 堵水不堵油，堵大不堵小
泡沫具有选择性封堵作用，具有堵水不堵油的特性。它在低渗透层、含油饱和度高的地方不容易产生气泡，并慢慢溶于原油中，不堵塞孔道，形成气驱和水驱的双重作用，利于原油的运移。它在渗透率相对较高、含油饱和度低的地方容易产生气泡，渗流阻力增大，降低水相渗透率，从而提高了驱油效率。从而形成了堵水不堵油，堵大不堵小的效果。
1.3 降低油水界面张力，改变岩石润湿性
起泡剂本身是一种起泡效果很好的表面活性剂，可以很好的降低油水界面张力，在低渗透油藏中，可以减少油气通过狭窄孔喉的阻力，有利于油气在孔道中的运移。除此之外，表面活性剂可以将岩石表面由亲油转变为亲水，降低原油在岩石表面的粘附量，提高驱油效率。
1.4 乳化、降粘、携带作用
泡沫在孔道运移过程中，不仅仅可以改变岩石润湿性，还可以将原油不断地乳化，使原油从岩石表面不断地被抽提、剥离，最终形成大油滴，并被不断地携带出去。泡沫具有降粘的作用，随着注入压力的不断升高，部分注入气体溶解于原油当中，使原油粘度降低，随着压力的增加，原油中溶解的气体越多，粘度降低效果越明显，原油更容易被驱替至井底。
2 泡沫驱油技术应用现状
国外很早就开始了泡沫驱的研究工作，早在1958 年， Bond 和 Holbrook 通过对泡沫的研究，第一次提将泡沫引入到油气提高采收率领域。1961年，Fried 进行了泡沫驱替研究,发现泡沫可以大幅度提高气体的黏度,在油藏孔道中可对气体进行比较强的流度控制。随后泡沫驱油引起了人们的广泛关注，在数值模拟、室内实验方面都做了大量研究工作，驱油效果普遍较好，证明该技术的应用前景非常广阔。
1965 年，玉门油田最早进行泡沫驱油试验。在石油沟油田和玉门老君庙油田进行了 10 井次的矿场试验，其中 6 次效果比较显著。
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2010 年曲晗等人通过大量的氮气泡沫驱室内实验，发现泡沫驱采收率随着表面活性剂浓度增加而提高，但表面活性剂浓度超过 0.3%(wt)时，提高采收率幅度变小，这说明当表面活性剂浓度为 0.3%时是最合理的，既能最大限度提高采收率，又可以减少成本。泡沫注入 0.4 PV 比注入 0.3 PV 提高采收率幅度不到 1%，所以最合理的注入 PV 数是 0.3PV。
2011 年张建丽通过对空气泡沫驱微观驱油机理实验研究，发现发泡体系随温度升高，泡沫综合性能呈下降趋势，随着含油饱和度的增大，发泡体系性能呈现下降趋势。
2012 年耿小烬通过对泡沫驱采收率机理的研究，发现当气液比在 5 附近时,泡沫驱油效果最佳，为最佳气液比值；泡沫注入量越多，提高采收率程度越高，但是考虑到成本的问题，应该选取合理的注入量；原油黏度较高时，泡沫驱油效果较好，因为泡沫可以明显降低原油的粘度。
3 泡沫驱油存在的问题和研究方向
3.1 泡沫驱机理研究还不够深入
泡沫是一种稳定性差的体系，其在多孔介质中的运移规律和机理研究还停留在实验室阶段，与真实地层中实际运移规律相差很大，认识十分有限，尤其是泡沫的生成、破灭、运移规律的研究。这需要研制新的设备和利用新的方法，与其他学科紧密结合，才能对泡沫驱的驱油机理更深层次的认识，更好的将泡沫驱推广应用。
3.2 泡沫的发泡剂配方有待完善
泡沫体系的起泡性能和稳泡性能是评价泡沫体系性能的主要指标。泡沫起泡性能直接决定了驱油效果，起泡性能越好，产生的气泡越多，驱油效果越好。泡沫的稳定性是泡沫体系的最重要指标，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，驱替距离短、有效时间短，驱油效果受到限制。而起泡性能和稳泡性能较好的泡沫体系成本较高，不适合现场大规模应用。泡沫复合驱是维持泡沫稳定的一种方式，虽然采收率得到了提高，但聚合物和碱的加入同时带来了很多问题，加入高分子聚合物后，体系粘度增加，注入困难，在高温油藏、高盐油藏也难以实施。加入碱后，导致产出液乳化严重，会严重腐蚀井筒和设备，影响油井产能。同时聚合物和碱的加入也增加了成本。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，这需要在化学剂合成领域做出突破。
3.3 泡沫驱现场应用问题
目前还没有形成一套合理的施工参数，目前的矿场试验大多采取气液同注或交替注入的方式，泡沫生成数量和气泡稳定性能并没有达到理想的效果，除此之外，合理的段塞大小、注气速度、表面活性剂浓度等都会影响生成泡沫的数量和质量，影响驱油效果。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。
4 结 论
泡沫驱油作为继水驱、气驱之后新的驱油方式，结合了气体和泡沫的优点，以独特的优势越来越得到人们的重视，是低渗透油藏提高采收率的又一个重要途径。可以很好地扩大波及体积和驱油效率，具有堵水不堵油，堵大不堵小的特性，而且降低油水界面张力，改变岩石润湿性，同时具有乳化、降粘、携带的作用，从而提高最终采收率。虽然泡沫驱还有许多问题存在，但通过技术创新，新型起泡剂、稳泡剂的合成，新设备的应用，在油田的应用规模必定会越来越大。目前我国的泡沫驱水平距世界先进水平还有一定差距，在矿场的应用十分有限，尤其在低渗油藏应用较少，急需要开发出一套与之匹配的泡沫驱技术，早日实现泡沫驱油的大规模应用，从而缓解我国石油紧缺的现状。
参考文献
［1］石亚琛, 戈薇娜, 孙超, 李进. 空气泡沫驱驱油机理与实验研究[J].当代化工, 2016 (12)：2852-2855.
［2］徐峰，吴向红，郭肖，等．低渗透油藏泡沫驱影响因素分析［Ｊ］．科学技术与工程，2014，14（26）：210－213．
［3］冯宝俊，等．大庆油田水气交替注入提高采收率矿场试验［Ｍ］．大庆：石油工业出版社，1995．
论文作者:宋远飞
论文发表刊物:《科技中国》2017年9期
论文发表时间:2018/2/9
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