【正文】 表面張力達(dá)到平衡的時間，使泡沫趨于穩(wěn)定。下面從幾個方面闡述泡沫的穩(wěn)定性。注入地層的泡沫首先進(jìn)入高滲透大孔道，隨著注入量的不斷增多，在高滲層中逐漸形成泡沫堵塞，滲流阻力增大，此后流入的流體相對比較均勻地向中低滲層推進(jìn)，使注入剖而得到較好的控制，波及體積擴(kuò)大。 擴(kuò)大微觀波及體積 泡沫復(fù)合體系的流動阻力遠(yuǎn)大于液體的流動阻力，泡沫復(fù)合體系提高波及體積主要是通過調(diào)節(jié)孔隙空間的壓力平衡來實現(xiàn)的。前緣便不斷聚集起一個富油帶，并被推向油井。由于氣泡的流動阻力大于液體的流動阻力，三元體系從氣泡與巖石間的通道繞過氣泡流入孔喉較小、未被氣泡占據(jù)的孔隙空間。 泡沫在多孔介質(zhì)內(nèi)滲流時并不是以連續(xù)相的形式通過介質(zhì)孔隙而是不斷地破滅與再生。一是復(fù)合體系和氣主要在注入壓力下驅(qū)油前進(jìn)，形成混氣復(fù)合體系驅(qū)油滲流。本文采用氮氣作為發(fā)泡氣體，通過室內(nèi)發(fā)泡性能實驗，優(yōu)選出了具有良好泡沫性能的表面活性劑HY3作為發(fā)泡劑，并進(jìn)行復(fù)合泡沫體系影響因素研究，模擬油田高壓條件下，進(jìn)行復(fù)合泡沫體系滲流能力和驅(qū)油能力研究，主要研究內(nèi)容如下：在45℃和常壓條件下，通過氣流法對10種表面活性劑進(jìn)行了起泡能力和穩(wěn)定性研究，并用泡沫綜合指數(shù)方法進(jìn)行性能評價，優(yōu)選出性能較好的發(fā)泡劑。注泡沫前，,%。勝利油田先后在三個井組進(jìn)行泡沫驅(qū)試驗[1718]，取得了良好效果：a．勝坨油田3523井組，位于坨七斷塊東南部，一口注入井，四口生產(chǎn)井。 最近，大慶油田將泡沫的調(diào)剖作用和聚合物的驅(qū)油作用相結(jié)合，組成泡沫與聚合物復(fù)合驅(qū)油體系，取得了礦場試驗的成功，在水驅(qū)基礎(chǔ)上采收率提高30%。大慶油田北二東泡沫復(fù)合驅(qū)試驗區(qū)于1997年2月開始泡沫復(fù)合體系的注入。研究內(nèi)容主要集中在泡沫的穩(wěn)定性、起泡劑的損失劑其抑制、泡沫驅(qū)油機(jī)理等問題上，在此基礎(chǔ)上開展了礦場探索性試驗。Holm[11]報導(dǎo)了泡沫在選擇性堵塞高滲透率通道上的成功應(yīng)用，繼泡沫之后注入氣（而非水）會使泡沫堵塞效果更佳。他記錄說，泡沫流過多孔介質(zhì)時不像是做為一個整體。 1965年，Bernard[8]等人證明了用泡沫驅(qū)油可從線性層狀巖心中采收到比傳統(tǒng)注水法更多的原油，泡沫形成了圈閉氣的高飽和，并間接形成了一個較低的水相滲透率。Bond和Bernard[4]將泡沫流動描述為泡沫中液、氣的部分流過，主張只有余下的表面活性劑才能以自由相流動。泡沫法提高采收率主要歸功于氣體滲透率的降低。進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來，油田泡沫流體的應(yīng)用技術(shù)有了重大突破。滲流的三大要素包括多孔介質(zhì)、流體和滲流環(huán)境，其中任何一項要素的改變都將會引起滲流規(guī)律的變化。泡沫復(fù)合驅(qū)是在三元復(fù)合驅(qū)和常規(guī)泡沫驅(qū)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項新的三次采油技術(shù)，該方法集中了三元復(fù)合驅(qū)和普通泡沫驅(qū)的雙重優(yōu)點，因而提高采收率的幅度很大，有廣闊的發(fā)展前景。泡沫流體應(yīng)用于油田，在國內(nèi)外已有30多年的歷史，作為一門新興技術(shù)，泡沫在驅(qū)油、含水氣井的排水采氣、沖砂洗井、鉆井、調(diào)剖、堵水、酸化、水泥固井及壓裂等油氣田開發(fā)中的諸多方面獲得了長足的發(fā)展，并取得了肯定的效果。經(jīng)過“七五”、“八五”攻關(guān)，聚合物驅(qū)油技術(shù)具備了工業(yè)化應(yīng)用的配套能力，三元復(fù)合驅(qū)也取得了一定效果。本文著重研究泡沫復(fù)合體系在非均質(zhì)巖心上的物理模擬實驗，考慮了氣液比、驅(qū)替速度、巖心滲透率變異系數(shù)、原油粘度、體系剪切對泡沫復(fù)合體系驅(qū)油效果的影響。 foaming behavior。油田開發(fā)面臨日趨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，提高石油采收率技術(shù)需求越來越迫切，為了挖掘這部分剩余潛力，必須不斷研究三次采油新方法新技術(shù)。大量室內(nèi)實驗結(jié)果表明，泡沫驅(qū)可以在聚驅(qū)之后提高原油采收率20%左右，成為三次采油新的希望。在弱泡沫的情況下，他觀察到泡沫不斷地破滅和再生。實驗表明，泡沫作為驅(qū)替劑，在只含水的松散砂中非常有效；而在只含油的松散砂中卻不十分有效；當(dāng)松散砂含水含油時，泡沫的作用介于兩者之間。 1966年，Marsden和Khan[9]認(rèn)為泡沫的組成部分是同時流過孔隙介質(zhì)的通道的。 Wang[10]研究了CO2泡沫的驅(qū)替效果。其結(jié)果表明，泡沫驅(qū)過程中平均水油比從15降至12，而作對比的其它區(qū)塊，同期水油比從20增至28a，1976年該公司又在同一油田進(jìn)行了一個小規(guī)模泡沫驅(qū)試驗。1971年至1973年6月，新疆克拉瑪依油田在六區(qū)檢8井組進(jìn)行試驗，采用反七點法井網(wǎng)，用烷基苯磺酸鈉作發(fā)泡劑，氣液比為1：1，注入泡沫后，高滲透層的吸水量下降，低滲透層的吸水量上升，見效井平均日產(chǎn)量增加48%，%。%。汽溫290℃，汽溫320℃，與措施前相比，溫度上升30℃。在1994年8月26日~1994年9月17日的20天內(nèi)，采用非連續(xù)注入方式，每天注泡沫5小時。顯然，泡沫復(fù)合驅(qū)集中了三元復(fù)合驅(qū)和泡沫驅(qū)的優(yōu)點，將成為三次采油新的希望。主要研究了泡沫段塞組合方式、注入速度、巖心滲透率、溫度等因素對復(fù)合泡沫體系驅(qū)油效果的影響。只出現(xiàn)少量的氣柱或氣泡。泡沫在驅(qū)替前緣不斷形成大的氣體段塞，推動原油向前移動。一般選用的起泡劑是活性很強(qiáng)的陰離子表面活性劑，它不僅能大幅度降低油水界而張力，還能夠改善巖石表面潤濕性，使原來呈束縛狀態(tài)的油通過乳化、液膜置換等方式成為可流動的油。泡沫必須克服原油與孔壁之間的粘附力和原油本身的內(nèi)聚力，將油剪斷。 對非均質(zhì)地層的調(diào)剖效應(yīng) 泡沫體系具有“堵大不堵小”的作用，可提高中低滲透層的采收率。 泡沫的穩(wěn)定性所謂泡沫的穩(wěn)定性是指生成泡沫的持久性，即泡沫存在“壽命”的長短[2326]。從能量角度考慮，降低液體表面張力，有利于泡沫的形成，而且在泡沫的液膜受到?jīng)_擊局部變薄時，有使液膜厚度復(fù)原、使液膜強(qiáng)度恢復(fù)的作用，這種作用稱為表面張力的自修復(fù)作用。由于液膜是由兩層表面活性劑中夾一層溶液構(gòu)成，如果液體本身的粘度較大，則液膜中的液體不易排出，液膜厚度變薄的速度較慢，因而延緩了液膜破裂時間，增加了泡沫的穩(wěn)定性。在低溫和高溫下泡沫的衰變過程不同。黑膜又可分為普通黑膜和牛頓黑膜。綜上所述可看出，影響泡沫穩(wěn)定性的因素多種多樣，為了得到較穩(wěn)定的泡沫，我們應(yīng)該綜合考慮各種因素。如果表面活性劑作為溶質(zhì)存在于溶液中，當(dāng)通入氣體時，表面活性劑分子被吸附在液氣表面界面上，并在界面兩邊形成單分子吸附膜，此時即可能形成氣泡。這種決定泡沫穩(wěn)定的重要因素就是表面活性劑溶液從薄膜內(nèi)部流失的程度和速度。截斷是泡沫產(chǎn)生最主要的機(jī)理。液體則沿著轉(zhuǎn)角被驅(qū)向孔隙喉道，在喉道處液體累積成頸口狀（圖14b），并逐漸發(fā)展（圖14c），其下游氣泡前緣的主曲率半徑大約是Rc的兩倍，其收縮不是很明顯。因此，必須預(yù)先存在移動的泡沫氣泡。其次，氣泡分割的可能性依賴于周圍孔隙的占用率。只要毛管壓力不太高，壓力梯度不太大，就會形成靜止的穩(wěn)定的透鏡體（被液膜包圍的巖石顆粒）。因此，若通過分割產(chǎn)生的氣泡是主要的，則像經(jīng)常觀察到的一樣，泡沫不是剪切變稀的。氣流法實驗過程：以一定流速和流量的氣體通過定量測試溶液，一定量的泡沫在刻度容器（度量筒中）形成。（1）發(fā)泡劑起泡能力比較泡沫產(chǎn)生的體積Vf越大，起泡能力越好。但氣液比對10種表面活性劑產(chǎn)生泡沫的半衰期影響程度各不相同。第3章 復(fù)合泡沫體系影響因素研究復(fù)合泡沫體系在地層中的滲流過程中，其穩(wěn)定性的好壞決定了泡沫體系的滲流能力和滲流距離。氣液比由1：1增加到4：1時，泡沫半衰期增加較快，當(dāng)氣液比大于4：1之后，泡沫半衰期增加較緩。 水質(zhì)礦化度對泡沫起泡能力的影響礦化度對泡沫綜合指數(shù)有一定影響，礦化度越高，泡沫綜合指數(shù)越差。為了提高泡沫的穩(wěn)定性，延長泡沫的壽命，可加入穩(wěn)泡劑。由表24可知，溫度越高，穩(wěn)泡劑粘度越低，溫度由45℃升高到70℃，發(fā)泡劑水體系產(chǎn)生的泡沫不夠穩(wěn)定，為提高泡沫的穩(wěn)定性，需加入泡沫穩(wěn)泡劑。隨著聚合物穩(wěn)泡劑濃度增加，泡沫綜合指數(shù)增大，當(dāng)聚合物穩(wěn)泡劑濃度為500mg/L時，泡沫綜合指數(shù)增幅最大，氣液比4：1條件下，泡沫綜合指數(shù)能夠達(dá)到15000，成為超強(qiáng)泡沫，之后，隨著聚合物穩(wěn)泡劑濃度的增加，泡沫綜合指數(shù)只是略微增大。其它儀器：真空泵、電子天平、壓力表、磁力攪拌器、粘度計、量筒等 圖41 高溫高壓泡沫評價裝置 圖42 高壓恒速恒壓注入泵 實驗材料長巖心：30cm氮氣地層水：礦化度為4300mg/L 發(fā)泡劑：HY3型 實驗步驟（1）巖心抽空飽和地層水，水測巖心滲透率。表41 巖心滲流實驗結(jié)果方案巖心號類型滲透率（103181。間隔75cm安裝了5個壓力傳感器測量壓力，通過數(shù)據(jù)線連接，由計算機(jī)自動記錄壓力。實驗結(jié)果如表42和圖447所示。在傳導(dǎo)過程中，隨著注入量的增加，從填砂管入口到出口各點壓力依次增大，說明在巖心內(nèi)部產(chǎn)生了穩(wěn)定的復(fù)合泡沫，泡沫流達(dá)到穩(wěn)定后填砂管各段具有相同的壓力梯度。m2）孔隙度（%）含油飽和度（%）水驅(qū)采收率（%）聚驅(qū)采收率（%）復(fù)合泡沫段塞（PV）復(fù)合泡沫驅(qū)采收率（%）avk7211236bvk7221218cvk7231216dvk7241227表51 不同復(fù)合泡沫段塞提高采收率結(jié)果表51是在45℃條件下，相同滲透率巖心模型，按照方案ad驅(qū)替實驗結(jié)果匯總。表52 復(fù)合泡沫段塞組合方式對驅(qū)油效果的影響方案巖心號滲透率（103181。因為流速較大時，產(chǎn)生的流動能力較大，足以克服發(fā)泡所需做的功。m2孔隙度（%）含油飽和度（%）水驅(qū)采收率（%）聚驅(qū)采收率（%）泡沫驅(qū)采收率（%）泡沫段塞（PV）vk7231216vk7291231vk72101228 巖心滲透率對復(fù)合泡沫驅(qū)油效果的影響進(jìn)行巖心滲透率對復(fù)合泡沫驅(qū)油效果的影響實驗，實驗溫度45℃，%。表55 氣體提高采收率能力巖心號介質(zhì)滲透率（103181。聚合物的加入具有很好的穩(wěn)泡作用。參考文獻(xiàn)[1] Fried . 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Effect of Foam on。復(fù)合泡沫體系加入穩(wěn)泡劑后，提高了溶液的粘度，增加了復(fù)合泡沫的強(qiáng)度，提高原油采收率的幅度。表56 溫度對體系的驅(qū)油效果表方案驅(qū)替類型溫度（℃）滲透率（103181。注入同樣的復(fù)合泡沫段塞，滲透率越高，復(fù)合泡沫驅(qū)采收率提高幅度越大。而流速較低時，不足以克服發(fā)泡所需要的能量，因而產(chǎn)生泡沫數(shù)量較少，泡沫性能較差。主要是氣液同時注入情況下，泡沫進(jìn)入巖心后，在巖心高滲透率區(qū)域泡沫注入體系前端遇油消泡，由于泡沫的連續(xù)注入，后面泡沫及時補充。這一現(xiàn)象說明，復(fù)合泡沫在孔隙介質(zhì)中通過液膜遺留、氣泡截斷和液膜分割等作用，泡沫膜受到剪切發(fā)生斷裂，最后形成小氣泡。 實驗條件與步驟 實驗材料實驗用油：二廠原油；實驗用水：二廠污水，礦化度4300mg/L；化學(xué)試劑：國產(chǎn)表面活性劑HY3；HPAM聚合物；羧甲基纖維素納氣體：氮氣模型：二維縱向非均質(zhì)正韻律物理模型，30cm。m2)水測滲透率(103181。流程如圖45所示。圖43 泡沫滲流阻力系數(shù)與氣液比關(guān)系曲線 巖心非均質(zhì)性對泡沫滲流能力的影響從表41中方案3比較可知，在巖心平均滲透率基本相同的情況下，非均質(zhì)巖心注入泡沫后封堵效果明顯好于均質(zhì)巖心，這是由于非均質(zhì)巖心中孔隙大小不那么均勻，高滲層孔隙較大，注入巖心的泡沫首先進(jìn)入高滲透大孔道，泡沫在孔隙中形成能力較強(qiáng)，隨著注入量的不斷增多，逐漸在高滲巖心中形成泡沫堵塞，使高滲巖心滲流阻力增大；低滲層孔隙較小，泡沫形成能力較弱，所以后注入的流體便相對比較均勻地向低滲透層推進(jìn)，泡沫在巖心中起到“堵大不堵小”的作用，增大了注入壓力，所以封堵效果較好。（3）利用氣瓶將回壓閥壓力加至20MPa。第4章 復(fù)合泡沫體系滲流特性研究在前面的篩選評價實驗中，優(yōu)選出發(fā)泡效果較好的發(fā)泡劑，但泡沫在多孔介質(zhì)中的形成是一動態(tài)過程，在此過程中泡沫不斷地產(chǎn)生和破裂。用大慶煉化生產(chǎn)的部分水解聚丙烯酰胺（分子量1600萬），改變濃度，測量其濃度對穩(wěn)泡能力的關(guān)系，選擇最佳濃度的穩(wěn)泡劑，實驗溫度45℃。s。泡沫穩(wěn)泡劑可按照作用方式分為兩類：第一類引起溶液粘度的增加幅度較小，這類穩(wěn)泡劑作為一種活性物質(zhì)加入起泡液中，通過協(xié)同作用增強(qiáng)表面