低滲油藏空氣泡沫驅研究進展

張易成

（中國石油華北油田公司二連分公司 錫林浩特 026000）

1 空氣泡沫驅原理

空氣泡沫驅油通過將空氣驅和泡沫驅有機結合，本著“邊調邊驅”的原則，空氣作為驅油劑，泡沫作為調驅劑，既能大規模注入以提高地層壓力，又能有效避免水竄和氣竄，進而提高單井產油量、驅油效率及采收率。其相關的作用機理可從空氣驅和泡沫驅兩方面分別進行闡述。

在空氣驅方面，注入空氣進入油藏與原油接觸后，一般存在兩種反應情況：一種是高溫條件下的氧化反應（HTO），另一種是低溫條件下的氧化反應（LTO），在低溫條件下的氧化反應過程中，會有CO2、H2O和含氧的烴類化合物（如醚醛酮等）等物質大量產生。

空氣驅同時具有氣體與原油發生氧化反應后的其他作用。空氣進入油層后，氧氣首先與原油發生反應，在這種低溫氧化反應過程中，形成碳氧化合物，并隨之產生大量的熱量，隨著油層溫度升高，原油中的輕質組分會不斷從中揮發出來。這其中，起驅油作用的是在油藏中反應生成的CO、CO2、N2以及輕質組分等，共同組成所謂的煙道氣。從一定程度上講，注空氣的效果相當于注入了煙道氣，因此它起到了多種物質共同驅油的效果，并達到了提高油藏最終驅油效率的目的。

在泡沫驅油機理方面，泡沫驅體通過兩方面提高采收率：一是通過泡沫驅替所產生的賈敏效應來增大波及系數；二是通過泡沫系統的活性組分降低界面張力，提高驅替效率。泡沫驅油主要擴大了驅替介質的微觀波及體積，從而提高驅油效率。泡沫首先進入阻力小的大孔喉，由于液流阻力小于氣泡阻力，使泡沫進入小孔喉以及更小的孔喉，從而擴大了波及體積；小氣泡進入小孔喉后在吼道和孔隙的盲端中聚集成大氣泡，驅出其中的殘余油。同時起泡劑本身作為表面活性劑，能降低油水界面張力，通過油乳化和液膜置換的方式，將不流動油變為可流動的油，進而提高了驅油效率。

2 空氣泡沫驅優勢

泡沫流體應用于油田，在國內外已有40多年的歷史。最初的泡沫驅為了防止因注氣的氣體黏度過低而導致發生過早氣竄的現象，只是簡單地加活性劑水溶液進行處理。但在實踐中由于常規泡沫穩定性較差，阻礙了它的推廣應用，空氣泡沫驅油技術是在常規泡沫驅和注空氣驅基礎上發展起來的一項三次采油新技術，其主要原理是注空氣時空氣與原油發生低溫氧化反應，產生煙道氣形成煙道氣驅。空氣泡沫驅技術除了具有常規泡沫的驅油機理外，還有空氣驅時的低溫氧化效果。

3 因素分析

泡沫驅的優勢與空氣驅的優勢在空氣泡沫驅中都有體現，但空氣泡沫的封堵能力是影響其驅替效果的主要因素，主要有以下幾點容易對其產生影響：

（1）巖心滲透率的影響。巖心滲透率對其封堵能力具有較大影響，通常滲透率越大的儲層泡沫的封堵能力越大，兩者呈正比關系，即堵大不堵小。

（2）含油飽和度的影響。原油對泡沫具有一定的破壞作用，在地層中原油對不同泡沫的破壞程度各不相同，同一泡沫遇到原油時表現也不盡相同。

（3）氣液比的影響。氣液比小的情況下，一方面會使得發泡劑發泡效果受到影響，阻力系數偏低，另一方面油藏的開采需要更大的啟動壓力，空氣泡沫注入需要更大壓力，而且由于液體的液膜對油藏的運移通道形成堵塞，因而降低了油藏的采收率。

（4）交替段塞的影響。交替段塞的大小對泡沫封堵能力有著重要的影響，段塞過小，由于地層的漏失和吸附作用，難以形成泡沫；段塞過大，氣液接觸不充分，起泡能力差。

（5）空氣泡沫的注入壓力。注入壓力可從多方面對空氣泡沫驅造成影響，如壓力升高、泡沫穩定性較好，油藏的采收率明顯提高，但過高的壓力也會導致采收率下降的情況發生，同時也可通過壓力來提升泡沫質量與密度等，進而間接改變泡沫性能。若壓力過小，將引起泡沫流體中的氣體體積隨之變化，嚴重影響泡沫質量、參數等。在泡沫體系中，壓力占有重要影響地位。壓力增加將導致氣泡被壓縮，且平均尺寸減小。在剪切速率一定的情況下，泡沫流體表面的黏度也將隨著壓力的增加而升高。

4 面臨的問題

（1）泡沫配方應優化。泡沫配方導致的泡沫穩定性差，易在多孔介質中破碎。這可能會引起氣體突破現象。除了儲層非均質性嚴重外，泡沫配方穩定性較差也可能是導致氣侵的原因。儲層條件下的泡沫能力和泡沫穩定性較差，調剖能力較弱。因此，發泡配方體系應具有發泡能力強、穩定性高、吸附能力低、耐油能力強等特點。

（2）含氧量監測。在空氣泡沫驅過程中，應仔細確定目標儲層條件，監測儲層氧含量，保證安全，基于低溫空氣氧化反應機理，空氣泡沫驅目標區域的推薦溫度應高于70℃，但根據空氣泡沫驅油中試經驗，實際產層溫度略低于推薦溫度，在低溫條件下進行空氣氧化反應需要更多的時間。如果能進一步延長反應時間，產生的氣體中氧氣將保持在安全水平。為了更好地了解井下氣流，在空氣泡沫驅油過程中，應定期監測和分析采出氣體的產層壓力和氧氣濃度。

（3）腐蝕情況。空氣泡沫驅油過程存在腐蝕現象，因腐蝕因素不同，腐蝕所呈現的部位及狀況也有所不同。

5 結論

低滲油藏是當今及今后一段時期石油儲量和產量增長的主體，目前國內主要以水驅開發為主，但考慮到各大油田含水率現狀，進一步提高單井產量、轉變開發方式與降低開發成本才是后續技術發展的關鍵，盡管目前空氣泡沫驅多數還處在實驗模擬階段，但隨著實驗進展的不斷深入和技術革新，相信在未來的驅替方式中會占據主要地位。