第１２卷第１期 ２０１２年３月 兰州石化职业技术学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌａｎｚｈｏｕ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０１．１２ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．，２０１２ 文章编号：１６７１—４０６７（２ｏ１２）ｏ：－ＯＯＯ６一ｏ３ 二元泡沫复合体系驱油微观实验研究 李丽君 ，唐志宏 ，陈星代 ，孙 楠４ （１．西南石油大学应用技术学院，四川南充６３７００１；２．海洋石油工程股份有限公司设计分公司，天津３０４５１；３．中海油服钻井 事业部湛江分公司９３６平台，广东湛江５２４０００；４．河南油田研究院开发一室，河南南阳４７３１３２） 摘要：表面活性剂＋聚合物二元体系加泡沫具有的较高流度控制能力，能够有效地封堵 高渗透性地层，最大限度地提高波及体积，增加洗油效率，二元体系泡沫得到了广泛的研 究与应用。通过微观仿真模型进行驱油实验，从微观角度研究了二元泡沫复合体系驱油 的作用机理。实验结果表明，在二元泡沫复合体系驱油过程可以形成前沿、中部和后部３ 个明显的条带，前沿条带基本上没有完整的泡沫存在；中部条带和后部条带出现稳定泡 沫，中部是三种渗流共存，后部是以泡沫渗流为主。泡沫在二元复合体系中的作用机理 主要是通过挤压占据、选择性堵塞大孔道和剪切携带作用。 关键词：二元泡沫；复合体系；驱油实验 中图分类号：ＴＱ４２３．９４ 文献标识码：Ａ 随着新型表面活性剂的开发，使泡沫具有较高 的流度控制能力，能够有效地封堵高渗透性地层，在 最大限度地提高波及体积的同时增加洗油效 率 ｌ ｌ，而表面活性剂＋聚合物二元体系加泡沫既 可最大限度发挥聚合物的粘弹性，减少乳化液带来 的负面影响，又可清除由于二元中碱的存在引起地 层及井的结垢现象，从而尽可能地提高采收率。因 此，二元复合驱油的研究与应用对提高油田采收率 具有重要的意义。 １ 实验部分 １．１实验材料 孔隙介质材料，为微观仿真光刻玻璃模型，４０× ４０ｍｍ，孔道直径为５０—８００ｐ￣ｍ；模拟原油，为二甲基 硅油和煤油按１：１比例混合，用曙红染为红色；模拟 地层水，矿化度为２００００ｍｇ／Ｌ，用甲基蓝染为蓝色； 起泡剂ＳＤＳ，气体为空气；数字显微摄像系统一套。 １．２实验装置与流程 近几年对二元复合驱的研究呈上升趋势，包括 对聚表体系的性能研究以及二元体系界面性质的研 实验装置主要包括：恒温箱，电子天平，高压计 量泵，真空泵，泡沫发生器等。 实验温度为７Ｏ℃，驱替回压为０．６ＭＰａ，驱替速 度为０．０１ｍＬ／ｍｉｎ。 本研究是利用微观仿真模型进行驱油实验，通 过图像采集系统将驱油过程的图像转化为计算机的 数字信号。实验流程：（１）模型抽真空（２）模型饱 和油（３）水驱油至出口含水达８０％（４）注人二元 泡沫复合体系驱油，实验设备及流程见图１。 １．３实验结果与讨论分析 究等。微观研究方面，主要是对二元体系本身的驱 替运移形式和驱替机理的解释性研究，缺少其对剩 余油作用的深入研究。 二元复合泡沫在非均质油层中的驱油过程中， 由于泡沫的堵大不堵小、堵水不堵油的特性，可以对 高渗透层进行有效的封堵，从而调整化学剂及后续 注入水在高低渗透层中的流度差异，减少注入的流 体在高渗透层中的窜流 Ｊ。因此，本文从微观角度 出发，研究了二元泡沫复合体系的驱油特征与作用 ’机理。 收稿日期：２ｏ１２一Ｏ３一Ｏ１ １．３．１ 二元泡沫复合驱过程中驱油特征 在微观模型中二元泡沫复合体系驱油过程形成 了３个条带：前沿条带、中部条带及后部条带，微观 模型中条带的划分如图２所示。在复合体系的前沿 基金项目：国家油气科技重大专项（２ＯＯ８ＺＸ０５００９—０４－ｏｏ２） 作者简介：李丽君（１９ｓ４一），女，四川南充人，助教，硕士． 李丽君，唐志宏，陈星代，孙楠．二元泡沫复合体系驱油微观实验研究 ・７・ １，２一注入泵；３一地层水；４一其它体系溶液；５一空气；６一泡沫 发生器；７一自来水；８一围压泵；９一高温高压微观模型夹持器；１０一 显微摄像头；１１一计算机；１２一底光源；１３一回压阀；１４一减压阀；１５ 一气瓶；１６一收集器 图１实验流程示意图 条带，泡沫由于缺少起泡剂而破裂，主要是混气复合 体系驱油渗流和Ｗ／Ｏ或Ｏ／Ｗ乳状液渗流；在距注 人口最近的后部条带，由于泡沫不受油相影响，所以 几乎只有泡沫渗流；而中部条带，作为前沿条带和后 部条带的过渡区域，既有前沿条带的混气复合体系 驱油渗流和乳状液渗流特征，也有后部条带的泡沫 渗流特征。 １一前沿条带；２一中部条带；３一后部条带 图２驱替过程中条带划分示意图 黧一（ａ）前沿条带 （ｂ）中邵条带 （ｃ）后鄙条带 图３微观模型中三个条带典型图 １）前沿条带 如图３（８）所示，这个区域的流体主要是油、空 气、二元复合体系，基本上没有完整的泡沫存在，渗 流主要以混气复合体系驱油渗流和Ｗ／Ｏ或Ｏ／Ｗ 乳状液渗流为主，这是由于油相吸附了一部分复合 体系中的起泡剂，泡沫液膜上的表面活性剂有一部 分被吸附进人油相，使泡沫液膜的强度下降，最终导 致泡沫破灭，流体以油、空气、二元复合体系形式存 在。复合体系和空气在注人压力驱动下驱油前进， 形成混气复合体系驱油渗流。同时，由于复合体系 中表面活性剂的存在降低了油水问的界面张力，形 成了水包油乳状液，乳状液在注入压力下驱油前进 形成水包油乳状液渗流。在泡沫破灭后，气体聚集 成长条形的大气柱或气团处于孔隙的中心部位和大 孔隙中，孔隙中的油则被气体挤向孔隙的边缘进而 被驱出。 ２）中部条带 如图３（ｂ）所示，由于中部条带处的油只是前沿 条带驱替之后剩余的油，它与前沿条带相比，油比较 少，泡沫液膜中的表面活性剂较少被原油吸附，因此 泡沫的稳定性增强，在这个条带中有不少稳定的泡 沫。同时也存在泡沫由于表面活性剂进人油相而破 裂产生的气柱和水包油乳状液。在中部条带中，泡 沫、气柱和水包油乳状液在注入压力下驱动原油向 前流动，因此，在这个条带中有３种渗流共存：泡沫 驱油渗流、混气复合体系驱油渗流和乳状液渗流。 在中部条带中，泡沫在注入压力下首先进入小孑Ｌ道， 并贴着孔壁前进，小孔道中的油被泡沫以活塞式驱 出。在大孔道中，孔喉比较大时，喉道处的活塞式驱 油会将连续的油相卡断，使油滴被捕集于大孔隙中 部；孑Ｌ喉比较小时，由于孔壁润湿性的微观差异，泡 沫在亲水程度较弱的地方向孔隙中间突出，油被分 割成油段捕集于孔隙中。 ３）后部条带 如图３（ｃ）所示，后部条带的油已经所剩无几， 泡沫因有足够的表面活性剂而更加稳定，因此后部 条带中的流体主要是泡沫以及少量因消泡而产生的 气柱，在注人压力驱动下泡沫驱油前进，故在后部条 带以泡沫渗流为主。此时，原来残余在后部条带的 油基本可以被泡沫驱替干净。 １．３．２二元复合驱泡沫作用机理研究 １）泡沫对原油的挤压和占据作用 盲 端 孔 隙 泡 沫 岩 石 颗 粒 图４连通孔道中泡沫的挤压与占据作用 在多孔介质中的较规则的连通孔道中，泡沫 首先挤压、剪切油滴，将油推走，然后占据孔道 ， 如图４所示。对于盲端孔隙，快速移动的大气泡 首先将小气泡挤入盲端人口，接着泡沫将盲端人 口处的小气泡顶人盲端深部，并占据油滴的空间， 盲端里的油相则沿泡沫液膜的边缘排出，如图５ 所示。 ．
