耐温抗盐泡沫调驱体系发展现状_席玲慧.pdf

202311综述与专论17Modern Chemical Research当代化工研究耐温抗盐泡沫调驱体系发展现状席玲慧1,2（1.中国石油化工股份有限公司西北油田分公司 新疆 8300112.中国石油化工集团公司碳酸盐岩缝洞型油藏提高采收率重点实验室 新疆 830011）摘要：泡沫因其贾敏效应突出、油水选择性强等优点，是一种有一定封堵能力，改善吸水剖面的调驱化学剂。但塔河油田具有高温高盐的特性，泡沫结构在高温高盐条件下容易丧失自身的优良特性，发生性质和形态上的改变，本研究根据泡沫的这一现象剖析高盐、高温地层条件影响泡沫性质、形态的深层原因，为提升泡沫稳定性做了必要的理论准备，并叙述了耐温抗盐两相泡沫体系、3种三相泡沫体系及相关实例，目前固液气三相泡沫的耐温抗盐性能较好，有利于相关研究人员深耕泡沫调驱技术市场，深入探讨塔河油田缝洞型油藏氮气泡沫调驱技术的发展方向。关键词：泡沫；调驱剂；氮气泡沫驱；综述中图分类号：TE357 文献标识码：ADOI：10.20087/ki.1672-8114.2023.11.005Progress of Foam Regulating and Flooding System with Temperature and Salt ResistanceXi Linghui1,2(1.Sinopec Northwest Company of China Petroleum and Chemical Corporation,Xinjiang,8300112.Sinopec Key Laboratory of Enhanced Oil Recovery for Fractured Vuggy Reservoirs,Xinjiang,830011)Abstract：Because of its prominent jamin effect and strong selectivity of oil and water,foam is a kind of flooding chemical agent to improve water absorption profile.However,Tahe oilfield has the characteristics of high temperature and high concentration of salt,and the foam structure is easy to lose its excellent characteristics under the condition of high temperature and high concentration of salt,and change its properties and forms.Based on this phenomenon of foam,this study analyzed the deep reasons for the influence of high concentration of salt and high temperature formation conditions on the properties and forms of foam,and made necessary theoretical preparations for improving the stability of foam.The influence factors of foam stability under high temperature and high concentration of salt conditions,temperature and salt resistance two-phase foam system,three kinds of three-phase foam system and relevant examples are described.Currently,the solid-liquid-gas three-phase foam has good temperature and salt resistance performance,which is conducive to the relevant researchers to further explore the foam flooding technology,and further explore the development direction of nitrogen foam flooding technology in fractured-cavity reservoir of Tahe oilfield.Key words：foam；profile control and flooding agent；nitrogen foam flooding；overview泡沫在油田上的应用十分广泛1-3，泡沫因其贾敏效应突出、油水选择性强等优点，是一种有一定封堵能力，改善吸水剖面的调驱剂。早在1950年就有对泡沫的报道和研究，Fried4率先提出泡沫对提高采收率有正向作用。在1965年他对泡沫驱油进行室内实验评价。塔河油田为典型的受岩溶作用控制的缝洞型油藏，温度为120130，地层水矿化度21104mg/L，普通泡沫体系无法适应塔河油田，文中列举了耐温抗盐两相泡沫体系、2种三相泡沫体系及其应用实例。1.耐温抗盐两相泡沫体系为提高泡沫耐温耐盐性，目前国内外学者的研究要点有两个，分别是如何提升起泡剂的抗高温性和抗高盐性以及在原有起泡剂中添加何种稳泡剂。高海涛等5把中原油田中的石油作为实验样本，量身定制了耐盐ZY型系列泡沫，并在现场进行了应用试验，印证了此种体系在进入油层后基本不与其他物质发生反应，能适应较为苛刻的油层条件，改善增油控水的效果。ZY型泡沫体系耐温高达90120、抗盐高达250g/L，同时对二价离子也具有较强的耐受性。泡当沫体系处于浓度值为510g/L；气液比为1:12:1时，其封堵性能亦是处于最优状态。王兵等6探讨了以非离子起泡剂NS为主的起泡剂体系，该体系耐温110，抗盐21.2104mg/L，泡沫综合指数达54825，它具有极佳的耐高温、耐高盐性能。针对中原油田油藏条件，杨昌华等7开发出一种二氧化碳泡沫，抗高温、耐高盐的性能更强，主要成分是咪唑啉类两性表面活性剂，TL3000作为稳泡剂来使用，相关数据显示，该稳泡剂可以抗盐达到20104mg/L，耐温达100，阻力系数25.63和残余阻力系数9.4都在上游水平。202311综述与专论18Modern Chemical Research当代化工研究康万利等8用实验验证了聚合物泡沫的稳定性优于普通泡沫，主要表现在聚合物泡沫的稳定性和耐温抗盐性远超普通泡沫。江建林等9主要分析聚合物的添加对复合泡沫调驱的影响，研究得出结论：聚合物的加入会对发泡率造成影响，发泡率会随聚合物浓度升高而降低。饶鹏等10研究了凝胶空气泡沫体系，结果显示凝胶空气泡沫体系调剖性能好，该体系已在中原油田成功应用。Zhenquan Li等人11经过深入胜利油田现场试验的方式，科学、有效地验证了聚合物泡沫能够有效驱油。这主要是由于聚合物、起泡剂和氮气等物质在一定的条件下能够作用形成效果极佳的驱油剂。此外，采用聚合物泡沫进行驱油，其具备极强的扩波及能力。聚合物泡沫驱油主要在胜利油田进行。井组总含水量由先前的95.9%降低到88.6%。石油日产量从4.5t达到现在的22.6t。可以说，聚合物泡沫投入油田进行使用能够有效促进石油的开发，改善胜利油田原有的采油工艺12-13。刘晓臣等人14不仅仅对单一泡沫体系展开分析，还深入探究复合泡沫体系，此外还对比二者之间的优缺点，在此基础上，还提及了耐温、抗盐驱油用泡沫体系的未来趋势。烷基二苯醚双磺酸盐在高温条件下的分子稳定性强，能够有效抵抗硬水，它的分子形态能消解Ca2+、Mg2+离子带来的消极影响，可以有效维持分子活性15。脂肪醇（或烷基酚）聚氧乙烯醚羧酸盐（简称AEC），其分子式为R-O-(CH2CH2O)n-CH2COONa。R和n选择适当的数值后，AEC将具备良好的抗盐性和高温稳定性16。杨秀全等17研究结果显示：当n=9，温度为240，把2%AEC水溶液放入高压容器10h，1%起泡剂在饱和的MgCl2、CaCl2和NaCl水溶液中并没有析出。王业飞等人18的实验表明，R为辛基苯，n值为9时，可抗盐量达到100g/L，可承受的温度达到250。吕鑫等19经聚合反应合成了起泡剂AMS-18。AMS-18泡沫体系能够耐温120，抗盐250g/L。由于AMS-18在大分子的侧链同时吸收了亲油基和亲水基，二者相互排斥，使得分子在水溶液中更加舒展，减少分子链蜷曲，分子链在水溶液中排列呈梳状。分子链的构成更加稳定，增黏抗盐能力得到大幅度提高。除此之外，也有很多研究人员开始从事高温环境中固液气三相泡沫体系的基本调驱性能。2.耐温抗盐三相泡沫体系研究三相泡沫指的是由固液气三种相态构成的泡沫体系。比较常见的颗粒型稳泡剂主要有SiO2纳米颗粒，冻胶分散体颗粒等。（1）纳米颗粒三相泡沫体系。李兆敏等20深入探析了纳米颗粒会在一定程度上影响到泡沫的稳定性，并对其对泡沫的具体影响变化展开对比。研究显示，纳米颗粒可以增强泡沫的稳定性，并在一定程度上提升其封堵性能。李兆敏等对纳米颗粒疏水处理后，发现泡沫的持续时间更长、性质更为稳定，湿润度也明显提升。但是要注意纳米颗粒的含量，使浓度保持在一个合理的区间，这样才能有效维持泡沫稳定性，取得最佳效果21。葛嵩22在综合考虑三相纳米泡沫的综合性质后，选择了三种药剂：首先是以阴离子表面活性剂的起泡剂PO-FASD，6#纳米颗粒作为稳泡成分；有效提升了三相纳米泡沫的整体质量，起泡剂含量达到0.4%0.5%，稳泡剂浓度0.2%0.3%，气:液=2:1，发泡效率更高，维持泡沫稳定性的效果更好。David Alejandro等23利用短链聚乙二醇的特性来制造颗粒，径粒为5nm，创造性的研究出超稳定的临界水泡沫。泡沫主要构成成分是CO2和水分散的纳米粒子，制备方法是玻璃珠包剪切，经过发泡后形成。（2）冻胶分散体颗粒三相泡沫体系。冻胶分散体是在高温条件下，聚合物、交联剂充分混合、老化固定，利用高速分离方法如胶体磨等将整体冻胶切割成粒径均匀颗粒。在高温高盐的试验环境中，冻胶分散体颗粒耐受程度好，耐温抗盐性较强，可以承受120的高温，抗盐可达20104mg/L24-25。图1 纳米级至毫米级冻胶分散体及制备工艺28-29戴彩丽课题组主要是以冻胶分散体颗粒尺度作为研究的主要样本26-27。研究人员形成了一套标准化的多尺度冻胶分散体制备流程，进而形成多级尺度（纳米级毫米级）的不同材料的冻胶分散体，在实践基础上进行总结，最后得出多尺度冻胶分散体的制造的原理（如图1）28-29，将制作流程和具体手段固定下来，形成标准化、智能化、规模化的冻胶分散体生产202311综述与专论19Modern Chemical Research当代化工研究方式30，有利于冻胶分散体提升制备技术，扩大应用领域等。赵光等31通过探讨泡沫稳定性与冻胶分散体的关系、希望在添加分散体之后增强泡沫稳定性能。在实验过程中发现，冻胶分散体质量较小质地轻盈，能够附着于气液界面，有利维持泡沫的基本形状和持续时间。在进行填砂管物理模拟实验后，系统分析比较了三相泡沫的封堵能力和稳定性质，并对加入冻胶分散体前后的采收率进行了对比，最终结果显示冻胶分散体的添加，在很大程度上充分发挥泡沫的封堵能力。通过室内实验表明，该体系较普通泡沫体系能够使提高采收率9.78%。3.结论与认识（1）添加聚合物作为稳泡剂，虽然会使得泡沫的稳定性有所提升，但是它的起泡体积亦会在很大程度上被降低，也就是泡沫质量会降低。与此同时，聚合物稳定的泡沫体系及耐温耐盐特性也会有所局限，没有办法充