Page 34 - 《精细化工》2020年第4期
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·668· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷
尔胶高温稳定下泡沫体系的 1.5 倍。当在纳米悬浮 2.1 增黏型 PEF
液中加入一种聚合物时，聚合物层吸附在颗粒表面， 增黏型 PEF 的主要原理是增大基液黏度，降低
从而使气泡更稳定。表面活性剂、聚合物与纳米颗 液膜排液速度，从而有效增长泡沫半衰期，增强泡
粒的协同效应一直是研究的热点，国外针对此类研 沫稳定性。常见的增黏型 PEF 主要包括羧甲基纤维
究较多，而国内研究相对来说还未达到比较成熟的 素（CMC）、聚丙烯酰胺（HPAM）等。
技术，此外，纳米材料对常规聚合物泡沫在井下条 CMC（结构式如下所示）作用机理为：CMC
件水力压裂应用的影响尚未得到广泛的研究，其对 属于阴离子纤维素醚，是羧甲基取代基的纤维素衍
泡沫流体流变行为的影响还有待系统探索，需要深 生物，CMC 的添加可增强泡沫表层致密性，提高泡
入研究纳米颗粒与表面活性剂和 PEF 的协同作用， 沫膜黏度和强度，减少膜的透气性，减缓液膜排液
才能使纳米颗粒在泡沫压裂液中的现场应用得以有 速度，从而增加泡沫半衰期，起到稳泡作用。陈鹏
效实施。 等 [23] 以 0.008 mol/L 的十二烷基硫酸钠为起泡剂，并
添加 7 g/L 的羧甲基纤维素钠（CMC-Na）稳泡剂，
2 泡沫驱油用 PEF
室温下该体系泡沫体积为 70 mL，泡沫半衰期长达
100 min（未添加 CMC-Na 时半衰期为 10 min），可
起泡剂溶液中气泡上升过程如图 1 所示，当气
见 CMC-Na 具有较好的稳泡性，但泡沫性质易受溶
泡上升露出液面时，在泡沫表面形成表面活性剂的
液黏度的影响，需对加入药剂的浓度进行考量，同
双分子膜，两层亲水基与水膜中的水相互作用，增
时其高温下性能有待研究。而袁新强等 [24] 进行了高
强了膜的分子间作用力，从而使泡沫获得稳定性。
温下 CMC-Na 稳泡性能的考察，实验用煤油和原油
在泡沫驱油中，泡沫的应用是为了提高驱替（即注
（体积比为 3∶7）组成的模拟油，以热烟道气为发
入）流体的黏度和密度，从而在气驱过程中获得更
泡气体，以质量分数为 0.3%的阴离子表面活性剂
好的流动比，能有效地堵塞储层中的高渗透通道，
HY-3 发泡剂为主剂+质量分数为 0.1%的羧甲基纤
从而将驱替气体转移到渗透率较低、含油量高的岩
维素钠稳泡剂+化工废水为泡沫体系配制 100 mL 起
石中，增加油气界面之间的传质将对增强油的驱替
泡液。当泡沫段塞为 0.6 PV、温度为 120 ℃时，高
效果起关键作用。但随着各国对油气资源需求的增
温条件下，泡沫性能较好，采收率达到 16.29%。
加，深层油藏以及高温地热资源逐渐成为探寻开采
CMC-Na 具有较高黏度值与耐高温能力，对于发泡
的重点。高温油藏泡沫驱过程中，其高温高盐的特
剂 HY-3 来说，添加了质量分数为 0.1%的耐高温稳
性往往会降低常规泡沫体系的性能，温度的影响已 泡剂 CMC-Na 之后，泡沫表层更加致密，明显增强
成为高温油藏泡沫驱的一大难题 [20] ，大量研究表明，
了泡沫稳定性。CMC 稳定泡沫性能较好，但当 CMC
在原有的表面活性剂溶液中，添加聚合物能够提高
含量过高时，泡沫体系分子流动性变弱，液膜损坏
有效黏度并且能大幅增加原液和多孔介质中的泡沫 处未能有效得到快速修复，液膜易受损难愈合，容
稳定性 [21] ，聚合物通常与表面活性剂一起注入以改
易造成气泡破裂，因此，建议在剂量方面对 CMC
变所产生的泡沫界面的黏弹性，且聚合物增强泡沫 进行优化。
可流入高盐度储层的低渗透区和阻隔区 [22] 。因此，开
发用于高温油藏泡沫驱的 PEF 具有建设性意义。将
泡沫驱油 PEF 按照稳泡机理可分为三类：增黏型 PEF、
提高膜黏弹性型 PEF 以及高盐增黏型 PEF。
HPAM（结构式如下所示）作用机理：由于自
身表面特性可与起泡剂通过疏水相互作用发生缔
合，在泡沫系统中形成了一层厚保护层，以提高液
膜的强度和厚度 [25] ；同时，分子间由于疏水缔合作
用，可形成稳定的分子空间网络结构，从而增加体
系溶液的黏度，保持泡沫的稳定性。ZHANG 等 [26]
图 1 起泡剂溶液中气泡上升过程
Fig.1 Bubble rising process in foaming agent solution 开发了一种新型的多组分泡沫驱油系统，以质量分
