Page 70 - 《精细化工》2022年第1期

·60· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

流动。在实验室岩心驱替实验中，可以采收 82%残 [68-69] 。虽然国外文献中也常常将微乳液泡沫驱替称
余油 [60] 。荷兰 TU Delft 大学也通过岩心驱替实验， 为低张力泡沫驱，但是在研究开发过程中不但测量
验证了此工艺的有效性。结果表明，采用油水中相 了油水界面张力，而且对相态的影响也做了详细研
微乳液的采收率比油水下相高 5%，注入预制泡沫的 究和说明 [60-61,66] 。所以，特此作出对比说明，希望
采收率比原位泡沫高 13% [62] 。但是，在实际生产中， 引起研究人员对微乳液本身作用的重视。
油藏存在重力分离和非均质现象。注入的微乳液可 早在 2000 年，中国已经率先实现了低张力泡沫
能会从已波及区域和底部流走，而随后的泡沫可能 的油田应用。因为传统的 ASP/SP 配方已经可以有
会转向未波及区域和油藏顶部。这样，微乳液不能 效降低界面张力，所以直接使用 ASP 配方产生的低
触及未波及区域，而泡沫本身在高原油饱和度下又 张力泡沫，其采油效果优于 ASP 三元复合驱 [53] 。胜
不稳定，可能会造成此微乳液泡沫驱油的失效。 坨油田在 2011 年使用磺酸盐-甜菜碱表面活性剂配
因此，法国 TOTAL 石油公司、荷兰 TU Delft 方产生了低张力泡沫，将单井产油量从 6.3 t/d 提高
和美国 Rice 大学的研究人员提出了另一种方案：使 到了 9.2 t/d [70] 。所以，中国的微乳液/低张力泡沫驱
用一种表面活性剂配方，在得到油水下相和足够低 起步早，在应用层面上处于绝对的国际领先地位。
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的界面张力（1.0×10 mN/m）的同时，产生稳定泡 但是对于基础研究，尤其是油水相态对泡沫稳定性
沫。这样虽然不能达到油水中相，但是配方也可以 的研究不够细致充分，导致现场应用中出现了如初
有效降低界面张力，提高微观驱替效率，同时保证 期起泡慢、中期泡沫不稳定、后期乳液黏度大等问
了水相中有充足的表面活性剂，可以产生稳定的泡 题 [71-72] 。所以，中国微乳液泡沫驱替应该在表面活
沫。在岩心驱替实验中，这种微乳液泡沫驱可以提 性剂和注入工艺两个层面上进行深入研究，使其具
高 12%~50%的原油采收率 [61,63-64] 。荷兰 TU Delft 有发泡更快，泡沫更稳定，微乳液黏度低，易分离
利用 CT 成像和岩心驱替实验对微乳液泡沫驱进行 等特点。
了深入研究。结果发现，当微乳液处于油水下相， 3.3 研究建议
但是远离油水中相和最佳盐度时，其最终采收率很 综上所述，虽然微乳液泡沫驱结合了两个技术
低，只与水气交替注入（WAG）相当。只有当微乳 的优点，在理论上可以实现微观和宏观采收率的共
液接近油水中相，但是仍然处于下相时，采收率才 同提高，但是在理论和应用上还面临如下挑战。
会得到显著提高（采收率提高值 ΔE=15%OOIP）。 （1）表面活性剂有效窗口狭窄。为了同时保证
这是因为，只有接近油水中相时才能产生足够量的 微乳液的产生和泡沫的稳定，油水乳液需要处于油
微乳液。此微乳液不但保护了泡沫稳定性，还增加 水下相，但是又要接近油水中相，导致有效窗口狭
了局部压力梯度，有利于泡沫的产生，从而起到了 窄。而油水相行为对温度、盐度、油组分等参数非
与泡沫的良性协同作用 [65] 。 常敏感，所以对于特定油藏条件需要开发相应的表
美国 Chevron 公司宣称找到了一种配方可以同 面活性剂配方。这不仅增加了配方开发难度，还减
时得到油水中相并产生稳定泡沫，并且在非均质填 弱了配方的普适性，增加了工作量。
砂管驱替实验中验证了此配方的优秀性能：普通泡 （2）注入工艺需要模拟优化。将微乳液泡沫剂
沫采收率为 45%，此微乳液泡沫驱的采收率达到 拆分为微乳液剂和泡沫剂两段，分别进行注射，可
71% [66] 。但是此配方的增溶参数只有 5~7，远低于 以降低配方的开发难度，提高配方的普适性。但是
一般油水中相的增溶参数（>10）。而且，作者也没 此注入工艺需要进行模拟优化，避免两段表面活性
有展示相关油水相态的照片。因此，对于此类配方 剂流入不同区域，保证微乳液和泡沫可以产生良性
的合理性还需要进一步的研究和验证。 的协同作用。在数值模拟领域，已经对微乳液和泡
另外，微乳液泡沫剂配方对盐度、温度和原油 沫强化采油技术进行了大量研究，但是对于微乳液
构成很敏感，不具有普适性。针对特定的油藏条件， 泡沫技术的数值模拟还鲜有报道。
需要重新设计表面活性剂配方。而且需要根据油藏 （3）物理化学和流体流动的基础研究还需要进
条件，对泡沫的原油耐受度进行调整，使其满足： 一步深化。虽然微乳液泡沫驱的基本原理已经被广
泡沫在已驱替区域中稳定存在，起到调剖封窜的作 泛讨论，但是对于微乳液和泡沫在多孔介质中的产
用；在进入未驱替区域时，泡沫需要迅速破裂并释 生、破裂和运移，以及二者的互相影响还没有被充
放出微乳剂 [67] 。 分理解。这些基础研究可以为表面活性剂配方的精
中国对微乳液泡沫驱的研究与微乳液驱的研究 准设计，数值模型的改进优化，注入工艺的创新设
类似，都是聚焦于界面张力的降低，而忽视了微乳 计等提供重要理论支持。
液本身的作用。因此，通常被称为低张力泡沫驱 针对以上挑战，作者提出如下研究建议。