在哈萨克斯坦“X”油田的花岗岩岩心中，应用泡沫 flooding 技术进行残余油开采

《Geoenergy Science and Engineering》：Application of foam flooding for residual oil production in granitoid cores from the “X” oil field in Kazakhstan

泡沫驱油技术对X油田储层微观位移效率及采收率的影响研究表明，氮气泡沫（8.15% OOIP）显著优于二氧化碳泡沫（2.45% OOIP），纳米粒子添加使采收率平均提升5.05%，但氮气泡沫粘度增至9mPa·s可能影响 injectivity。实验对比了 Berea 和 Indiana 石灰岩的岩性差异对泡沫效果的影响，验证了泡沫技术通过稳定泡沫结构改善驱油效率的潜力。

　　泡沫驱油技术在提高油田采收率方面展现出巨大的潜力。这项研究聚焦于“X”油田核心样本，通过对比氮气（N?）和二氧化碳（CO?）泡沫驱油的效果，以及在泡沫体系中加入纳米颗粒的改善作用，探讨了泡沫驱油对剩余油的回收能力。研究还涉及了不同岩性样本（如贝雷亚砂岩和印第安纳石灰岩）的对比分析，以评估泡沫驱油在多种地质条件下的适用性。

在“X”油田，由于地质结构的复杂性，常规的水驱技术在回收剩余油方面效果有限。水驱过程中，由于岩层渗透率的不均一性，低渗透区域的油难以被有效驱替，而高渗透区域则容易形成水流通道，导致油水分布不均。这种现象使得水驱的采收率无法达到理想水平，尤其是在面对大量被绕过的或残留的油时。因此，研究者提出采用泡沫驱油技术，以期通过改善驱替效率，提高油田的整体采收率。

泡沫驱油是一种化学增强采油技术，其核心原理是通过将气体与表面活性剂溶液混合注入油藏，形成稳定的泡沫体系。这种泡沫在多孔介质中能够有效降低气体的流动性，从而提高驱替效率。泡沫的稳定性受到多种因素的影响，包括表面活性剂的种类和浓度、气体的性质、油藏温度和压力、盐度、油饱和度以及岩石的物理特性。因此，在实际应用之前，必须对泡沫体系进行实验室测试，以优化其配方，使其适应特定的油藏条件。

在本研究中，实验过程包括多个步骤，首先是通过索氏提取法对核心样本进行清洗，去除其中的杂质和残留物。接着，对核心样本进行初始油饱和处理，以确保实验条件的一致性。随后，进行不同流速下的水驱实验，观察水驱对油藏的驱替效果。在水驱之后，进行氮气和二氧化碳的气体驱油实验，以比较两种气体在驱油过程中的表现。最后，通过将表面活性剂溶液与氮气或二氧化碳共注入，评估泡沫驱油的效果。此外，实验还引入了0.1%的二氧化硅纳米颗粒，以进一步提高泡沫的稳定性与驱油能力。

实验结果表明，泡沫驱油在“X”油田核心样本中表现出显著的增强采油效果。在水驱实验中，当注入速率为1 cc/min时，采收率达到9%；随着注入速率的增加，采收率也相应提高，分别达到14.5%（2 cc/min）和15.3%（3 cc/min）。相比之下，氮气驱油的采收率显著提升，达到29.3%，同时压力差也有所增加。在泡沫驱油实验中，采收率进一步提高至35%，但压力差也随之增大。这一结果表明，泡沫体系能够有效降低气体的流动性，从而提高驱替效率，减少气体在油藏中的通道效应。

然而，研究还发现，加入纳米颗粒的泡沫体系虽然提高了采收率，但也带来了一些不利影响。具体而言，氮气泡沫在加入纳米颗粒后，其表观粘度显著增加，达到约9 cP。虽然粘度的增加有助于提高泡沫的稳定性，但同时也可能影响注入性能，降低油井之间的流体流动性。这种现象需要在实际应用中加以权衡，以确保泡沫驱油技术的可行性和经济性。

在对比实验中，研究者还测试了贝雷亚砂岩和印第安纳石灰岩等参考样本。实验结果显示，无论是在“X”油田核心样本还是在参考样本中，氮气泡沫的采收率均优于二氧化碳泡沫。这一结果可能与氮气和二氧化碳在油藏中的不同相互作用机制有关。氮气在与水和油的相互作用中表现出更强的驱替能力，而二氧化碳则可能由于其较高的溶解性，在某些条件下导致泡沫稳定性下降。

此外，实验还评估了纳米颗粒对泡沫体系的增强作用。在泡沫体系中加入0.1%的二氧化硅纳米颗粒后，采收率平均提高了5.05%。这一结果表明，纳米颗粒的引入能够显著提升泡沫驱油的效果，从而进一步提高油藏的采收率。然而，纳米颗粒的加入也增加了泡沫的表观粘度，这可能会对油井的注入性能产生负面影响，特别是在油井之间流体流动受限的情况下。

研究者还通过一维核心驱替实验，评估了泡沫驱油对微观驱替效率的提升作用。实验结果显示，泡沫体系在提高驱替效率方面表现出良好的性能，特别是在改善油水界面张力和提高流体的滞留能力方面。这些结果为泡沫驱油技术在实际油田中的应用提供了重要的理论支持和实验依据。

在讨论部分，研究者指出，二氧化碳和氮气泡沫在增强采油效果方面存在显著差异。这种差异可能与两种气体在油藏中的不同物理和化学行为有关。例如，二氧化碳具有较高的溶解性，能够在油藏中形成更多的溶解气，从而影响泡沫的稳定性。而氮气则相对惰性，其在油藏中的行为更为稳定，能够更好地维持泡沫结构。因此，在选择气体类型时，需要综合考虑油藏的具体条件，如渗透率、压力、温度以及油水的物理化学性质。

研究还强调了岩性对泡沫驱油效果的影响。在不同的岩性样本中，泡沫驱油的采收率存在差异，这表明泡沫驱油技术的适用性可能受到油藏地质条件的限制。例如，在高渗透率的岩层中，泡沫可能更容易形成并维持其结构，而在低渗透率的岩层中，泡沫的稳定性可能受到更大的挑战。因此，在实际应用中，需要对油藏的岩性特征进行详细的分析，以确定最佳的泡沫驱油方案。

总体而言，本研究的结果表明，泡沫驱油技术在提高“X”油田采收率方面具有显著的优势。特别是在氮气泡沫体系中，通过引入纳米颗粒，能够进一步提高驱油效率，同时改善泡沫的稳定性。然而，泡沫体系的高粘度可能会对油井的注入性能产生负面影响，因此在实际应用中需要进行细致的优化，以平衡驱油效率与注入能力之间的关系。

从行业角度来看，泡沫驱油技术的应用对于提高油田的采收率具有重要意义。特别是在老油田或成熟油田中，由于油藏压力下降，常规的水驱或气体驱油技术可能难以达到预期的采收率。而泡沫驱油技术能够有效解决这一问题，通过降低气体的流动性，提高驱替效率，从而回收更多剩余油。此外，泡沫驱油技术还能够减少气体在油藏中的通道效应，提高油井之间的流体流动性，从而优化整个油田的采收率。

研究者还指出，泡沫驱油技术的推广和应用需要克服一些技术挑战。例如，泡沫体系的配方优化是一个关键环节，必须根据油藏的具体条件进行调整。此外，泡沫体系的稳定性和持续性也是影响其应用效果的重要因素。在实际应用中，需要对泡沫体系进行长期监测，以确保其在油藏中的有效性。同时，泡沫驱油技术的经济性也需要进行评估，以确定其在不同油田中的适用性。

综上所述，泡沫驱油技术在提高油田采收率方面展现出巨大的潜力。通过合理选择气体类型、优化泡沫体系的配方，并引入纳米颗粒等添加剂，可以有效提高驱油效率，同时减少气体在油藏中的通道效应。然而，实际应用中仍需克服一些技术挑战，以确保泡沫驱油技术的可行性与经济性。未来的研究可以进一步探讨泡沫驱油技术在不同油藏条件下的适用性，以及其在实际油田中的长期效果。