综述：泡沫辅助水气交替注入法（FAWAG）在提高石油采收率中的技术进步、操作挑战及未来展望

【编辑推荐】本综述系统评述了泡沫辅助水气交替注入（FAWAG）技术在提高石油采收率（EOR）中的创新应用，重点解析了其通过热稳定泡沫和可生物降解表面活性剂解决储层非均质性、高温高压挑战的机制，结合人工智能优化与碳捕集（CCUS）潜力，为能源转型提供了技术-环境双赢策略。

　　

泡沫辅助水气交替注入（FAWAG）的技术革命

水气交替注入（WAG）的基础原理

传统水气交替注入（WAG）通过周期性切换气体（如CO₂）和水的注入，利用气体降低原油黏度与界面张力，而水则控制气体窜流。然而，在非均质储层中，气体易沿高渗透带突进，导致“粘性指进”和“重力超覆”现象，降低波及效率。FAWAG的创新性在于引入表面活性剂生成泡沫，形成动态屏障调控气体流动路径，使驱替前缘更均匀。实验表明，泡沫可将气体流度降低10-100倍，显著抑制高渗通道的过早突破。

非均质储层的操作适配策略

针对孔隙度与渗透率剧烈变化的储层，FAWAG需定制化调整注入参数。例如，通过示踪剂测试识别高渗层后，可采用“选择性封堵”技术，将纳米颗粒增强型泡沫优先注入优势通道。某砂岩油田案例显示，此举使低渗区原油采收率提升18%。此外，智能井技术可实时监测压力响应，动态调整气水比（通常1:1至3:1），优化泡沫生成位置。

高温环境下的泡沫稳定性挑战

当储层温度超过100°C时，常规表面活性剂会因分子链断裂而失效。最新研究采用氟碳-碳氢杂化表面活性剂（如C₁₂F₈-C₁₂H₂₅），其热稳定性可达150°C。分子动力学模拟揭示，氟碳链的刚性结构能抵抗热振动，而碳氢链则维持界面活性。在阿曼某深部油田，此类泡沫使CO₂滞留率提高40%。

生物可降解表面活性剂的绿色突破

为应对环保法规，研究者开发了基于糖苷或氨基酸的天然衍生表面活性剂。例如，鼠李糖脂在海水盐度（3.5% NaCl）下仍能形成稳定泡沫，且28天内生物降解度达90%。经济分析表明，尽管其成本比石油基产品高20%，但可节省废水处理费用并提升企业ESG评级。

人工智能驱动的实时优化

机器学习算法正革新FAWAG的决策过程。通过训练神经网络识别压力瞬变、产液成分等数据，系统可预测泡沫衰变周期并自动调整注入方案。北海某油田应用数字孪生技术后，无效循环减少25%，同时CO₂封存量增加15万吨/年。

结论与未来展望

FAWAG通过多学科交叉解决了EOR领域的核心痛点：泡沫化学的进步保障了极端条件下的性能，智能优化降低了操作不确定性，而绿色材料则平衡了经济与环境需求。下一步研究应聚焦于超临界CO₂泡沫的长期封存效应及低渗透页岩油的适应性改造，以巩固其在能源转型中的关键地位。