2.1.3鹽度

地層中電解質(zhì)成分的變化和地層水的高鹽度是影響泡沫穩(wěn)定性的重要因素，嚴(yán)重影響了表面活性劑在界面上的吸附。電解質(zhì)對泡沫穩(wěn)定性影響較為復(fù)雜。當(dāng)電解質(zhì)濃度較低時，由于離子型起泡劑的離子頭部被反離子屏蔽，使排列在液膜表面的分子之間相互排斥作用減小，增加了起泡劑分子的吸附量，分子排列緊密，液膜持水能力增加，氣體通過能力降低，從而提高泡沫穩(wěn)定性。當(dāng)電解質(zhì)濃度過高時，泡沫的穩(wěn)定性降低，是離子型起泡劑親水基團(tuán)的雙電層結(jié)構(gòu)被壓縮，分離壓力減小所導(dǎo)致。此外，電解質(zhì)與起泡劑通過橋聯(lián)作用聚集，破壞水化層，導(dǎo)致泡沫穩(wěn)定性降低。在高鹽度下，流體中鹽離子的存在降低了氣-液界面上的表面電勢，從而降低了雙電層排斥作用，促進(jìn)了液體從薄層中排出，降低了泡沫的穩(wěn)定性。

吳軼君等研究了Na+、Ca2+和Mg2+對非離子起泡劑烷基糖苷（WT）、兩性離子起泡劑甜菜堿（YX）泡沫性能的影響，結(jié)果表明Na+主要通過改變泡沫體系的臨界膠束濃度（CMC）和電荷作用來影響泡沫的穩(wěn)定性，而Ca2+與Mg2+則是通過離子與離子之間的化學(xué)反應(yīng)、水化作用及電荷作用共同影響泡沫的穩(wěn)定性，Ca2+與YX中陰離子基團(tuán)反應(yīng)生成不溶物，降低泡沫的起泡性與穩(wěn)定性，Mg2+則對YX泡沫性能影響較小。PANDEY等研究了不同K+、Mg2+濃度對非離子聚合物瓜爾膠和表面活性劑TX-100產(chǎn)生泡沫的影響，結(jié)果表明鹽度從2%增加到8%泡沫半衰期顯著下降；泡沫表現(xiàn)出剪切稀化行為，泡沫黏度降低90%以上，二價鹽Mg2+比單價鹽K+造成更大的泡沫黏度降低。

2.1.4原油

在現(xiàn)場作業(yè)中，泡沫與原油之間的接觸對泡沫的形成、穩(wěn)定性和在多孔介質(zhì)中的運移具有至關(guān)重要的影響。一般情況下，油相具有消泡作用，特別是油以液滴的形式分散或鋪展在液膜上。由于油相中的烴類物質(zhì)吸附于氣-液界面，改變了分子層的結(jié)構(gòu)而降低了液膜強度，并且部分起泡劑溶于油相中，降低了起泡劑濃度。PU等研究表明在原油存在的條件下，原油的黏度、密度和組分對泡沫性能均有貢獻(xiàn)。在一定的含油量范圍內(nèi)，輕質(zhì)油和重質(zhì)油對泡沫均有促進(jìn)作用，其中重質(zhì)油對泡沫的穩(wěn)定傾向更高，但在某些特定情況下會損害泡沫。PANG等通過實驗觀察到輕質(zhì)油和重質(zhì)油都可以進(jìn)入泡沫膜而不會使泡沫破裂，重質(zhì)油主要以大油滴的形式分布在Plateau邊界，而輕質(zhì)油以更小的油滴形式填充邊界和薄層，更容易在薄層上鋪展開來，加快薄膜析液。GU等研究了泡沫和重質(zhì)油之間的微觀作用力，結(jié)果表明油相中重組分含量越高，泡沫與原油之間的微機械作用力越強，強化了泡沫膜對油滴的包裹和攜帶作用。郭程飛研究含油量對泡沫體系的影響，結(jié)果表明未強化的泡沫體系抗油性較弱，泡沫體積和半衰期隨著含油量的增加而降低；含油量為15%時，泡沫體積降幅為20.59%，半衰期降幅為39.60%。LIU等通過十二烷基硫酸鈉泡沫體系提高原油采收率研究表明，含油飽和度增至15%后，泡沫穩(wěn)定性降低，且在輕質(zhì)油條件下的泡沫穩(wěn)定性差于在重質(zhì)油條件下。

3 CO2-EOR應(yīng)用前景

3.1 CO2-EOR機理

泡沫驅(qū)油技術(shù)有機地結(jié)合了化學(xué)和氣體EOR方法。泡沫由表面活性液體和氣體組成，泡沫和二者最顯著的區(qū)別在于多孔介質(zhì)中的流動阻力不同，表現(xiàn)出比單一活性液體和氣體大得多的阻力。CO2泡沫體系在孔隙介質(zhì)中具有很高的表觀黏度，表觀黏度隨著孔隙度的增大而升高。泡沫在多孔介質(zhì)滲吸時，其表觀黏度比液相和氣相的黏度都高得多，并隨孔隙度的增大而升高。由于賈敏疊加效應(yīng)，增大了高滲透通道的滲流阻力，泡沫更有利于在小孔道中流動，在多孔介質(zhì)中具有選擇性封堵性能，減小層間和層內(nèi)干擾，形成較穩(wěn)定的驅(qū)替前緣，可以提高波及效率。在CO2泡沫體系中加入NPs或聚合物可以提高泡沫阻力和穩(wěn)定性、增大泡沫黏度，使CO2泡沫在高溫高壓高鹽的儲層條件和原油存在的情況下也具有良好的穩(wěn)定性。同時，CO2泡沫還具有氣驅(qū)的優(yōu)點，CO2溶于原油后可以增大原油體積，增加孔隙含油飽和度；降低原油黏度，改善油相和驅(qū)替相的流度比，增加原油的流動性；改善毛細(xì)管滲吸作用。CO2和水混合溶液可以溶解部分礦化物成分，增大儲層的孔隙度和滲透率；降低油水界面張力，提高原油采收率；CO2還能抽提原油中烴類（C2—C30），降低剩余油飽和度。

3.2 CO2-EOR應(yīng)用

中國稠油、頁巖油氣等非常規(guī)油氣資源儲量豐富，但開發(fā)仍處于起步階段。迄今為止，中外學(xué)者通過大量的CO2泡沫驅(qū)實驗研究來提高稠油和頁巖油的產(chǎn)量。

3.2.1稠油油藏

LIU等對6種表面活性劑和0.04%的HPAM產(chǎn)生的CO2泡沫在不同溫度下進(jìn)行稠油驅(qū)替實驗，其稠油來自遼河油田的深層稠油油藏，密度為0.938 g/cm3，50℃下黏度為142 mPa·s；研究結(jié)果表明，優(yōu)選的表面活性劑和0.04%的HPAM產(chǎn)生的CO2泡沫在鹽水條件下半衰期為1 380 s，CO2泡沫有效阻斷了前期熱水注入過程中產(chǎn)生的水竄，顯著提高了低滲透和高滲透填砂管的驅(qū)油效率，在57℃下，采收率提高約為22.8%；在200℃下，采收率提高約為30.4%。TELMADARREIE等使用CO2泡沫和CO2聚合物增強泡沫用于稠油開采研究，其稠油來自加拿大某油藏，在22℃下黏度分別為670、1 300 mPa·s。結(jié)果表明，在均質(zhì)巖心中CO2泡沫注入提高了水驅(qū)剩余稠油采收率8%；在常規(guī)CO2泡沫中加入聚合物可以顯著提高其稠油開采能力，從均質(zhì)和裂縫性巖心中分別采出水驅(qū)后約26%和11%的殘余油。

劉鋆石等通過可視化驅(qū)替實驗開展了CO2泡沫在驅(qū)替過程中對殘余稠油啟動效果的微觀動態(tài)實驗研究，結(jié)果表明溫度從30℃升至90℃，氣體溶解度變化較小，稠油體積因子從1.19增至1.42，稠油降黏率從13.55%增至67.42%。CO2泡沫體系使原油體積膨脹的作用促進(jìn)了盲端殘余油的啟動和油膜的剝蝕，CO2泡沫體系的乳化降黏作用促進(jìn)了泡沫段塞前段乳化驅(qū)油。

TANG等也開展了在油濕裂縫性多孔介質(zhì)中水驅(qū)后CO2泡沫驅(qū)的微觀可視化驅(qū)替實驗，結(jié)果表明泡沫驅(qū)替了水驅(qū)后的大部分簇狀殘余油和死角殘余油，由于泡沫對高滲透區(qū)的封堵能力表現(xiàn)出更好的驅(qū)油效果，采收率提高20%～40%。ZHAO等通過堿性表面活性劑輔助CO2泡沫使稠油乳化和界面張力降低來提高稠油采收率，其稠油來自加拿大西部某油藏，密度為0.999 g/cm3，21℃下黏度為132 000 mPa·s，煤油與稠油以1∶3的比例混合稀釋至1 850 mPa·s進(jìn)行實驗；結(jié)果表明陰離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯羧酸酯（AEC）+Na2CO3體系具有非超低的界面張力（10-2 mN/m）和最佳的乳液穩(wěn)定性，該溶液在膠束增溶油存在下生成的CO2泡沫最穩(wěn)定，半衰期為380 min，稠油降黏率為52.8%，CO2泡沫驅(qū)提高采收率達(dá)25.06%。