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(duì)泡沫穩(wěn)定性影響較為復(fù)雜。當(dāng)電解質(zhì)濃度較低時(shí)，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(shí)，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(shì)，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(duì)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(duì)YX泡沫性能影響較小。PANDEY等研究了不同K+、Mg2+濃度對(duì)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(jià)鹽Mg2+比單價(jià)鹽K+造成更大的泡沫黏度降低。

2.1.4原油

在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中，泡沫與原油之間的接觸對(duì)泡沫的形成、穩(wěn)定性和在多孔介質(zhì)中的運(yùn)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(qiáng)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(duì)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(duì)泡沫均有促進(jìn)作用，其中重質(zhì)油對(duì)泡沫的穩(wěn)定傾向更高，但在某些特定情況下會(huì)損害泡沫。PANG等通過實(shí)驗(yàn)觀察到輕質(zhì)油和重質(zhì)油都可以進(jìn)入泡沫膜而不會(huì)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(jī)械作用力越強(qiáng)，強(qiáng)化了泡沫膜對(duì)油滴的包裹和攜帶作用。郭程飛研究含油量對(duì)泡沫體系的影響，結(jié)果表明未強(qiáng)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(shí)，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(jī)理

泡沫驅(qū)油技術(shù)有機(jī)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(dòng)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(shí)，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(dòng)，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(chǔ)層條件和原油存在的情況下也具有良好的穩(wěn)定性。同時(shí)，CO2泡沫還具有氣驅(qū)的優(yōu)點(diǎn)，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(dòng)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(chǔ)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(chǔ)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(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)驗(yàn)，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(qiáng)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(shí)驗(yàn)開展了CO2泡沫在驅(qū)替過程中對(duì)殘余稠油啟動(dòng)效果的微觀動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(shí)驗(yàn)，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(duì)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(shí)驗(yàn)；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%。