CO_(2)气溶性发泡剂可视化发泡性能研究

2021年2月
精细石油化工进展
第22卷第1期
摘
要
C02受温度和压力的变化影响,会形成不同的相态，(：02气溶性发泡剂在不同的（：02相态
中表现出不同的发泡特点。

本文研究了无水、煤油、有机溶剂以及低水条件下C02气溶性发泡剂 在液态、超临界以及气态C02中的发泡性能，研究表明在低水（含水量< 5% )条件下（：02气溶性发 泡剂可以在超临界C02中有效发泡。

利用该C02气溶性发泡剂，可实现低水油藏的有效开发。

关键词C02气溶性发泡剂低水油藏泡沫调驱
气窜是制约〇)2驱进一步扩大波及范围、提 高采收率的重要因素泡沫调驱则是〇)2驱 流度控制的必要手段[6<。

在不同油田，泡沫调 驱均有应用。

针对胜利油田低渗透油藏G 89 - 1 块储层含水量低（<5%)、注入困难等问题，笔者 研发了 C 02气溶性发泡剂。

通过可视化发泡仪， 直观测试了 C 02气溶性发泡剂在不同相态（：02中 的发泡性能，明确了 〇)2气溶性发泡剂在低水条 件下能够实现超临界状态下的稳定发泡。

1
实验部分
1.1原料及仪器
原料：I 型C 02气溶性发泡剂,石油工程技术 研究院自制;# -甲基吡咯烷酮，山东英朗化工有 限公司;煤油（工业品），济南鑫创意化工有限公 司；采用G 89 -1块地层水，矿化度61 584 mg/L (Ca 2+和Mg 2+质量浓度一共是2 000 m g /L )。

仪器:高温高压可视化电磁耦合搅拌式泡沫 仪，中国石油大学（华东）[1<)]，其实物图见图1，流 程图见图2。

图1高温高压可视化电磁耦合 搅拌式泡沫仪实物图
排气管线
图2
高温高压可视化电磁耦合 搅拌式泡沫仪流程图
该实验装置优点包括：1)改进的高压泡沫 仪，具有罗氏泡沫仪搅拌起泡速率可控的优点; 2)具有低压泡沫仪测试速度快的优点;3)具有高 压泡沫仪耐高温高压的优点，可以实现不同相态 C 〇2泡沫稳定性评价;4)测温点在设备内部，可以 准确测量内部温度。

1.2实验方法
1)配制预定浓度的起泡剂溶液，进行搅拌; 2)将起泡剂溶液倒人中间容器中;3)开启泡沫仪 控温装置，设定实验温度;4)使用手摇栗将中间 容器中的起泡剂溶液泵人泡沫仪中，记录液面高 度;5)向泡沫仪中通人C 02气体，达到预定压力 值;6)开启泡沫仪搅拌装置，以恒定转速搅拌一 定时间;7)关闭泡沫仪搅拌装置，开始计时，同时 记录泡沫高度;8)记录泡沫高度随时间变化及半 衰期;9)实验结束，排出起泡剂溶液，排出（：02气 体，待仪器冷却，用蒸馏水进行清洗。

【收稿日期】2021 -01 -05
【作者简介】韦雪,助理研究员；研究方向：低渗透油藏〇)2驱 调堵技术;E - mail : 504574372@ qq . c o m
co 2气溶性发泡剂可视化发泡性能研究
韦雪
中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院，山东东营257000
控制箱
起泡剂
手
摇
泵
34精细石油化工进展第22卷第1期
实验配比为发泡剂1. 〇% (质量比），介质
3.58%(质量比），其余为(：02。

2结果与讨论
2.1无其他介质条件下发泡剂的发泡性能研究
在仅有C02和发泡剂时，测试了发泡剂在液
态C02状态（状态1)、超临界C02状态（状态2)、气态C02(状态3)3种状态下的发泡性能，体系的 状态如图3所示。

状态1状态2 状态3
图3不加介质的条件下发泡剂在（：02中的状态
由图3可以看出：体系中只有（：02和发泡剂 时，发泡剂在状态1(液态C02)和状态2(超临界C〇2)中有溶胀现象，没有气泡产生，但在状态3 (气态C02)中能产生大量气泡。

2.2 甲基吡咯烷酮（NMP)的影响
在体系中添加NMP时，发泡剂在C02中的状 态如图4所示。

由图4可以看出:添加NMP后，体系在状态2 (超临界状态）下略有气泡，但持续时间很短（< 10 s)，但在气态〇)2中，其形态与不加介质时有很大的 变化。

这说明外加介质影响发泡剂分散和结晶性。

状态1状态2 状态3图4添加NM P时发泡剂在(：02中的状态
2.3煤油的影响
在体系中添加煤油时，发泡剂在C02中的状 态如图5所示。

由图5可见:添加介质为煤油时, 发泡剂在状态1 (液态C02)和状态2 (超临界 C02)中没有气泡产生，但在状态3(气态（：02)中 能产生气泡。

状态1状态2 状态3
图5添加煤油时发泡剂在（：02中的状态
2.4水的影响
在体系中添加水时，发泡剂在〇；02中的状态 如图6 ~ 8所7K。

状态1状态2 状态3
图6添加水(3.58%)时发泡剂在（：02中的状态
状态1状态2 状态3
图7添加水（4.15%)时发泡剂在（：02中的状态
状态1状态2 状态3
图8添加水(4.72%)时发泡剂在（：02中的状态
由图6可见:加水或加其他极性溶剂,均可以 有效发泡，加水的发泡性能是最佳的，在含水仅为 3.58%的条件下发泡剂可以有效发泡。

状态2 (超临界C02)中有较多气泡，在状态3 (气态 C〇2)中泡沫丰富，泡沫状态与加NMP类似（图6)。

在含水小于5%的范围内，另外选取含水量 为4. 15%和4.72%进行实验，从图7和图8
中可
2021年2月韦雪:C02气溶性发泡剂可视化发泡性能研究35
看出:在添加水(4. 15%)后，状态2(超临界C02)
时有较多泡沫，状态3 (气态C02)时泡沫更多;添
加水(4. 72%)后，在状态2(超临界C02)中泡沫
曰益丰富，状态3 (气态C02)时仍具有大量泡沫。

说明该发泡剂在地层中仅存束缚水的低水条件下
可以有效发泡，即能够在低水油藏有效应用。

3结论
1) 研制形成的I型气溶性发泡剂可以在超临 界c o2和气态C02中稳定发泡，但在液态《)2中
仅有溶胀现象，现场应用时，可采用液态〇)2伴
注。

2) 在无水以及煤油等条件下,体系的发泡性 能不佳，但在低水或含有机溶剂条件下，体系的发
泡性能优良，因此在现场施工时应该多段塞注人，
加注一些有机溶剂等，实现体系在地层中的有效
发泡。

3) 研制形成的C02气溶性发泡剂是一种可应 用于低水油藏的提高采收率的有效方法。

参考文献
[1]李景梅.注c o2开发油藏气窜特征及影响因素研究[j].石油天
然气学报(江汉石油学院学报）,2012,34(3) :153 -156.
[2]周国华，宋新旺,王其伟，等.泡沫复合驱在胜利油田的应用
[J].石油勘探与开发,2006,33(3) :369 -372.
[3 ]李东霞，苏玉亮，高海涛，等.二氧化碳非混相驱油粘性指进
表征方法及影响因素[J].油气地质与采收率，2010,17
(3) ：63 -66.
[4]王海栋.C02驱气窜机理及封窜技术研究[D].大庆：东北
石油大学，2017.
[5 ] British Petroleum Company. BP statistical review of world ener-
gy[R]. London：BP Company,2018.
[6]李承龙.特低渗透油藏二氧化碳气窜影响因素及规律[J].
特种油气藏，2018,25(3) :82 -86.
[7]陈祖华，汤勇，王海妹，等.C02驱开发后期防气窜综合治理
方法研究[J]•岩性油气藏,2014,26(5) :102 - 106.
[8]马力，欧阳传湘，谭钲扬，等.低渗透油藏C02驱中后期提效
方法研究[J].岩性油气藏，2018,30(2): 139-145.
[9]章星，寇根，王子强，等.吉林特低渗透油藏C02驱油开发效
果探讨[】].钻采工艺，2019,42(2):64-67.
[10]章杨，张亮，陈百练，等.高温高盐C02泡沫性能评价及实验
方法研究[1].高校化学工程学报，2014,28(3):535 -542.
Study on visualized foaming properties of
C02gas soluble foaming agent
WEI Xue
Oil Production Research Institute of Shengli Oilfield Company, SIN O PEC yDongying 257000 y China
Abstract Under the influence of temperature and pressure,C02would form different phase states,and C02 gas-soluble foaming agent showed different foaming characteristics in different C02phases state.In this paper, the foaming properties of C02gas- soluble foaming agent in liquid,supercritical and gaseous C02under the conditions of anhydrous,kerosene,organic solvent and low water were studied.Results showed that C02gas-soluble foaming agent could effectively foam in supercritical C02under the conditions of low water (water con-tent< 5%).The C02gas soluble foaming agent could be used to effectively develop low water reservoirs.
Key words carbon dioxide air soluble foaming agent；low water reservoirs；foam profile control
[责任编辑 管琚]。