基于气溶性表面活性剂的超临界CO2泡沫流度控制方法

CO2混相或近混相驱用于低渗透油藏提高采收率是我国近期CO2捕集和埋存技术发展的主要方向。由于油藏的非均质，防止气窜和流度控制将是气驱的关键。泡沫是控制流度的有效方法。针对低渗透油藏水和泡沫流体可注性差及常规CO2泡沫不稳定的问题，充分利用超临界CO2呈良好溶剂的特性，采用气溶性表面活性剂，通过CO2载体注到地层内，产生超临界CO2/水/油复合泡沫-乳化体系。本课题通过设计合成，调整HLB值，改进气溶性非离子表活剂，实现其在CO2中具有较好的溶解性和在地层内产生稳定泡沫的作用；采用改进的高压高温泡沫仪研究CO2泡沫的稳定性；利用高压滚球式流变仪测试表活剂在CO2中的增稠和溶解特性；采用CO2驱替装置评价CO2泡沫多相体系的封堵和流度控制性能，研究和改进其抗温和抗盐性能。探索超临界CO2泡沫新体系的驱油和流度控制机理及影响因素，为低渗透油藏注CO2提高采收率提供科学依据。

通过筛选和设计合成，研发具有水溶性和CO2气溶性的表面活性剂，探索分子结构对起泡、稳泡和在CO2中溶解度的影响，研究影响泡沫稳定性的因素，包括地层水矿化度、温度、压力和表面活性剂分子结构等，及其流度控制及提高采收率机理。研究结果表明，CO2在气态、液态和超临界状态下均可形成泡沫，其中稳定的CO2泡沫对应一个表面活性剂的最佳浓度范围；在高温和高矿化度条件下，泡沫的稳定性及流度控制能力减弱。对非离子表面活性剂来说，EO及磺化基团有利于提高泡沫性能。常规及改进的碳氢基非离子、离子和氟化物表活剂在CO2中溶解度实验结果表明，含氟及极性低的碳氢基非离子表面活性剂的溶解度较高，低极性共溶剂对提高表面活性剂在CO2中溶解度的作用很明显。提高压力及加入共溶剂能够提高离子型表面活性剂在CO2中溶解度。驱替实验结果表明，泡沫液和CO2段塞交替注入是可行的泡沫注入方法；研发的气溶性较好的表面活性剂及非水基泡沫液体系能在低渗透油藏条件下产生很好的流度控制作用，阻力因子高达20-100，能有效提高波及系数和采收率。