2結果分析

2.1微納米顆粒三相泡沫體係構築

依據大慶油田聚驅後油藏特征，采用不同厚度和滲透率的岩心模型並聯模擬聚驅後油藏。岩心模型水驅、聚驅和三相泡沫驅示意圖見圖1。可以看出，聚驅後油藏注水時，由於水的黏度較低，水主要沿著高滲透層流動，形成無效循環。注聚合物時，聚合物黏度明顯大於水，聚合物進入高滲層可形成一定封堵，使其進入中低滲層，中滲層滲流阻力較大，進入的聚合物較少，而低滲層滲流阻力最大，進入的聚合物更少。因此聚驅後水驅或聚驅無法大幅提高采收率。

聚驅後油藏要大幅提高采收率，需要同時具有堵調驅功能的驅油體係，泡沫具有堵大不堵小、堵水不堵油作用，適用於非均質油藏提高采收率。但普通泡沫隻適用於滲透率級差較小的油藏提高采收率，為使泡沫適用於級差較大的聚驅後油藏提高采收率，本文中利用微納米顆粒、聚合物和表麵活性劑形成三相泡沫體係。聚合物和微納米顆粒使泡沫液膜厚度大、排液速度慢、黏彈性大，具有超強泡沫性能;同時體係還具有顆粒、聚合物和表麵活性劑3種特性及協同增效作用。

三相泡沫體係在聚驅後並聯岩心模型中，先進入高滲層，高滲層含油飽和度低、孔吼大，泡沫可形成有效封堵，並穩定向前運移;吸附作用導致前緣泡沫破裂後，聚合物和微納米顆粒還具有一定的堵調作用，有利於後續泡沫發揮更好的封堵作用。高滲層形成一定封堵後，泡沫進入中滲層，中滲層含油飽和度較高、孔吼較小，泡沫性能降低，經過孔喉剪切後泡沫變小，進入中滲層內部;在中滲層前緣主要以聚合物、顆粒、串流氣體和少量泡沫形態存在，推動剩餘油向前運移，次前緣泡沫逐漸增多，即泡沫在中滲層具有調驅作用。中高滲層均形成一定堵調後，泡沫進入低滲層，低滲層含油飽和度最高、孔吼最小，泡沫性能明顯降低，且經過孔喉剪切後泡沫尺寸更小;低滲層前緣和次前緣主要以聚合物、顆粒和串流氣體形態存在，推動剩餘油向前運移，即泡沫均勻驅替低滲層（圖1）。三相泡沫體係在聚驅後油藏具有自適應堵調驅作用，可大幅提高采收率。

圖1水驅、聚驅和泡沫驅示意圖

2.2微納米顆粒三相泡沫體係溶液特性

2.2.1三相泡沫體係液相剪切黏度

三相泡沫體係液相剪切黏度如圖2所示。由圖2（a）可知，隨著顆粒質量濃度增加，DPCG三相泡沫體係液相的剪切黏度先快速增加，而後趨於平穩，而PPCG體係的剪切黏度僅略有增加。SNP、BNP或ANP對三相泡沫體係液相的剪切黏度影響較小。由圖2（b）可知，隨時間增加，不同三相泡沫體係液相的剪切黏度先快速降低，而後趨於平穩。PPCG或PPCG三相泡沫體係液相剪切黏度保留率接近67%，SNP、BNP或ANP體係的保留率約為63%。

圖2三相泡沫體係液相剪切黏度

DPCG或PPCG溶於水後，吸水膨脹形成網格結構的軟體內核，外部具有親水支鏈，形成軟體微米顆粒。DPCG或PPCG與DWS和聚合物通過靜電、範德華力和纏繞作用，均勻分布在液相中。PPCG僅具有短親水支鏈，使其三相泡沫體係液相剪切黏度略增加;而DPCG具有長親水支鏈，使其三相泡沫體係液相剪切黏度明顯增加。SNP、BNP或ANP為硬質納米顆粒，對其三相泡沫體係液相剪切黏度不產生影響。隨時間增加，軟體微米顆粒溶脹更充分，對體係剪切黏度的貢獻更大;而硬質納米顆粒體係的剪切黏度主要為聚合物黏度的宏觀體現。DPCG或PPCG體係的剪切黏度保留率高於SNP、BNP或ANP的。

2.2.2三相泡沫體係運動黏度

三相泡沫體係運動黏度見圖3。可以看出，不同三相泡沫體係運動黏度差別較大，DPCG體係的最大，PPCG、BNP、SNP和ANP體係的依次降低。放置30 d後DPCG或PPCG體係的運動黏度保留率接近77%，而BNP、SNP或ANP體係的保留率56%~65%。三相泡沫體係的運動黏度明顯大於其液相的。不同三相泡沫體係液相的運動黏度差別較小，其中DPCG或PPCG體係的較大，SNP、BNP或ANP體係的較小。放置30 d後DPCG或PPCG體係液相的運動黏度保留率接近66%，而BNP、SNP或ANP的保留率56%~61%。

圖3三相泡沫體係運動黏度

DPCG與DWS和聚合物具有較強的靜電、範德華力和纏繞作用，使其三相泡沫體係具有較大的拉伸黏度、剪切黏度和黏彈性，導致DPCG三相泡沫體係運動黏度最大。而PPCG僅具有短支鏈，與DWS和聚合物的靜電、範德華力和纏繞作用相對較弱，導致其運動黏度低於DPCG的。硬質納米顆粒在溶液中與DWS和聚合物的靜電、範德華力和纏繞作用較弱，因此其三相泡沫體係運動黏度較低。

放置後不同三相泡沫體係的液相剪切黏度和泡沫性能均降低，使其在毛細管中流動的流體內部拉伸黏度、與內壁剪切黏度和液膜黏彈性減弱，導致其運動黏度降低。由於軟體微米顆粒三相泡沫體係的剪切黏度和泡沫綜合指數保留率高於硬質納米顆粒的，因此DPCG或PPCG體係的運動黏度保留率大於BNP、SNP或ANP體係的。

2.2.3三相泡沫體係液相界麵張力

三相泡沫體係液相界麵張力見圖4。由圖4（a）可知，當顆粒質量分數低於0.4%時，SNP三相泡沫體係液相與原油可形成超低界麵張力。隨著質量分數增加，體係的界麵張力增加，達不到超低。ANP體係的界麵張力變化趨勢與SNP的相似，但界麵張力更高一些。BNP、DPCG或PPCG三相泡沫體係液相的界麵張力隨顆粒質量分數增加略有增加，仍保持超低界麵張力。由圖4（b）可知，隨時間增加，不同三相泡沫體係液相的界麵張力變化不大，ANP三相泡沫體係液相的界麵張力仍無法達到超低，其餘體係的界麵張力保持超低。

DPPG、PPCG或BNP三相泡沫體係的油水界麵緊密排列DWS，同時嵌入少量DPCG、PPCG或BNP片狀結構，使界麵張力略有升高。SNP質量分數較高時，油水界麵排布DWS和SNP-DWS顆粒體係，使DWS排布緊密度降低，導致界麵張力顯著增加。同樣，ANP降低了油水界麵DWS排布緊密程度，導致界麵張力升高。

圖4三相泡沫體係液相界麵張力

2.2.4三相泡沫體係泡沫性能

三相泡沫體係泡沫綜合指數見圖5。由圖5（a）可知，隨顆粒質量分數增加，BNP、DPCG或PPCG三相泡沫體係的泡沫綜合指數先增加後降低，而SNP或ANP體係的泡沫綜合指數先快速增加，而後趨於平穩。DPCG三相泡沫體係的泡沫綜合指數極大值最大，SNP、BNP或PPCG三相泡沫體係的泡沫綜合指數低於DPCG的，而ANP的最小。由圖5（b）可知，隨時間增加，不同三相泡沫體係的泡沫綜合指數先快速降低，而後趨於平穩。DPCG或PPCG三相泡沫體係的泡沫綜合指數大於SNP、BNP或ANP體係的。DPCG或PPCG三相泡沫體係的泡沫綜合指數保留率達84%，其餘體係保留率為50%~72%。

不同三相泡沫體係的起泡體積基本一致，導致泡沫綜合指數差異的原因是泡沫穩定性、攜液量和攜液穩定性不同。DPCG或PPCG三相泡沫體係氣液表麵排布的DWS中嵌入顆粒和聚合物;氣泡間液膜內，顆粒與聚合物和DWS通過靜電、範德華力和纏繞作用，使顆粒均勻分布在液膜內，使液膜的厚度增加、黏彈性增強，導致泡沫穩定性、攜液量和攜液穩定性提高，即泡沫綜合指數顯著增加。當顆粒質量分數過大時，顆粒吸附過多DWS和聚合物，懸浮性能變差，泡沫綜合指數出現降低。DPCG具有長親水支鏈，DPCG與DWS和聚合物作用強於PPCG，因此DPCG三相泡沫體係的泡沫綜合指數大於PPCG的。

圖5三相泡沫體係泡沫綜合指數

SNP三相泡沫體係氣液表麵排布有DWS、聚合物和SNP-DWS;氣泡間液膜內，SNP與DWS親水基團靜電排斥作用，及聚合物增黏作用，使SNP懸浮在液膜內，液膜的厚度和黏彈性增加，導致泡沫穩定性、攜液量和攜液穩定性增加，泡沫綜合指數顯著增加。BNP三相泡沫體係氣液表麵排布的DWS中嵌入少量BNP片狀結構和聚合物;氣泡間液膜內，BNP片狀結構與DWS和聚合物相互作用懸浮在液膜內，使液膜排液速度降低，泡沫歧化速度減緩，導致泡沫穩定性、攜液量和攜液穩定性增加，泡沫綜合指數明顯增加。而ANP與DWS和聚合物的作用相對較弱，其泡沫綜合指數相對較差。

隨時間增加，軟質微米顆粒吸水膨脹形成網格結構的軟體內核，外部具有親水支鏈，使其保持較好的懸浮性，而硬質納米顆粒在三相泡沫體係中會出現少量沉澱。因此軟質微米顆粒三相泡沫體係泡沫綜合指數保留率大於硬質納米顆粒的。由於親水支鏈差異，DPCG懸浮性能好於PPCG的，導致DPCG體係保留率最好。

2.3微納米顆粒三相泡沫體係堵調驅特性

2.3.1三相泡沫體係驅油效果

三相泡沫體係聚驅後驅油效果見圖6。由圖6可知，3支並聯岩心水驅采收率約為38%，聚驅采收率約為17%，聚驅後DPCG三相泡沫體係注入壓力和驅油效果最好，聚驅後采收率超過15%;PPCG體係次之，采收率超過14%。聚驅後SNP或BNP三相泡沫體係注入壓力和驅油效果相對較差，聚驅後采收率約為13%。聚驅後ANP三相泡沫體係注入壓力和驅油效果最差，但聚驅後采收率仍超過10%。

DPCG三相泡沫體係的黏度性能和泡沫性能最好，同時具有超低界麵張力，導致其注入壓力和驅油效果最好。而PPCG親水支鏈較短，使其黏度性能和泡沫性能低於DPCG的，導致其注入壓力和驅油效果略低於DPCG的。SNP、BNP或ANP三相泡沫體係黏度性能和泡沫性能均低於PPCG的，使其注入壓力和驅油效果低於PPCG的。ANP三相泡沫體係不具超低界麵張力，導致其注入壓力和驅油效果最差。

圖6三相泡沫體係聚驅後驅油效果

2.3.2三相泡沫體係剖麵改善效果

三相泡沫體係聚驅後剖麵改善效果見圖7。由圖7可知，不同三相泡沫體係在高滲與中低滲層的剖麵改善率（FHPR-MLPR）高於63%，在高、中滲與低滲層的剖麵改善率（FHMPR-LPR）高於68%，平均改善率大於65%。其中DPCG或PPCG三相泡沫體係的FHPR-MLPR和FHMPR-LPR最好（超82%），DPCG三相泡沫體係的FHMPR-LPR低於FHPR-MLPR。SNP、BNP或ANP三相泡沫體係的FHPR-MLPR和FHMPR-LPR相對較差，但其FHMPR-LPR好於FHPR-MLPR。

圖7三相泡沫體係聚驅後剖麵改善效果

DPCG或PPCG三相泡沫體係的泡沫綜合指數、運動黏度和剪切黏度最大，且含有軟體微米顆粒和聚合物特性，對高中滲層具有自適應封堵和調驅作用，導致其FHPR-MLPR和FHMPR-LPR較高;但DPCG三相泡沫體係泡沫綜合指數高，且含有長支鏈軟體微米顆粒，導致其進入低滲層相對困難，因此其FHPR-MLPR略高於FHMPR-LPR。而SNP、BNP或ANP三相泡沫體係的泡沫綜合指數、運動黏度和剪切黏度相對較差，同時含有硬質納米顆粒和聚合物，對高中滲層有效封堵和調驅效果相對較差，使FHPR-MLPR和FHMPR-LPR相對較差;由於泡沫綜合指數相對較小，且納米顆粒粒徑較小，使其易進入低滲層，導致其FHMPR-LPR好於FHPR-MLPR。

2.4微納米顆粒三相泡沫體係溶液特性與驅油效果相關性

應用歸一化和權重係數方法，分析三相泡沫體係溶液特性與驅油效果的相關性。利用歸一化方法處理三相泡沫體係的特性參數，對剪切黏度、運動黏度、界麵張力和泡沫綜合指數的歸一化值采用權重係數方法擬合采收率或注入壓力歸一化值，擬合計算公式為

式中，NEOR和NIP分別為擬合采收率、擬合注入壓力歸一化值;NSV、NIT、NFCI和NKV分別為剪切黏度、運動黏度、界麵張力、泡沫綜合指數歸一化值;α、β、γ和δ分別為相應歸一化值的權重係數。

三相泡沫體係溶液特性和驅油效果的相關性見圖8。可以看出，DPCG三相泡沫體係的剪切黏度、運動黏度、泡沫綜合指數、采收率和注入壓力歸一化值最大，PPCG三相泡沫體係的界麵張力歸一化值最大，而ANP體係的歸一化值最小。當權重係數α、β、γ、δ分別為0.1、0.2、0.4、0.3時，除BNP三相泡沫體係的采收率歸一化值擬合較差外，其餘均擬合較好。不同三相泡沫體係的采收率擬合歸一化值與試驗歸一化值相關係數R 2大於0.990。表明三相泡沫體係采收率的影響因素由大至小依次為泡沫綜合指數、運動黏度、界麵張力、剪切黏度。

圖8三相泡沫體係溶液特性與驅油效果的相關性

當權重係數α、β、γ、δ分別為0.3、0.05、0.35、0.3時，除PPCG三相泡沫體係的注入壓力歸一化值擬合較差外，其餘均擬合較好。不同三相泡沫體係的注入壓力擬合歸一化值與試驗歸一化值相關係數R 2大於0.992。這表明泡沫綜合指數是三相泡沫體係注入壓力的主要影響因素，運動黏度和剪切黏度是次要影響因素，界麵張力的影響較小。

綜上分析，三相泡沫體係的泡沫綜合指數和運動黏度是驅油效果的主要影響因素，而剪切黏度和界麵張力是次要影響因素。這與三相泡沫體係在聚驅後油藏堵調驅機製相一致。即首先，需要強泡沫性能和高運動黏度性能封堵高滲層;其次，需要較高運動黏度和剪切黏度性能及低張力性能對中滲層調驅;最後，需要低張力性能驅替低滲層，實現大幅提高采收率。

3結論

（1）DPCG、PPCG軟體微米顆粒三相泡沫體係的特性參數較好，具有超低界麵張力，剖麵改善率超過82%，聚驅後可提高采收率14%。SNP、BNP、ANP硬質納米顆粒三相泡沫體係的特性參數相對較差，但聚驅後仍可提高采收率10%。

（2）三相泡沫體係泡沫綜合指數和運動黏度是驅油效果的主要影響因素，而剪切黏度和界麵張力是次要影響因素。