3.2.2非常規(guī)油氣藏

CO2泡沫及其壓裂技術(shù)對(duì)致密儲(chǔ)層和頁(yè)巖油氣儲(chǔ)層增產(chǎn)的應(yīng)用效果較好。WANNIARACHCHI等使用CO2和N2泡沫壓裂液對(duì)頁(yè)巖氣藏壓裂增產(chǎn)，結(jié)果表明：CO2泡沫比N2泡沫更穩(wěn)定，隨著泡沫質(zhì)量的增加，巖心裂縫寬度增加而長(zhǎng)度減小；CO2泡沫壓裂液在東肯塔基州、西賓夕法尼亞州和新墨西哥州的頁(yè)巖氣藏應(yīng)用成功，使用CO2泡沫壓裂液比常規(guī)壓裂液的氣井產(chǎn)量提高5倍。高亞罡等設(shè)計(jì)的CO2泡沫壓裂液體系：0.3%～0.6%乙烯吡咯烷酮共聚物BCG-8+0.2%～0.45%直鏈陰離子表面活性劑B-55+0.2%～0.3%有機(jī)酸B-14+1%KCl的聚合物，適用于30～140℃的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層；該CO2泡沫體系耐溫能力達(dá)到140℃，在10 MPa和90℃下，液體泡沫質(zhì)量為55%～75%時(shí)能保持較高的有效黏度；在延長(zhǎng)油田頁(yè)巖氣井施工后措施見效快，增產(chǎn)效果顯著。

YANG等利用CO2泡沫對(duì)滲透率為（0.1～3.3）×10-3μm2的致密巖心進(jìn)行驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，泡沫阻力系數(shù)隨著注入速率的增加而降低，CO2泡沫驅(qū)可以提高15%～22%的采收率。YANG等報(bào)道了CO2泡沫壓裂體系在延北超致密儲(chǔ)層S1/H8的應(yīng)用，CO2用量達(dá)到63%，CO2泡沫體系處理的4口氣井產(chǎn)量均超過(guò)預(yù)期，比常規(guī)壓裂技術(shù)提高了3倍。

LI等設(shè)計(jì)的CO2泡沫壓裂液體系：0.5%的CT1增稠劑+0.3%的CT1S發(fā)泡劑+0.3%的CT1D高溫穩(wěn)定劑+0.3%的CT1U調(diào)節(jié)劑，體系黏度為2 mPa·s，表面張力為24.5 mN/m，界面張力為1.5 mN/m；使用中國(guó)西南地區(qū)W1井龍馬溪組頁(yè)巖巖心評(píng)估泡沫破裂率，結(jié)果表明破裂率小于19%；且在剪切速率為170 s-1和溫度為90℃下，體系黏度大于50 mPa·s，具有優(yōu)異的耐溫性和抗剪切性能。

3.3前景展望

CO2-EOR是一種無(wú)毒的固碳方法，CO2和CO2泡沫的使用可以將CO2利用和封存在儲(chǔ)層內(nèi)，減少工業(yè)對(duì)全球氣候變化的影響。CO2混相驅(qū)對(duì)老油田開發(fā)具有巨大的潛力，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)CO2驅(qū)油與埋存，目前中國(guó)CO2年注入量超過(guò)200×104 t，年產(chǎn)油量超過(guò)70×104 t。但使用CO2泡沫進(jìn)行碳封存需向地下注入大量表面活性劑或相關(guān)試劑，其在儲(chǔ)存過(guò)程中可能發(fā)生化學(xué)或熱降解；因此，研究表面活性劑在儲(chǔ)層條件下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性對(duì)CO2的儲(chǔ)存以及對(duì)環(huán)境的影響至關(guān)重要。

不同的CO2泡沫體系在惡劣的儲(chǔ)層條件下具有一定的缺點(diǎn)，例如表面活性劑大量吸附在儲(chǔ)層巖石上、泡沫穩(wěn)定性較差、作用范圍有限、采出液乳化嚴(yán)重等。在目前EOR應(yīng)用中，大多使用SiO2以及其他金屬NPs在儲(chǔ)層條件下穩(wěn)定CO2泡沫，并結(jié)合NPs的功能提高原油采收率。而NPs材料大部分不可回收導(dǎo)致其經(jīng)濟(jì)可行性低下，也會(huì)對(duì)健康造成長(zhǎng)期影響。因此，可以選擇使用可回收和再利用的磁性NPs材料，例如Fe2O3 NPs、Fe3O4 NPs，其對(duì)磁場(chǎng)的感應(yīng)可以在油藏環(huán)境中調(diào)控流體性能，也可以作為催化劑降解原油中的瀝青質(zhì)和膠質(zhì)，并且具有超順磁性、高表面體積比、低毒性等優(yōu)勢(shì)。另外，在NPs穩(wěn)定CO2泡沫的研究中需優(yōu)先考慮NPs類型和濃度的優(yōu)化，采用統(tǒng)計(jì)模型或機(jī)器學(xué)習(xí)算法來(lái)簡(jiǎn)化優(yōu)化過(guò)程，通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合得出最經(jīng)濟(jì)有效的NPs和表面活性劑組合。

CO2-EOR是開發(fā)頁(yè)巖油氣資源的主要方法，增加CO2與油相的接觸面積是提高頁(yè)巖油采收率的主要機(jī)制。而頁(yè)巖儲(chǔ)層的油氣賦存空間主要由微/納米孔喉組成，注入體積小、穩(wěn)定性好、內(nèi)壓高、氣體溶解速度快的CO2微/納米氣泡可以減少流體的毛細(xì)管壓力，增加頁(yè)巖納米孔隙內(nèi)CO2分子與烴類流體的接觸面積，為提高頁(yè)巖油采收率提供可行性方法。

通過(guò)尋求環(huán)保性能和起泡性兼具的表面活性劑/聚合物協(xié)同NPs，提高CO2泡沫穩(wěn)定性和非常規(guī)油氣資源產(chǎn)量，將成為CO2-EOR未來(lái)研究的重點(diǎn)。

3、結(jié)論

主要對(duì)CO2泡沫穩(wěn)定性研究和CO2泡沫驅(qū)提高采收率這2個(gè)方面進(jìn)行闡述。介紹了CO2泡沫穩(wěn)定性原理、穩(wěn)定性影響因素和提高穩(wěn)定性方法，以及CO2泡沫在提高采收率方面的機(jī)理和應(yīng)用。

（1）CO2泡沫穩(wěn)定性主要取決于液膜析液、HLB值和Gibbs-Marangoni效應(yīng)。而高溫和高鹽對(duì)泡沫穩(wěn)定性產(chǎn)生非常不利的影響，壓力則有積極的影響。可以通過(guò)添加聚合物、離子液體、NPs以及表面活性劑/NPs協(xié)同來(lái)增強(qiáng)泡沫的穩(wěn)定性。

（2）CO2泡沫驅(qū)提高采收率機(jī)理包括選擇性封堵提高波及效率、降低原油黏度、降低油水界面張力、乳化和潤(rùn)濕性改變。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)表明，CO2泡沫能使稠油油藏、致密砂巖儲(chǔ)層、頁(yè)巖油氣儲(chǔ)層等非常規(guī)油氣儲(chǔ)層的采收率明顯增加。

（3）表面活性劑和NPs協(xié)同穩(wěn)定CO2泡沫在CO2-EOR應(yīng)用方面具有很大的前景，尋求環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和高效的方法為進(jìn)一步深入研究的方向。