)醚类起泡剂
醚类起泡剂泡沫体系在油藏中，具有良好的封堵能力，能够形成较高的封堵压力。室内试验证明，在渗透率1－10达西没有油存在的石英砂孔隙介质中能够形成1Mpa/m的封堵能力，并且由于泡沫具有遇油破灭的特点，因此对于油藏具有选择性，堵水而不堵油。
国内外，许多石油公司和国家石油研究单位，进行了泡沫驱以及深部调剖的研究，取得了很好的效果，我国的胜利油田、大庆油田泡沫驱提高采收率已取得了初步的成功，已列为中石化重大先导性项目，目前，正在进行先导性施工。国内外，许多的油田和研究单位对于泡沫调剖也作了很好的探索，已有泡沫调剖封堵的成功先例；就目前来说，泡沫调剖还是一项较新的技术，还没有大规模的应用于生产实践，一些问题还需要研究和探索。但是，泡沫应用于调剖堵水是一件非常有意义的研究课题。结合前期泡沫驱提高采收率的室内施工研究及矿场施工，对于泡沫调剖，建议进行一些前期的研究工作，选择较好的施工方案，力争取得较好的施工效果，开创泡沫新的应用领域。
泡沫调剖堵水施工是中国石化重大先导施工项目方案，其目的是为了建立适用于油藏条件下的泡沫体系；确定合理的泡沫注入参数；研究泡沫驱的生产规律；优化地面、注采工艺，形成泡沫调剖堵水配套技术，解决油田开发后期高含水低效开发技术难题，提高水驱后高含水油田的采收率。
二、工作机理以及有关技术说明
1、工作原理
泡沫调剖是由于稳定的泡沫流体在注水层中叠加的气液阻效应，贾敏效应作用和岩石孔隙中泡沫气泡的膨胀。使水流在岩石孔隙介质中流动阻力大大增加，同时从液体中析出的氮能改变岩石表面的性质，并能在一定的条件下使多孔介质的表面增水，这些作用均能限制水的窜通。但在含油地带泡沫不起作用，也就是不会限制油的流通。
（1）、起泡剂本身是一种活性很强的阴离子型表面活性剂，能较大幅度降低油水界面张力，改善岩石表面润湿性，使原来呈束缚状态的油通过油水乳化，液膜置换等成为可流动的油。从而提高驱替效率，增加波及系数。
降低油水界面张力：提高驱油效率一般通过增加毛细管准数来实现，而降低油水界面张力则是增加毛细管准数的主要途径。毛细管准数与界面张力的关系如下：
Nc=uμw/δwo式中，Nc—毛细管准数；u—驱替速度，m/s；μw—驱替液粘度，mpa·s; δwo—油和驱替液之间的界面张力，Mn/m。
Nc越大，残余油饱和度越小，驱油效率越高。增加μw 和u，降低δwo 可提高Nc。其中降低界面张力是泡沫驱的一个属性，起泡剂就有此特性。在注水开发的后期，Nc一般在10－7—10－6，Nc增加将显著提高原油采收率，理想状态下Nc增加到10－2时，原有采收率将达到100％，通过降低油水界面张力，可使Nc有2－3的数量级的变化。理想的表面活性剂可以使界面张力降至10－4－10－3Mn/m，从而大大降低或消除地层的毛细管作用，减少剥离原油所需的粘附功，提高驱油效率。
油水乳化：起泡剂对原油有较强的乳化能力，在水油两相流动的剪切的条件下，能迅速将岩石表面的原油分散，剥离，形成水包油（O/W）型乳化液，从而改善油水两相的流度比，提高波及系数。同时，由于起泡剂是阴离子，可以在油滴表面吸附而使油滴带有电荷，油滴不易重新粘回地层表面，从而被活性水夹带流向采油井。
改善岩石表面的润湿性：驱油效率与岩石的润湿性密切相关。油湿表面导致驱油效率差，水湿表面导致驱油效率好。合适的起泡剂可以使原油与岩石间的润湿接触角增加，使岩石表面由油湿性向水湿性转变，从而降低油滴在岩石表面的粘附功。
（2）、泡沫流动需要较高的压力梯度，从而能克服岩石孔隙的毛细管作用力，把小孔隙中的油驱出。泡沫在油层中的流动是一种复杂的多相体系物理化学渗流，沿流动方向有3个渗流带，即前沿的O/W乳状液渗流带，中部的泡沫混气水和O/W乳状液共存的渗流带，后沿的泡沫流带。
（3）、当泡沫的干度在一定范围内时（54％－74％）其粘度大大高于基液的粘度，流动阻力将明显增加，就大大降低驱替流体的流速，改善了驱替液与油的流比度提高波及系数。
（4）、泡沫具有遇油消泡，遇水稳定的特性，消泡后粘度降低，不消泡时粘度不降，从而起到了堵水不堵油的作用，提高了驱油效率。
（5）、当泡沫干度一定时，剪切会使泡沫液的粘度下降，剪切速率越高，粘度下降越多，对干度为70％的泡沫液，用RV－20的旋转粘度计进行试验，当转速为100r/min，视粘度为115mpa·s,当转速为195r/min时，视粘度为85 mpa·s，当转速为290r/min,视粘度为45 mpa·s，在地层条件下，在滴渗透层中的平均孔隙半径大于高渗透层的平均孔隙半径，在相同注入速度下，泡沫液在小孔道中的剪切速率比在大孔道中大，因此它在大孔道中的粘度大，在小孔道中的粘度小，因此，导致在低渗透层中的流动阻力较小，宏观表现为阻力因子较小，从增加的趋势上看，随着渗透率的增加，泡沫阻力因子的增加幅度变小，当达到某一临界值，泡沫阻力可能不再增加，出现这种现象的原因是，岩石渗透率和孔隙度有一定的关系，一般来讲，渗透率小则孔隙度小，而产生的泡沫容易被破坏，使阻力较小，反之亦然，这样，对于渗透率高的岩层，泡沫在岩石孔隙中膨胀，粘度增大，堵塞岩石通道，有效封堵高渗透层，这样形成一定的压力，使驱替流体更多的分流进入低、中渗透层，调整了吸水剖面。
机理表明
泡沫在多孔介质中并不是以整体形式流动的；相反，组成泡沫的气相和液相分别以液膜破裂和再生成方式在孔隙系统中流动，当存在足够强的泡沫存在时，气体在泡沫中的流动将停止，液体的流动也将大幅度减弱。据此泡沫通过降低或封堵渗透带而改变注入流体在非均质油藏的驱替状况，提高波及系数和驱油效率。
2、泡沫特点
泡沫根据起泡液的成份分为二相泡沫和三相泡沫，前者含有表面活性剂和添加剂。后者除上述成份还有固相，如膨润土，粘土，白粉等，三相泡沫的稳定性比二相泡沫高许多倍，这是因为固相的颗粒能加固小气泡的薄膜，泡沫的性能不用于其他液体，它具有弹性，在泡沫系统中，液气两相形成的小气泡具有压缩性。无论二相或者三相泡沫流体其稳定性均加入一种稳定添加剂（如CMC，硅酸钠及非极性溶剂）。
3、泡沫稳定性的影响
泡沫稳定性与泡沫的干度，基液的粘度（常表现为增稠剂的用量）等因素有关，见表1、半衰期越长说明泡沫越稳定，半衰期在3min以上的泡沫被认为是稳定的泡沫。
表1 泡沫的稳定性
起泡剂浓度（％） 起泡体积（ml） 泡沫半衰期（min）
0.2 200 90
0.5 260 95
1 300 120
2 350 135
泡沫稳定性的影响因素还有起泡剂的种类和水基溶液的类型，稳定添加剂，泡沫充气程度和压力等。泡沫稳定性是指一定量的泡沫随时间自行破灭的快慢。
稳定剂对泡沫稳定性的影响：
⑴泡沫质量对泡沫稳定性的影响
泡沫的质量或者冲气程度对泡沫的稳定性有影响，若泡沫质量用R表示。
R=气体的体积/泡沫总气体 泡沫总体积中气体体积的含量称为泡沫的质量。泡沫质量R的数值范围不同，从50-90％，若R小于50％，水气混合物中的气泡在液体中呈现悬浮状态而不是单一体，同时在泡沫气液界面形成一种热力学不稳定系统，这种不稳定系统的表面能自然的趋向缩小，结果将导致泡沫逐渐破灭，直到两种组合完全分离，所以，泡沫的稳定性随泡沫质量的增加而增加。
⑵压力对泡沫稳定性的影响：我公司起泡剂在蒸馏水中形成泡沫，在不同压力下其泡沫直径，分散度，稳定性见下表：
压力 气泡的直径d 分散度 δ 泡沫的稳定性
MPa μm μm-1 min/cm3
0.1 6.0
2.5 53.2 0.1127 9.3
3.5 51.47 0.1165 49
4.5 49.16 0.1220 133.3
6.0 44.65 0.1343 333.3
⑶Marangoni效应:当一稳定的液膜突然受到拉伸作用时，液膜局部变薄，表面积增大，表面活性剂分子密度减小，表面张力增大。这种局部增加的表面张力立即使表面收缩，而粘滞力使表面与其下面的液体紧密相连，因此表面收缩使液体流向变薄处，即从低压张力区向高压张力区流动，使局部变薄的液膜恢复到原来的厚度，这种由于表面张力梯度而引起的体相液体传播现象叫Marangoni效应，它阻碍液膜变薄，加入表面活性剂前后，变化越大，形成表面张力梯度越大，Marangoni效应越明显，泡沫的修复作用越强，泡沫越不易破裂。
⑷表面粘度：表面粘度对于泡沫的稳定性影响主要表现在表面粘度增大，液膜排液速度减小，液膜透气性减小，即气体透过液膜扩散的速度降低。
⑸溶液粘度：它影响液膜排液过程。若液膜本身粘度大，则液膜变薄速度减慢，液膜破裂时间延缓，泡沫稳定性增加。
⑹液膜表面电荷：离子型表面活性剂作为发泡剂时，其分子在泡沫膜中定向排列，形成表面扩散双电层，当两液面靠近到一定程度时，带有相同电荷的离子就会互相排斥，以防止液膜变薄甚至于破裂，此种效应在液膜较薄时才起明显作用。
4、泡沫调剖封堵能力的影响因素：
⑴气液比对泡沫封堵能力的影响
泡沫封堵能力随着气体的增加而增加，气液比1：1，2：1时，泡沫的封堵能力最大，为水驱阻力的1500倍以上；当气液比超过2：1时，随着气液比的增加，泡沫稳定性的减弱，泡沫体系的阻力因子减小。
⑵渗透率对泡沫封堵能力的影响
渗透率越大阻力因子越大，且呈较好的线形关系，表现出很好的渗透率选择性。泡沫的这一特性是由于泡沫体系在多孔介质运移时泡沫的视粘度是由泡沫在孔喉处发生弹性变形而附加的压差而体现的，而与体系的粘度、渗透率的大小关系相对较小，泡沫在孔隙运移时，孔隙大，泡沫体积也大，穿过孔喉时发生的变形量也大，因此渗透率越大，泡沫的视粘度越大。
⑶不同注入方式对于泡沫封堵能力的影响
泡沫剂溶液和氮气交替注入，开始阶段，两种注入方式阻力因子差别不大，而平衡体系后的最大阻力因子小于混合式注入。这是因为交替注入，泡沫体系不稳定，易造成气窜，难以形成封堵式压差，封堵能力较低。
5、单一泡沫驱的调驱
单一泡沫体系在不含油的石英砂地层中泡沫稳定，封堵能力强，阻力因子可以达1500倍以上。
