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不同溫度和壓力對AOT穩定CO2乳液的界面張力影響（三）
來源：中國石油大學學報(自然科學版) 瀏覽 408 次 發布時間:2025-02-06
2.2 CO2乳液巖心封堵實驗結果
2.2.1 CO2乳液單巖心封堵實驗結果
(1)溫度的影響。AOT水溶液可以與CO2形成穩定的CO2乳液，在室內條件下完成了實驗1#～4#(表1)，實驗結果如圖8所示。由圖8可知，溫度對AOT穩定的CO2乳液有一定的影響，隨著溫度的增加，驅替壓差降低，乳液驅替過程中的阻力因子有所降低，殘余阻力因子也隨之降低。尤其當溫度由20℃升高至80℃時，CO2乳液驅替過程中的阻力因子由154降至124，降低幅度為19.5%;殘余阻力因子由91降至40，降低幅度為55.1%。這是因為CO2乳液在巖心中停留過程中會向地層內流體擴散，AOT也會被地層流體稀釋，導致殘余阻力因子相對于阻力因子下降。之所以殘余阻力因子的降低幅度大于阻力因子，這是由于高溫下的CO2乳液界面黏彈性較低，相對于低溫下的CO2乳液更容易擴散，不利于CO2乳液的存在及穩定。
由圖8可知，溫度不僅影響CO2乳液的封堵壓差，也對最高壓差的出現時刻有所影響。主要因為低溫下的CO2乳液密度更高，相同氣液比情況下CO2乳液內含的CO2量更多，向儲層內流體的擴散效果更弱，同時有更高的界面黏彈性和更大的機械強度，在巖心驅替過程中可以更好地封堵地層，乳液也更早實現高強度封堵。
圖8 1#～4#實驗組結果
(2)壓力的影響。通過AOT與CO2的界面特性的研究發現，壓力是影響CO2乳液界面黏彈性的重要因素。因此進行了實驗5#～10#，研究在巖心驅替過程中不同壓力條件下CO2乳液的封堵能力，實驗結果如圖9所示。
圖9 5#～10#實驗組結果
從圖9可以看出，隨著壓力的升高，阻力因子和殘余阻力因子均逐漸增強，說明形成的乳液性質大幅提高，之后隨壓力的升高增幅變小。這是由于隨著壓力的升高，CO2乳液界面黏彈性增加，乳液穩定性增強，乳液的強度及抗沖刷能力提高，且CO2密度也隨著壓力的升高而增大，因此乳液的表觀黏度增加較為明顯，從而提高了乳液的封堵能力。
從圖9可以看出，壓力由4 MPa升至8 MPa過程中，阻力因子有大幅增加，此過程中CO2由非超臨界狀態轉變為超臨界狀態，結合CO2乳液界面黏彈性分析，說明高壓有利于CO2乳液的封堵，超臨界CO2乳液的封堵效果優于非超臨界CO2乳液，壓力的升高使巖心封堵過程中的最高壓差提前出現。
2.2.2 CO2乳液雙巖心調剖封堵實驗結果
為進一步研究溫度及壓力對乳液體系并聯巖心封堵性能的影響，分別進行了4組實驗(表2)。
相比于高滲巖心，低滲巖心中由于毛管力較大，使得CO2乳液液滴與液膜之間的壓差大，導致CO2乳液易發生破裂而形成氣竄，減弱了CO2乳液的封堵性能，從而降低了流動阻力，同時乳液更傾向于進入高滲巖心，在巖心滲流過程中疊加的賈敏效應會使高滲巖心的滲流阻力不斷增加，直至大于低滲巖心的滲流阻力，依據這一機制CO2乳液能夠實現分流作用。
CO2乳液的強度越高、界面黏彈性越好，其分流效果也會越明顯。從圖10(a)可以看出，在注入CO2乳液過程中，高滲巖心出口端產液量逐漸降低，低滲巖心出口端產液量逐漸增加，但是增加幅度很小，低滲最高分流量約為1.3 mL/min，這說明該實驗條件下CO2乳液能夠起到一定的分流作用，但是分流效果較差。對比圖10(a)、(b)、(c)，相同溫度下，隨著壓力的升高，CO2乳液的調剖分流效果越來越明顯，低滲巖心的分流量從1.3 mL/min升至2.3 mL/min，說明壓力的升高有利于CO2乳液的調剖分流，可應用于深井和超深井等高壓條件的CO2乳液調剖分流。
對比圖10(c)、(d)，當溫度為20℃時，高滲巖心與低滲巖心出口端產液量基本持平;溫度升高至60℃后，低滲巖心的分流量從2.5 mL/min降至2.2 mL/min，說明溫度也是影響CO2乳液調剖分流效果的主要因素，應用CO2乳液的調剖分流時應考慮不同井深的溫度場對CO2乳液穩定性和有效期的影響。
圖10并聯巖心實驗組結果
3結論
(1)隨著壓力的增大，CO2-AOT體系的界面張力降低，擴張模量和界面黏彈性增大，液膜強度增大，壓力增大到一定程度時，體系的界面張力降低的幅度和擴張模量增加速率變緩;隨著溫度的升高，體系的界面張力增加，擴張模量和界面黏彈性降低，液膜強度減小。
(2)溫度對AOT穩定的CO2乳液有一定的影響，隨著溫度的增加，驅替壓差降低，乳液驅替過程中的阻力因子有所降低，殘余阻力因子也隨之降低;低溫下的CO2乳液向儲層內流體的擴散效果更弱，擁有更高的界面黏彈性和更大的機械強度，在巖心驅替過程中可以更好地封堵地層，也更早實現高強度封堵。
(3)隨著壓力的升高，阻力因子和殘余阻力因子均逐漸增加，在壓力由4 MPa升至8 MPa過程中，阻力因子大幅增加，壓力的升高使巖心封堵過程中的最高壓差提前出現。
(4)高壓低溫條件下CO2乳液的界面張力低、強度高、界面黏彈性好，其分流調剖效果也越明顯。溫度和壓力均影響CO2乳液調剖分流效果。