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泡沫调驱具有“堵大不堵小、堵水不堵油”的特点,作为改善波及系数的重要手段。当前,泡沫驱在宏观层面上的研究已经比较成熟,但在微观层面上关于泡沫驱研究尚未形成体系,因此对于泡沫微观调驱机理的研究具有重要的意义。本文首先设计制作了不同渗透率、不同孔隙、不同含油饱和度和不同剩余油形态的玻璃刻蚀模型和平板填砂模型,并建立了泡沫流体微观机理的可视化模拟评价的方法。利用所制得的两种模型进行可视化物理模拟驱替实验,观察泡沫流体在不同条件下的存在特性、运移形态以及调驱机理,同时利用填砂岩心模型研究了不同渗透率及孔喉条件下泡沫的调驱机理并且评价了不同含油饱和度时泡沫的调驱效果。具体如下:孔径/泡径大于2:1时,泡沫多以狭长的大气泡匹配较小气泡多排累积运移,孔径/泡径1:1左右时,气泡大小较均一较稳定,主要沿较大孔隙以串状形式运移,孔径/泡小于1:2时,泡沫不稳定,部分破裂、分离和聚并;泡沫具有较好的再生性,渗透率和孔隙直径越小泡沫越可能再生,缩颈分离破裂再生多发生在低渗的大孔喉比部位(2-3.5)部位,薄膜分断再生多发生在孔隙分支点处(孔隙配位数一般大于3),泡沫液膜滞后再生多发生在大孔道以及尚未被泡沫驱波及的孔道;不同含油饱和度下泡沫的稳定性和调驱机理存在差异,含油饱和度0.20以内,稳定性缓慢降低,主要依靠气泡的调堵作用提高采收率,在0.20-0.40区间内,泡沫稳定性快速下降,调堵作用和洗油作用协同作用,高于0.40以后稳定性很差,主要依靠泡沫剂溶液的洗油作用提高采收率;在高渗模型中调堵机理为主,贡献率60%左右,在低渗模型中洗油机理起主要作用,贡献率大于70%;不同类型的残余油之间可以相互转化,泡沫可以对剩余油“剪切-聚并-再剪切”,对于柱状、孤岛状、膜状、角隅状残余油,主要通过乳化-携带、分散、突进-剪切、活塞作用、循环往复带动、润湿反转作用、乳化-自流动、扰动作用驱油;连片状剩余油泡沫容易破裂聚并成大气泡并窜走,通过挤压弹性变形作用产生气相跃动突进,对连片状剩余油进行剪切成不同类型分散状剩余油,再通过上述分散状剩余油的作用机理被驱替;泡沫对于顶部残余油具有很好的驱替效果,主要通过气相上浮-顶替-携带机理来实现。