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摘 要：CO2驱油过程中普遍存在的气体窜流现象，引起注入气体利用率低下，降低提高采收率效果。针对这一现象，必须采用适当的手段进行封堵。本文通过介绍了两种常用的封堵方法，包括水气交替注入和凝胶泡沫体系。并对其影响因素进行了介绍，希望以此更好的指导实践。
关键词：CO2驱 窜流 水气交替注入 凝胶泡沫
我国CO2驱的油藏大都属于低渗的油藏，微裂缝发育，油层非均质性导致气体窜流现象非常严重。合理的施工方案及工艺技术。提高CO2波及效率的技术[1]，绝大多数方法都是试图通过改变CO2的相对渗透率或者增加CO2的粘度来实现的，例如水气交替注入（WAG）和注入凝胶泡沫。两者在CO2驱窜流封堵中得到了广泛应用。
一、水气交替注入
通常的气驱和水驱常常有至少20%-50%的原油残余在油藏中。早期在实验室驱替表明连续的水/气注入，对5点井网驱替系统其驱扫效率高达90%。而单独的气驱驱扫率只有60%。水气交替注入需要进行注入参数设计、油藏非均质性及注入方式等研究。
1.注入参数设计
气水交替注入技术可应用于从低渗灰岩到高渗砂岩的不同渗透率油藏，故进行方案设计时需针对不同油藏考虑各种参数。气水交替注入首先要考虑混相问题，主要受气源、经济性和现场增压能力等因素的影响。其它设计参数还包括油藏特征及非均质性、岩石和流体性质、注入气组分、注入井网、气水比及段塞尺寸等。
2. 油藏非均质性和分层作用[2，3]
油藏非均质性和分层作用严重影响气水交替注入过程的采收率。高垂向渗透率油藏将在垂直于主流方向产生交叉流，主要受到粘性力、毛管力、重力和扩散力的影响。油藏非均质性控制了驱替过程的注入及波及方式，不同kv/kh（垂向渗透率与水平渗透率之比）的油藏模拟表明kv/kh越高将不利于气水交替注入原油的采出。
3.注入方式
气水交替注入方式包括注入井网、气水比、段塞尺寸等内容。文献[4]指出由于可更好的控制驱替前缘，陆上油田通常选择小井距五点井网，气水比和段塞尺寸为气水交替注入参数设计时应考虑的主要参数。其主要受到气源及岩石润湿性的影响，且矿场应用最为普遍的气水比为1：1。对气水比的实验研究表明对于重力控制下的水湿油藏宜采用连续气驱，而对于油湿性油藏宜采用1：1的气水交替注入。文献研究表明，0.6PV的段塞尺寸可达到最大采收率，而0.2～0.4PV段塞尺寸经济性最优。
二、凝胶泡沫体系
泡沫用于防气窜即泡沫堵气在美国等国家已有应用，但在我国研究得较少。微交联泡沫胶堵剂是以HPAM作为稳泡剂、表面活性剂作为起泡剂、交联剂等制成的。层内封堵机理主要是：①凝胶泡沫剂注入地层后，在气体驱替作用下形成泡沫，泡沫体系在3～10天内成胶，能有效封堵高渗透层；②凝胶泡沫剂是一种表面活性剂，能降低油水界面张力，能提高洗油效率。
一般来说，聚合物浓度、气体流量对泡沫凝胶的泡沫质量及气泡尺寸和形状都有影响。
（1）聚丙烯酰胺的质量分数（WPAM）对Φ值及泡沫尺寸的影响
实验在室温，气体流量为40mL/min，十二烷基苯磺酸钠和醋酸铬浓度分别为0.025mol/L和0.04mol/L的条件下进行。泡沫凝胶的Φ值随WPAM 几乎呈线性变化（图1）。这是因为在发泡时，气泡大小随WPAM 的增加而增大，从而泡沫凝胶的Φ值也随之增大。
（2）气体流量对Φ值的影响
如图1所示泡沫凝胶的Φ值随气体流量的增加而增大。泡沫凝胶的尺寸随气体流量的增加而增加，因此在凝胶泡沫工艺中可以通过调整注气量来改变凝胶泡沫的尺寸。
（3）温度对稳定性的影响
温度升高使得泡沫稳定性变差，主要原因是液体蒸发加剧，气泡壁变薄，强度和弹性均降低。
三、其他CO2驱封堵技术
目前为止可用的化学堵水堵气体系还有：无机凝胶，树脂/人造橡胶，单体体系，聚合物凝胶，不成胶的聚合物/粘性体系，生物高聚物，粘性驱替，混杂的水泥浆类材料。K.Asghari提出用利用带牛碳碳酸酐酶的CO2和水注入地层减小砂岩孔隙介质渗透率，基于促进注入的CO2气体与储层中的钙元素之间的化学反应，在CO2的流动路径中产生碳酸钙沉淀。沉淀生成减小流动区域的渗透率，达到扩大波及提及的目的。
参考文献
[1] Faisal Khalil. Use Of CO2-foam As Means Of Controlling CO2 Mobility In a Weyburn Oil Field. University of Regina，2001.
[2] Rogers J D，Grigg R B. A literature analysis of the WAG injectivity abnormalities in the CO2 process. SPE 59329，2000.
[3] Jackson D. D.，Andrews，G. L..，Optimum WAG ratio vs rock wettability in CO2 flooding. SPE 14303，1985.
[4] Christensen，J.R.，Stenby，E. H. and Skauge，A.，Review of the WAG field experience. SPE 71203，1998.
关键词：CO2驱 窜流 水气交替注入 凝胶泡沫
我国CO2驱的油藏大都属于低渗的油藏，微裂缝发育，油层非均质性导致气体窜流现象非常严重。合理的施工方案及工艺技术。提高CO2波及效率的技术[1]，绝大多数方法都是试图通过改变CO2的相对渗透率或者增加CO2的粘度来实现的，例如水气交替注入（WAG）和注入凝胶泡沫。两者在CO2驱窜流封堵中得到了广泛应用。
一、水气交替注入
通常的气驱和水驱常常有至少20%-50%的原油残余在油藏中。早期在实验室驱替表明连续的水/气注入，对5点井网驱替系统其驱扫效率高达90%。而单独的气驱驱扫率只有60%。水气交替注入需要进行注入参数设计、油藏非均质性及注入方式等研究。
1.注入参数设计
气水交替注入技术可应用于从低渗灰岩到高渗砂岩的不同渗透率油藏，故进行方案设计时需针对不同油藏考虑各种参数。气水交替注入首先要考虑混相问题，主要受气源、经济性和现场增压能力等因素的影响。其它设计参数还包括油藏特征及非均质性、岩石和流体性质、注入气组分、注入井网、气水比及段塞尺寸等。
2. 油藏非均质性和分层作用[2，3]
油藏非均质性和分层作用严重影响气水交替注入过程的采收率。高垂向渗透率油藏将在垂直于主流方向产生交叉流，主要受到粘性力、毛管力、重力和扩散力的影响。油藏非均质性控制了驱替过程的注入及波及方式，不同kv/kh（垂向渗透率与水平渗透率之比）的油藏模拟表明kv/kh越高将不利于气水交替注入原油的采出。
3.注入方式
气水交替注入方式包括注入井网、气水比、段塞尺寸等内容。文献[4]指出由于可更好的控制驱替前缘，陆上油田通常选择小井距五点井网，气水比和段塞尺寸为气水交替注入参数设计时应考虑的主要参数。其主要受到气源及岩石润湿性的影响，且矿场应用最为普遍的气水比为1：1。对气水比的实验研究表明对于重力控制下的水湿油藏宜采用连续气驱，而对于油湿性油藏宜采用1：1的气水交替注入。文献研究表明，0.6PV的段塞尺寸可达到最大采收率，而0.2～0.4PV段塞尺寸经济性最优。
二、凝胶泡沫体系
泡沫用于防气窜即泡沫堵气在美国等国家已有应用，但在我国研究得较少。微交联泡沫胶堵剂是以HPAM作为稳泡剂、表面活性剂作为起泡剂、交联剂等制成的。层内封堵机理主要是：①凝胶泡沫剂注入地层后，在气体驱替作用下形成泡沫，泡沫体系在3～10天内成胶，能有效封堵高渗透层；②凝胶泡沫剂是一种表面活性剂，能降低油水界面张力，能提高洗油效率。
一般来说，聚合物浓度、气体流量对泡沫凝胶的泡沫质量及气泡尺寸和形状都有影响。
（1）聚丙烯酰胺的质量分数（WPAM）对Φ值及泡沫尺寸的影响
实验在室温，气体流量为40mL/min，十二烷基苯磺酸钠和醋酸铬浓度分别为0.025mol/L和0.04mol/L的条件下进行。泡沫凝胶的Φ值随WPAM 几乎呈线性变化（图1）。这是因为在发泡时，气泡大小随WPAM 的增加而增大，从而泡沫凝胶的Φ值也随之增大。
（2）气体流量对Φ值的影响
如图1所示泡沫凝胶的Φ值随气体流量的增加而增大。泡沫凝胶的尺寸随气体流量的增加而增加，因此在凝胶泡沫工艺中可以通过调整注气量来改变凝胶泡沫的尺寸。
（3）温度对稳定性的影响
温度升高使得泡沫稳定性变差，主要原因是液体蒸发加剧，气泡壁变薄，强度和弹性均降低。
三、其他CO2驱封堵技术
目前为止可用的化学堵水堵气体系还有：无机凝胶，树脂/人造橡胶，单体体系，聚合物凝胶，不成胶的聚合物/粘性体系，生物高聚物，粘性驱替，混杂的水泥浆类材料。K.Asghari提出用利用带牛碳碳酸酐酶的CO2和水注入地层减小砂岩孔隙介质渗透率，基于促进注入的CO2气体与储层中的钙元素之间的化学反应，在CO2的流动路径中产生碳酸钙沉淀。沉淀生成减小流动区域的渗透率，达到扩大波及提及的目的。
参考文献
[1] Faisal Khalil. Use Of CO2-foam As Means Of Controlling CO2 Mobility In a Weyburn Oil Field. University of Regina，2001.
[2] Rogers J D，Grigg R B. A literature analysis of the WAG injectivity abnormalities in the CO2 process. SPE 59329，2000.
[3] Jackson D. D.，Andrews，G. L..，Optimum WAG ratio vs rock wettability in CO2 flooding. SPE 14303，1985.
[4] Christensen，J.R.，Stenby，E. H. and Skauge，A.，Review of the WAG field experience. SPE 71203，1998.