2.2 CO2乳液巖心封堵實驗結(jié)果

2.2.1 CO2乳液單巖心封堵實驗結(jié)果

(1)溫度的影響。AOT水溶液可以與CO2形成穩(wěn)定的CO2乳液，在室內(nèi)條件下完成了實驗1#～4#(表1)，實驗結(jié)果如圖8所示。由圖8可知，溫度對AOT穩(wěn)定的CO2乳液有一定的影響，隨著溫度的增加，驅(qū)替壓差降低，乳液驅(qū)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(qū)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(nèi)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(wěn)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(xiàn)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(nèi)含的CO2量更多，向儲層內(nèi)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(qū)替過程中可以更好地封堵地層，乳液也更早實現(xiàn)高強度封堵。

圖8 1#～4#實驗組結(jié)果

(2)壓力的影響。通過AOT與CO2的界面特性的研究發(fā)現(xiàn)，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(qū)替過程中不同壓力條件下CO2乳液的封堵能力，實驗結(jié)果如圖9所示。

圖9 5#～10#實驗組結(jié)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(zhì)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(wěn)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(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)，結(jié)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(yōu)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(xiàn)。

2.2.2 CO2乳液雙巖心調(diào)剖封堵實驗結(jié)果

為進一步研究溫度及壓力對乳液體系并聯(lián)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(fā)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(yīng)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(jù)這一機制CO2乳液能夠?qū)崿F(xiàn)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(chǎn)液量逐漸降低，低滲巖心出口端產(chǎn)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(diào)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(diào)剖分流，可應(yīng)用于深井和超深井等高壓條件的CO2乳液調(diào)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(chǎn)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(diào)剖分流效果的主要因素，應(yīng)用CO2乳液的調(diào)剖分流時應(yīng)考慮不同井深的溫度場對CO2乳液穩(wěn)定性和有效期的影響。

圖10并聯(lián)巖心實驗組結(jié)果

3結(jié)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(wěn)定的CO2乳液有一定的影響，隨著溫度的增加，驅(qū)替壓差降低，乳液驅(qū)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(nèi)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(qū)替過程中可以更好地封堵地層，也更早實現(xiàn)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(xiàn)。

(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(diào)剖效果也越明顯。溫度和壓力均影響CO2乳液調(diào)剖分流效果。