随着油井的不断开发，油井含水上升，导致油井开采成本增加。泡沫驱是一种非常有效的抑制含水上升、提高采收率的技术，对于油田增产十分有效，能够降低油田开采成本^[1]。泡沫在驱油、洗井、调剖、压裂等方面均有应用^[2]，目前对于泡沫评价常用的方法有气流法、Ross-Miles法、WaringBlender法等^[3]，但是，这些方法仅仅是在常温常压条件下对泡沫性能进行研究。在现场施工过程中，泡沫流体都是处于地层高温高压条件下，温度和压力对于泡沫性能影响较大，所以在室内进行泡沫流体高温高压条件下性能研究十分重要^[4]。文中利用改进的高温高压可视窗和泡沫发生装置进行泡沫高温高压评价及起泡剂性能测试实验，分析泡沫高温高压性能评价的影响因素以及进行该套装置的研发，本实验为在油藏温度压力条件下进行起泡剂性能评价实验提供参考。

1 实验设备与方法 1.1 改进的高温高压起泡剂性能评价装置

长岩心驱替实验装置的高温高压可视窗部件主要是用于长岩心驱替实验过程中观察油气水在驱替过程流体流动状态的可视化装置，其最高压力70 MPa，最高温度：180 ℃，见图 1。

目前，在起泡剂体系评价和筛选中，所用的泡沫发生装置采用的是Waring Blender搅拌器^[5]，见图 2。该方法主要是对泡沫进行室温常压条件下的性能评价研究，但是由于泡沫在高温高压条件下性能会发生较大的变化，为了研究地层温度和压力条件下起泡剂体系的性能及其影响因素，因此对基于长岩心驱替设备的高温高压可视窗部分和泡沫发生装置进行改造，从而达到泡沫高温高压条件下的性能评价研究，从而能真实反映油藏条件下起泡剂的起泡性能。

改进的泡沫高温高压可视化评价流程以及实物图见图 3、4。该套装置主要是由注入泵、泡沫发生器、高温高压可视窗、泡沫高度稳泡时间评价系统、起泡剂和气体等组成。

1.2 实验方法

高温高压泡沫体系性能评价方法如下：

1)调节泵速，向泡沫发生器中注入一定量的起泡剂；

2)调节高温高压可视窗的压力和温度；

3)注入一定量的气体，调节泡沫发生器的温度和转速(3 000 r/min)，搅拌3 min；

4)测定起泡剂的起泡高度h_max和稳泡时间t_1/2；

5)改变实验温度和压力，测定温度和压力对起泡剂性能的影响；

6)计算泡沫综合值，其计算公式为^[6]

式中：FCI为泡沫综合值，mL·s；h_max为起泡高度，mL；t_1/2为泡沫半衰期，s。

泡沫综合值综合考虑了最大发泡体积h_max和泡沫半衰期t_1/2对泡沫性能的影响，即在一定温度条件下泡沫体系从初始时刻衰变至半衰期时泡沫体积随时间的积分值被称为泡沫综合值。泡沫综合值越大，起泡剂的发泡性能和稳泡性能越好。

2 实验结果与分析 2.1 高温高压起泡剂性能评价装置耐压性和耐温性检测

在室内原有实验设备的基础上进行高温高压起泡剂性能评价装置的改造，为了解决起泡剂体系的高温高压可视化实验研究和评价，首先要设备的耐温和耐压性能。验证过程中的实验温度和压力结果见表 1，实验流程见图 5。

在图 5中，各主要设备参数如下：1)泵：0~30 MPa，精度 0.01 mL/min；2)测压系统： 0~40 MPa，精度 0.001 MPa；3)温控系统： 精度 0.1 ℃；4)计量系统： 精度 0.1 mL。

从表 1中的实验结果可以看出，改造后的高温高压起泡剂性能评价装置耐压性和耐温性能准确率均高于96%，高温高压起泡剂性能评价装置耐压性和耐温性能符合实验要求，流程最高压力70 MPa，最高温度为180 ℃。在起泡剂体系的高温高压可视化评价过程中，设备流程的耐温耐压性能是至关重要的一环，温度跟压力的精确度直接影响着整个药剂体系的评价效果，对设备流程的温度和压力的的准确度有很高的要求，因此通过实验验证改造后的高温高压可视窗流程耐压性和耐温性能完全能够达到实验要求。

2.2 高温高压起泡剂性能评价可行性研究

通过高温高压起泡剂性能评价装置耐温和耐压性能评价研究，在进行起泡剂体系的高温高压可视化实验研究和评价时，首先需要对于高温高压起泡剂性能评价可行性研究。利用泡沫高度跟稳泡时间评价泡沫体系在气液比1∶1、地层温度压力(75 ℃、20 MPa)条件下的泡沫性能^[7]，据此对高温高压起泡剂性能评价装置的计量可行性进行验证。实验流程见图 3，实验结果见表 2。

通过对高温高压起泡剂性能评价可行性研究的验证，其产生的泡沫能通过高温高压可视窗观察泡沫的形态变化，同时能够测定泡沫高温高压情况下起泡高度及稳泡时间，在控制气液比1∶1、地层温度压力(75 ℃、20 MPa)条件下，起泡剂起泡高度达到625 mL,稳泡时间达到219 s，因此，高温高压起泡剂性能评价装置能够对高温高压起泡剂性能进行筛选和评价。

2.3 高温高压条件下泡沫性能影响因素研究

在起泡剂性能评价过程中，气液比、起泡剂浓度、温度以及压力对于起泡剂性能影响较大^[8-9]，因此，分别开展了不同气液比、不同浓度、不同温度和不同压力条件下起泡剂体系评价，对于各影响因素对泡沫高温高压可视化性能的评价影响进行正交实验研究，从而确定各个影响因素对起泡剂性能的影响程度。

将气液比(A)、浓度(B)、温度(C)和压力(D)作为4个因素，每个因素设3个水平进行正交实验^[10]，因素水平表见表 3。

按照实验要求将配置好的体系用高温高压起泡剂性能评价装置对起泡剂体系的起泡高度和稳泡时间进行室内评价研究，实验结果见表 4。

由表 4中的实验数据可知，在气液比、起泡剂浓度、温度以及压力等4个因素中，对起泡剂性能影响由大到小的顺序是实验压力＞气液比＞实验温度＞起泡剂浓度。

对于该起泡剂体系而言，在气液比为2∶1、起泡剂浓度为0.7%、实验温度为110 ℃、实验压力为20 MPa的条件时，该起泡剂体系的性能及效果最明显。

3 结论

通过设备的改造，顺利解决了泡沫驱的高温高压药剂体系性能研究和评价，提高了室内起泡剂静态性能评价方法，也为提高采收率实验研究提供了重要的研究手段。在气液比、起泡剂浓度、温度以及压力等4个因素中，得出了对起泡剂性能影响由大到小的顺序。并得出了该起泡剂体系的性能及效果最明显的气液比、起泡剂浓度、实验温度、实验压力等条件。