3.2.2非常規油氣藏

CO2泡沫及其壓裂技術對致密儲層和頁巖油氣儲層增產的應用效果較好。WANNIARACHCHI等使用CO2和N2泡沫壓裂液對頁巖氣藏壓裂增產，結果表明：CO2泡沫比N2泡沫更穩定，隨著泡沫質量的增加，巖心裂縫寬度增加而長度減小；CO2泡沫壓裂液在東肯塔基州、西賓夕法尼亞州和新墨西哥州的頁巖氣藏應用成功，使用CO2泡沫壓裂液比常規壓裂液的氣井產量提高5倍。高亞罡等設計的CO2泡沫壓裂液體系：0.3%～0.6%乙烯吡咯烷酮共聚物BCG-8+0.2%～0.45%直鏈陰離子表面活性劑B-55+0.2%～0.3%有機酸B-14+1%KCl的聚合物，適用于30～140℃的頁巖氣儲層；該CO2泡沫體系耐溫能力達到140℃，在10 MPa和90℃下，液體泡沫質量為55%～75%時能保持較高的有效黏度；在延長油田頁巖氣井施工后措施見效快，增產效果顯著。

YANG等利用CO2泡沫對滲透率為（0.1～3.3）×10-3μm2的致密巖心進行驅替實驗，泡沫阻力系數隨著注入速率的增加而降低，CO2泡沫驅可以提高15%～22%的采收率。YANG等報道了CO2泡沫壓裂體系在延北超致密儲層S1/H8的應用，CO2用量達到63%，CO2泡沫體系處理的4口氣井產量均超過預期，比常規壓裂技術提高了3倍。

LI等設計的CO2泡沫壓裂液體系：0.5%的CT1增稠劑+0.3%的CT1S發泡劑+0.3%的CT1D高溫穩定劑+0.3%的CT1U調節劑，體系黏度為2 mPa·s，表面張力為24.5 mN/m，界面張力為1.5 mN/m；使用中國西南地區W1井龍馬溪組頁巖巖心評估泡沫破裂率，結果表明破裂率小于19%；且在剪切速率為170 s-1和溫度為90℃下，體系黏度大于50 mPa·s，具有優異的耐溫性和抗剪切性能。

3.3前景展望

CO2-EOR是一種無毒的固碳方法，CO2和CO2泡沫的使用可以將CO2利用和封存在儲層內，減少工業對全球氣候變化的影響。CO2混相驅對老油田開發具有巨大的潛力，可以同時實現CO2驅油與埋存，目前中國CO2年注入量超過200×104 t，年產油量超過70×104 t。但使用CO2泡沫進行碳封存需向地下注入大量表面活性劑或相關試劑，其在儲存過程中可能發生化學或熱降解；因此，研究表面活性劑在儲層條件下的長期穩定性對CO2的儲存以及對環境的影響至關重要。

不同的CO2泡沫體系在惡劣的儲層條件下具有一定的缺點，例如表面活性劑大量吸附在儲層巖石上、泡沫穩定性較差、作用范圍有限、采出液乳化嚴重等。在目前EOR應用中，大多使用SiO2以及其他金屬NPs在儲層條件下穩定CO2泡沫，并結合NPs的功能提高原油采收率。而NPs材料大部分不可回收導致其經濟可行性低下，也會對健康造成長期影響。因此，可以選擇使用可回收和再利用的磁性NPs材料，例如Fe2O3 NPs、Fe3O4 NPs，其對磁場的感應可以在油藏環境中調控流體性能，也可以作為催化劑降解原油中的瀝青質和膠質，并且具有超順磁性、高表面體積比、低毒性等優勢。另外，在NPs穩定CO2泡沫的研究中需優先考慮NPs類型和濃度的優化，采用統計模型或機器學習算法來簡化優化過程，通過數值模擬和實驗驗證相結合得出最經濟有效的NPs和表面活性劑組合。

CO2-EOR是開發頁巖油氣資源的主要方法，增加CO2與油相的接觸面積是提高頁巖油采收率的主要機制。而頁巖儲層的油氣賦存空間主要由微/納米孔喉組成，注入體積小、穩定性好、內壓高、氣體溶解速度快的CO2微/納米氣泡可以減少流體的毛細管壓力，增加頁巖納米孔隙內CO2分子與烴類流體的接觸面積，為提高頁巖油采收率提供可行性方法。

通過尋求環保性能和起泡性兼具的表面活性劑/聚合物協同NPs，提高CO2泡沫穩定性和非常規油氣資源產量，將成為CO2-EOR未來研究的重點。

3、結論

主要對CO2泡沫穩定性研究和CO2泡沫驅提高采收率這2個方面進行闡述。介紹了CO2泡沫穩定性原理、穩定性影響因素和提高穩定性方法，以及CO2泡沫在提高采收率方面的機理和應用。

（1）CO2泡沫穩定性主要取決于液膜析液、HLB值和Gibbs-Marangoni效應。而高溫和高鹽對泡沫穩定性產生非常不利的影響，壓力則有積極的影響。可以通過添加聚合物、離子液體、NPs以及表面活性劑/NPs協同來增強泡沫的穩定性。

（2）CO2泡沫驅提高采收率機理包括選擇性封堵提高波及效率、降低原油黏度、降低油水界面張力、乳化和潤濕性改變。室內實驗和現場數據表明，CO2泡沫能使稠油油藏、致密砂巖儲層、頁巖油氣儲層等非常規油氣儲層的采收率明顯增加。

（3）表面活性劑和NPs協同穩定CO2泡沫在CO2-EOR應用方面具有很大的前景，尋求環保、經濟和高效的方法為進一步深入研究的方向。