發(fā)泡多孔介質(zhì)對泡沫粒徑的影響

何金鋼，王德民，宋考平，袁 琳

（1.大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江大慶163000；2.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶163318；3.大慶油田第一采油廠，黑龍江大慶163000）

發(fā)泡多孔介質(zhì)對泡沫粒徑的影響

何金鋼1，王德民1，宋考平2，袁 琳3

（1.大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江大慶163000；2.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶163318；3.大慶油田第一采油廠，黑龍江大慶163000）

通過泡沫粒徑測量實驗和發(fā)泡多孔介質(zhì)的恒速壓汞實驗研究不同長度、不同孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)泡多孔介質(zhì)的發(fā)泡效果，確定泡沫粒徑的最小表征單元和泡沫生成穩(wěn)定時需要的“擾動單元”數(shù)量。結(jié)果表明：當(dāng)單幅圖像中的泡沫數(shù)量高于120時，泡沫粒徑的變異系數(shù)將趨于穩(wěn)定，能夠消除泡沫粒徑的影響；采用擾動單元和擾動單位的概念能更能準確地從泡沫產(chǎn)生機理上評價發(fā)泡多孔介質(zhì)的發(fā)泡能力，且當(dāng)擾動單元數(shù)量達到100±20個時，泡沫的變異系數(shù)小于0.5，泡沫的粒徑均質(zhì)程度較好；泡沫平均粒徑約為主流喉道直徑的1.23～1.51倍，均小于平均孔隙直徑，在相同的多孔介質(zhì)中一旦產(chǎn)生能夠起到較好的封堵作用。

泡沫粒徑；發(fā)泡多孔介質(zhì)；恒速壓汞；擾動單元；最小表征單元

泡沫流體在石油工業(yè)中應(yīng)用廣泛［1-3］。在泡沫驅(qū)油的過程中，采用氣液同注、交替注入在地下成泡的方式，但是在室內(nèi)物理模擬實驗中往往采用低界面張力流體通過發(fā)泡多孔介質(zhì)進行發(fā)泡［4］。發(fā)泡多孔介質(zhì)發(fā)泡性能將直接影響泡沫粒徑和均質(zhì)程度，影響泡沫與含有殘余油巖心的孔隙結(jié)構(gòu)的匹配關(guān)系，進而影響驅(qū)油效果。筆者通過泡沫圖像分析統(tǒng)計泡沫的粒徑和泡沫粒徑分布關(guān)系，與泡沫發(fā)泡多孔介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)進行對比，確定發(fā)泡多孔介質(zhì)孔隙結(jié)構(gòu)對泡沫粒徑的影響程度和相關(guān)關(guān)系，提出擾動單元和擾動單位的概念，進一步確定影響泡沫生成的最小單位和達到穩(wěn)定時所需擾動單位的數(shù)量。

1　研究方法

1.1泡沫粒徑觀察裝置和實驗材料

實驗設(shè)備包括：平流泵，恒溫箱，氣體質(zhì)量流量控制器，回壓閥，壓力表，氣瓶，耐壓透視窗，ASPE-730壓汞儀。

泡沫粒徑圖像采集裝置采用在泡沫驅(qū)實驗裝置尾端安裝耐壓透視窗，通過顯微鏡放大泡沫微觀結(jié)構(gòu)。滲流泡沫結(jié)構(gòu)圖像實時采集的實驗流程如圖1所示。觀察裝置如圖2所示。

圖1　實驗裝置Fig.1 Experiment device

圖2　中間觀察裝置（0～10 MPa）Fig.2 Observation device

發(fā)泡多孔介質(zhì)為人造澆鑄巖心，巖心直徑為Φ2.5 cm，長度分別為3、7、15和30 cm，滲透率分別為0.200、0.500、1.000和2.000 μm2。

模擬用水為模擬大慶油田礦化度6.778 g/L的地層水，發(fā)泡劑為甜菜堿表面活性劑EB26，有效含量40.00%，穩(wěn)泡劑為WP212，有效含量為90.40%。注入氣體為氮氣，純度為99.9%。注入速度為0.3 mL/min，氣液比為3?；貕涸O(shè)置為1 MPa，泡沫粒徑測試測量3次，計算平均值。

1.2圖像處理方法

1.2.1圖像預(yù)處理

圖像的預(yù)處理就是去除圖像中的無用信息，突出有用信息。首先采用亮度調(diào)節(jié)、對比度調(diào)節(jié)，最后采用中值濾波消除噪音。

1.2.2圖像的分割

閾值選取是圖像處理的基礎(chǔ)，閾值分割方法包括最大熵法、p-參數(shù)法、判別分析法、迭代閾值法等。判別分析法和迭代閾值法由于沒有考慮像素的空間分布，未能達到很好的分割效果［5-6］。本次研究采用最大熵值法進行圖像閾值的劃分。

熵是信息論中不確定性的度量，是對數(shù)據(jù)所含信息量大小的度量。熵最大值時，信息獲取量最大。圖像最大熵分割法是應(yīng)用信息論中熵的概念與圖像閾值化技術(shù)。選取適當(dāng)?shù)拈撝祵D像灰度分為2類，這2類的平均熵之和最大時，分割后的圖像信息量最大。

1.2.3泡沫結(jié)構(gòu)的識別

泡沫結(jié)構(gòu)圖像中大部分泡沫呈現(xiàn)比較規(guī)則的圓形，氣泡外部液體呈不規(guī)則連片分布。圖像閾值分割后根據(jù)各連片分布區(qū)域形狀特征進行統(tǒng)計，當(dāng)滿足圓度大于0.5和連片分布區(qū)域面積大于5×5像素點時，定義為泡沫。泡沫結(jié)構(gòu)識別前后的效果對比如圖3所示。根據(jù)泡沫圓度進行識別后，消除了液膜部分的影響。最后采用圖像邊界提取方法，將泡沫圖像的邊界進行提取，通過圖像統(tǒng)計進行泡沫特征參數(shù)的分析。

1.3泡沫結(jié)構(gòu)特征參數(shù)計算方法

在泡沫結(jié)構(gòu)識別基礎(chǔ)上，對識別圖像中各個獨立的氣泡進行標記，可通過標記對象的計數(shù)獲得泡沫數(shù)目。根據(jù)二維圖像中氣泡平面大小與觀察窗的厚度求取等效球形泡沫的等效直徑。泡沫體積和等效直徑計算表達式如下：

式中，A為氣泡二維面積；V為泡沫體積；h為泡沫厚度；D為泡沫等效直徑。

圖3　泡沫圖像處理過程Fig.3 Bubble image processing

變異系數(shù)是衡量數(shù)據(jù)中各觀測值離散程度的一個統(tǒng)計量，它定義為標準差與平均數(shù)的比值，計算泡沫粒徑的變異系數(shù)的公式為

式中，Cv為泡沫變異系數(shù)；Di為第i個氣泡的直徑；n為氣泡個數(shù)。

1.4泡沫最小表征單元的確定

當(dāng)圖像放大倍數(shù)過大時，圖像內(nèi)泡沫數(shù)量較少，因此其泡沫的代表性將變差，易造成個別泡沫對整體泡沫性質(zhì)影響過大的現(xiàn)象。當(dāng)放大倍數(shù)較小時，泡沫信息量足夠大，但是受到圖像像素的約束，小泡沫由于像素點過少，可能當(dāng)做異常點被消除。選取合適的圖像尺寸使其能夠代表泡沫的宏觀特性，需要進行表征單元分析。泡沫粒徑參數(shù)的表征單元分析采用通過泡沫數(shù)量和泡沫變異系數(shù)來確定，以此消除泡沫粒徑的影響。

（1）選取圖像左上角點，以此點為起點開始選取有且只有2個有效的泡沫，并計算泡沫粒徑的變異系數(shù)；

（2）繼續(xù)選取3、4、5、…、100、…個泡沫，并計算泡沫粒徑的變異系數(shù)；

（3）建立泡沫個數(shù)與泡沫粒徑變異系數(shù)的關(guān)系圖。

泡沫圖像統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1　泡沫圖像統(tǒng)計結(jié)果Table 1 Results of bubble image statistical

采用5幅不同粒徑的泡沫圖像進行分析（圖4、5），確保圖像分析的可靠性。當(dāng)所有的曲線同時趨于穩(wěn)定時對應(yīng)的泡沫數(shù)量為最小表征單元。隨著泡沫數(shù)量的增大，泡沫粒徑變異系數(shù)的波動趨于穩(wěn)定，5幅圖像達到穩(wěn)定時的泡沫數(shù)量有所差異，但是當(dāng)泡沫的數(shù)量大于120后泡沫粒徑變異系數(shù)都趨于一個穩(wěn)定的數(shù)值，因此在本次研究中確定的最小泡沫表征單元是120個泡沫。在之后的泡沫參數(shù)統(tǒng)計過程中，只要單幅圖像中的泡沫數(shù)量高于120，泡沫參數(shù)具有較好的統(tǒng)計學(xué)意義，可以進行不同粒徑泡沫間的參數(shù)對比。

圖4　不同粒徑的泡沫圖像Fig.4 Different size of bubble

圖5　泡沫數(shù)量與泡沫變異系數(shù)的關(guān)系Fig.5 Relationship between bubble numbers and bubble variation coefficient

2　結(jié)果分析

2.1發(fā)泡多孔介質(zhì)的壓力

發(fā)泡多孔介質(zhì)兩端的壓差（圖6）結(jié)果表明，發(fā)泡多孔介質(zhì)的長度越大，發(fā)泡多孔介質(zhì)兩端的壓差越大，兩端壓差上升幅度越大，表明泡沫在多孔介質(zhì)中具有周期性生成和運移的特征。滲透率越小使得氣相與水相的通過能力越差，由于多孔介質(zhì)的阻礙和相滲的原因，壓差增幅越大。隨著注入注入孔隙體積倍數(shù)的增加，壓差變化明顯，在初期階段，壓差的增幅沒有明顯的規(guī)律，甚至出現(xiàn)異常，由于在初期多孔介質(zhì)中沒有充填，因此氣相和液相在初期階段為分布過程。在末期階段，由于在多孔介質(zhì)中的后端生成泡沫的阻塞作用，使得氣相和液相的分布逐漸均衡，在末期時表現(xiàn)為隨著滲透率的減小壓差增加的趨勢。不同長度的發(fā)泡多孔介質(zhì)受到沿程阻力的影響使得壓差具有差別。

2.2泡沫粒徑分布特征

泡沫粒徑分布曲線（圖7）表明，不同發(fā)泡多孔介質(zhì)產(chǎn)生的泡沫呈現(xiàn)出正態(tài)分布的特征，在相同長度時，發(fā)泡多孔介質(zhì)的滲透率越小，正態(tài)分布的特征越明顯。在相同滲透率發(fā)泡多孔介質(zhì)的對比中表明，發(fā)泡多孔介質(zhì)的長度越大，泡沫粒徑的分布更趨近于正態(tài)分布，且峰值普遍較高。泡沫粒徑分布的主峰一般與平均泡沫粒徑值相同。

表2為不同長度、滲透率發(fā)泡多孔介質(zhì)產(chǎn)生泡沫粒徑的測量的結(jié)果。結(jié)果表明，在發(fā)泡多孔介質(zhì)的滲透率相同時，泡沫粒徑受到發(fā)泡多孔介質(zhì)長度的影響，發(fā)泡多孔介質(zhì)長度越大最小泡沫粒徑越大，最大泡沫粒徑越小，泡沫粒徑平均值越小，計算得到的變異系數(shù)越小，意味著泡沫的粒度分布更均勻。

在相同發(fā)泡多孔介質(zhì)長度的條件下，泡沫粒徑受到發(fā)泡介質(zhì)滲透率的影響，發(fā)泡多孔介質(zhì)滲透率越大最小泡沫粒徑越大，最大泡沫粒徑越大，泡沫粒徑平均值越大，計算得到的變異系數(shù)越大，意味著泡沫的粒度分布趨向于不均勻。

不同滲透率和長度的發(fā)泡多孔介質(zhì)與變異系數(shù)之間的關(guān)系表明，長度和滲透率均為控制發(fā)泡多孔介質(zhì)發(fā)泡能力的參數(shù)（圖8）。圖8表明，變異系數(shù)受到兩種參數(shù)的控制，但為綜合效應(yīng)的影響，單個參數(shù)對于發(fā)泡性能的影響因素并沒有顯著的規(guī)律。

圖6　發(fā)泡多孔介質(zhì)兩端的壓差Fig.6 Foam porous medium pressure difference

圖7　不同長度、不同滲透率發(fā)泡介質(zhì)泡沫粒徑分布Fig.7 Bubble size distribution by different length，different permeability foaming media

表2　不同發(fā)泡多孔介質(zhì)泡沫粒徑分布特征Table 2 Bubble size distribution characteristics of different foaming porous media

圖8　不同滲透率和長度的發(fā)泡介質(zhì)與變異系數(shù)Fig.8 Relationship between coefficient of variation and foaming medium by different lengths and different permeability

2.3擾動單元

泡沫的發(fā)泡介質(zhì)通常采用多孔介質(zhì)，Ransohoff等［7-9］研究得到泡沫在多孔介質(zhì)中生成的微觀機理為縮頸分離，液膜滯后，薄膜分斷。泡沫的生成與多孔介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。結(jié)果表明，隨著發(fā)泡多孔介質(zhì)長度增加、滲透率減小，泡沫生成的均勻程度逐漸增加（變異系數(shù)逐漸減?。?，因此當(dāng)發(fā)泡多孔介質(zhì)為無限長時或滲透率小到一定程度（流體可流動下限）時，發(fā)泡的效果最佳。但是根據(jù)泡沫微觀生成機理，假設(shè)無限長的發(fā)泡多孔介質(zhì)僅由一個孔隙或喉道組成則其并不能對低界面張力流動體系產(chǎn)生擾動，僅能夠在末端接觸大氣時產(chǎn)生一個泡沫。同時如果滲透率小到一定程度（流體可流動下限）時，假設(shè)僅為一根毛細管，則也僅能夠在毛細管尾端產(chǎn)生一個泡沫。因此以上兩個極限情況時的假設(shè)均與實驗結(jié)果的推論相悖?？紤]低界面張力流動體系產(chǎn)生擾動的次數(shù)是能夠產(chǎn)生泡沫以及發(fā)泡效果好壞的關(guān)鍵。

圖9　天然巖心的擾動單元和擾動單位示意Fig.9 Natural core disturbance unit and disturbance unit element

圖10　理想模型的擾動單元和擾動單位示意Fig.10 Ideal model disturbance unit and disturbance unit element

擾動單元定義為在一個流動通道上由巖石骨架顆粒組成的孔隙和喉道的一組擾動結(jié)構(gòu)。天然巖心和四顆粒組成的粒間孔理想簡化模型的擾動單元如圖9和10所示，其中紅色區(qū)域內(nèi)為一個擾動單元，由一個孔隙（黃色圓形區(qū)域）和多個喉道（黃色長方形區(qū)域）組成。由于一個擾動單元存在若干喉道與一個孔隙相連通的情況，因此一個連通喉道與一個孔隙定義為擾動單位（黑色虛線區(qū)域），一個擾動單位對流體流線擾動一次，一個擾動單元中存在多個擾動單位。擾動單元的長度為一個喉道長度與一個孔隙直徑之和，低界面張力流動體系在擾動單元和擾動單位的作用下通過縮頸分離、液膜滯后、薄膜分斷的作用產(chǎn)生液泡，因此評價發(fā)泡多孔介質(zhì)的性能應(yīng)評價其在長度上擾動單位的數(shù)量。通過恒速壓汞實驗結(jié)果能夠得到巖石的孔隙結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)，可以計算擾動單位的數(shù)量，進而確定發(fā)泡多孔介質(zhì)控制發(fā)泡能力的關(guān)鍵因素。

2.4擾動單元尺寸的計算

擾動單元中的孔隙簡化為等直徑圓球度為1的圓球，因此單個孔隙的體積通過孔隙平均半徑計算得到V孔：

天然巖心實際擾動單元的圖像分析結(jié)果表明，在平面上喉道以縮頸型喉道和彎片狀喉道為主，喉道的長度與孔隙的直徑相近，因此喉道的長度為rp，由于在流動過程中主流喉道為低界面張力流動體系流動的主要通道，能夠產(chǎn)生擾動的主要空間，因此喉道的直徑為恒速壓汞測量到的主流喉道半徑rM，可以流通的喉道的體積V喉為

V喉=πr2Mrp.

由于恒速壓汞能夠確定出孔隙和喉道的體積及其百分比ε，可以計算出喉道與孔隙數(shù)量的比值。在此基礎(chǔ)上通過計算大于主流喉道的進汞飽和度能夠確定主流喉道占有的比例α，進而確定與孔隙相連的主流喉道數(shù)量N。

由于在流動空間上流動的方向是6方向，因此在認為孔隙結(jié)構(gòu)均質(zhì)的情況下，將連通喉道數(shù)均勻的劈分到6個空間方向上，因此一個滲流方向上能的喉道數(shù)量為N單：

在巖心流動方向，認為一個孔隙和一個喉道為一個擾動單元，其長度為4rp。同時一個擾動單元中的擾動單位的數(shù)量是喉道連接孔隙的數(shù)量N單。計算巖心長度L上的擾動單位的數(shù)量為N擾：

2.5擾動單位的計算

恒速壓汞是由Yuan等［10］提出并發(fā)展應(yīng)用的一種微觀孔喉特征研究方法，在極低并且恒定的壓汞速率下（ASPE-730壓汞儀注入速度為0.000 1和0.00005 mL/min），使用高敏感度壓力測量儀器記錄注汞壓力變化。恒速壓汞不同于常規(guī)壓汞實驗之處在于，汞以恒定的速率不斷注入，填充孔隙中半徑更小的部分［11-12］，注入端壓力隨之升高，隨著汞突破喉道進入孔隙，壓力發(fā)生突降，之后下一個孔隙被填滿，壓力再次上升?？梢酝ㄟ^高精度的壓力測量分辨驅(qū)替過程中通過孔喉空間半徑的微小變化，從進汞過程的壓力漲落獲得喉道的數(shù)量分布［13-16］，且能夠同時得到孔隙、喉道的大小及其分布頻率。研究中進汞速度采用0.000 05 mL/min，整個壓汞過程為準靜態(tài)過程，壓力最高至7 MPa時，驅(qū)替時汞對于巖石的接觸角為140°，與空氣的界面張力為485 mN/m。巖心的恒速壓汞曲線如圖11所示，統(tǒng)計發(fā)泡多孔介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3所示，計算得到的擾動單元的相關(guān)參數(shù)如表4所示。

表3　巖樣孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 3 Pore structure parameters

圖11　恒速壓汞與進汞曲線Fig.11 Rate-controlled mercury penetration mercury intrusion curve

表4　巖樣孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)計算值Table 4 Calculated pore structure parameters

2.6擾動單位對發(fā)泡的影響

不同滲透率、不同長度的發(fā)泡多孔介質(zhì)的擾動單位的數(shù)量統(tǒng)計結(jié)果如表5所示。擾動單位的數(shù)量與泡沫粒徑的變異系數(shù)如圖12所示，進行指數(shù)函數(shù)擬合后得到擬合曲線（圖13），擬合曲線的最小相關(guān)系數(shù)達到0.9652，針對4個數(shù)據(jù)點進行擬合的置信度均大于99%。

表5　擾動單位的數(shù)量Table 5 Statistical results of disturbance unit element

圖12　擾動單元和變異系數(shù)之間的關(guān)系Fig.12 Relationship between coefficient of variation and disturbance unit element

圖13　擾動單元擬合曲線Fig.13 Fitting curves of disturbance unit

對比不同滲透率不同長度的發(fā)泡多孔介質(zhì)的擾動單位數(shù)量與泡沫粒徑變異系數(shù)的擬合曲線形態(tài)表明，曲線基本呈現(xiàn)出重合的狀態(tài)，說明泡沫粒徑的分散程度僅隨著擾動單元數(shù)量變化。實驗現(xiàn)象表明發(fā)泡穩(wěn)定性與發(fā)泡多孔介質(zhì)的長度和滲透率相關(guān)，但是實質(zhì)上是擾動單元控制著發(fā)泡多孔介質(zhì)發(fā)泡的性能。當(dāng)粒徑變異系數(shù)的變化率趨于穩(wěn)定時，且變異系數(shù)的數(shù)值小于0.5時，認為發(fā)泡介質(zhì)的發(fā)泡性能較為穩(wěn)定，此時的擾動單元為形成穩(wěn)定泡沫的臨界擾動單元，對應(yīng)擾動單位的數(shù)量為100±20個，發(fā)泡能夠達到穩(wěn)定。

2.7擾動單元對泡沫粒徑的影響

采用擾動單元和擾動單位評價發(fā)泡介質(zhì)的性能表明，發(fā)泡介質(zhì)的滲透率影響著喉道的大小，進而影響著泡沫的粒徑，但是泡沫粒徑的均勻程度卻沒有受到滲透率的影響，而完全取決于孔隙結(jié)構(gòu)特征（擾動單位數(shù)量），不同滲透率情況下相同個擾動單元依然能夠產(chǎn)生相類似的粒徑變異系數(shù)的泡沫。

圖14和表6通過對比泡沫粒徑與主流喉道半徑之間的關(guān)系表明，泡沫平均粒徑與主流喉道直徑呈1.23-1.51倍的關(guān)系。其平均泡沫粒徑小于孔隙的平均粒徑，但是并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的相關(guān)關(guān)系。當(dāng)均勻發(fā)泡時，粒徑與喉道半徑之間的關(guān)系相關(guān)性良好，因此認為主流喉道半徑與發(fā)泡粒徑之間具有良好的相關(guān)關(guān)系。

圖14　不同滲透率發(fā)泡介質(zhì)的泡沫粒徑Fig.14 Different permeability foaming media and bubble size

表6　泡沫粒徑與孔隙結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系Table 6 Relationship between bubble diameter and pore structure

泡沫的粒徑與地層的匹配關(guān)系是進行泡沫驅(qū)的基礎(chǔ)，體現(xiàn)在泡沫的封堵產(chǎn)生的孔隙級調(diào)剖和泡沫變形時產(chǎn)生的界面膜彈性對殘余油的作用。在地下條件時能夠經(jīng)過足夠的擾動單位產(chǎn)生較為穩(wěn)定的泡沫，但是在室內(nèi)實驗中，采用氣液同注在多孔介質(zhì)中發(fā)泡，擾動單位的數(shù)量勢必會影響發(fā)泡效果，因此需要準確地評價泡沫驅(qū)各方案的效果時，希望得到與地下較為接近的泡沫條件，發(fā)泡多孔介質(zhì)的擾動單位數(shù)量必須大于臨界擾動單位數(shù)量。同時泡沫粒徑與喉道之間的關(guān)系表明，平均泡沫粒徑大于喉道直徑，當(dāng)泡沫進入相同滲透率的地層時，泡沫能夠起到有效的封堵作用。平均泡沫粒徑大于主流喉道半徑，因而大于多數(shù)喉道直徑，泡沫通過時會產(chǎn)生泡沫形狀的變形。因此在泡沫界面膜黏彈性的作用下能夠產(chǎn)生類似聚合物驅(qū)的微觀力的效果，進行“黏彈性”驅(qū)油。

3　結(jié) 論

（1）采用泡沫數(shù)量與泡沫粒徑變異系數(shù)計算泡沫圖像最小表征單元，只要單幅圖像中的泡沫數(shù)量高于120個，泡沫粒徑變異系數(shù)將趨于穩(wěn)定，圖像具有較好的統(tǒng)計學(xué)意義，可以進行不同粒徑泡沫間的數(shù)據(jù)對比。

（2）發(fā)泡多孔介質(zhì)的長度和滲透率綜合影響著發(fā)泡的多孔介質(zhì)的發(fā)泡性能，采用擾動單元和擾動單位的概念能更能準確地從機理上評價發(fā)泡多孔介質(zhì)的發(fā)泡能力。發(fā)泡多孔介質(zhì)中的擾動單元數(shù)量達到100±20時，泡沫的均質(zhì)程度較佳。

（3）泡沫平均粒徑與主流喉道直徑呈1.23～1.51倍的關(guān)系，均小于平均孔隙直徑，在泡沫界面膜黏彈性的作用下能夠產(chǎn)生類似聚合物驅(qū)的微觀力的效果，進行“黏彈性”驅(qū)油。

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（編輯 劉為清）

Influence of foam porous media on bubble size

HE Jingang1，WANG Demin1，SONG Kaoping2，YUAN Lin3
（1.Daqing Oilfield Company Limited，Daqing 163000，China；2.College of Petroleum Engineering in Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China；3.The NO.1 Oil Production Plant of Daqing Oilfield Company Limited，Daqing 163000，China）

The foaming effect of porous media with different length and pore structure was studied using the bubble size measurement and foam porous medium constant speed mercury injection，through which the minimum characterization of bubble size and the amount of"disturbance unit"needed for stable bubble generation were determined.The results show that when the numbers of bubbles in a single image are more than 120，the variation coefficient of bubble particle size will stabilize，and the influence of bubble particle size can be eliminated.Using perturbation and disturbance units can be more accurate evaluation from the mechanism of bubble foam foaming capacity of porous media.It is found that when disturbance unit quantity reaches to 100±20，and the bubble variation coefficient is less than 0.5，the bubble size homogeneous degree is better. Also the average particle size is 1.23-1.51 times larger than the bubble mainstream throat diameter，which is less than the average pore diameter.Therefore，the foam can have good blocking capability once it can be generated in the same porous medium.

bubble size；foam porous media；constant speed mercury injection；disturbance unit；minimum characterization of unit

TE 357.46

A

1673-5005（2015）05-0173-10

10.3969/j.issn.1673-5005.2015.05.024

2015-02-11

國家油氣重大專項（2009ZX05009-004-01）；國家自然科學(xué)基金項目（51304049）；國家自然科學(xué)基金重點項目（50634020）

何金鋼（1986-），男，博士，研究方向為提高采收率及油藏數(shù)值模擬。E-mail：hjg0501010638@sina.com。

引用格式：何金鋼，王德民，宋考平，等.發(fā)泡多孔介質(zhì)對泡沫粒徑的影響［J］.中國石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2015，39（5）：173-182.

HE Jingang，WANG Demin，SONG Kaoping，et al.Influence of foam porous media on bubble size［J］.Journal of China U-niversity of Petroleum（Edition of Natural Science），2015，39（5）：173-182.