泡沫驱与调驱堵水技术应用研究

报告编号：OGB-A-011 出品方：北京经纬智汇信息咨询有限公司 报告日期：2026年7月 保密级别：内部参考 版本：V1.0 所属专题：注水注气与化学驱（三次采油 EOR/IOR）

执行摘要

泡沫驱、调驱与堵水，本质上是围绕"波及效率（Conformance/Sweep Efficiency）"这一同一命题展开的三条相互关联的技术线。在全球主力油田普遍进入高含水、高采出程度"双高"阶段，以及中国东部老油田综合含水率普遍超过 90% 的产业背景下，如何抑制注入流体（水、气）沿高渗条带的低效循环、扩大纵向与平面波及范围，已经从"锦上添花"的增产手段，演变为决定老油田经济寿命的"保底"技术。本报告以"技术导向 + 市场导向为主、兼顾政策与商业导向"的定位，对这一技术簇进行全时间轴、多层次的深度剖析。

从技术成熟度看，三条技术线呈现明显的梯度分布。堵水（尤其是机械堵水与近井凝胶堵水）是三者中最成熟、应用最广的技术，属于油田常规作业；聚合物微球/预交联凝胶颗粒（PPG）为代表的深部调驱技术在中国低渗透与中高渗油田已实现规模化工业应用，技术相对成熟；而泡沫驱，特别是与 CO₂ 驱、CCUS 相结合的 CO₂ 泡沫驱，尽管机理优势突出，但受制于泡沫在油藏深部高温高盐条件下的稳定性瓶颈，整体仍处于"先导试验向工业化推广过渡"的阶段。

从市场维度看，本技术簇根植于规模庞大的提高采收率（EOR）市场。多家研究机构对全球 EOR 市场规模的测算存在显著口径差异：不同机构给出的 2024 年市场规模从约 164.8 亿美元到超过 600 亿美元不等，年复合增长率预测集中在 7%–15% 区间。这一 3–4 倍的口径分歧，主要源于各机构对"EOR"边界（是否含热采、是否含 CO₂-EOR 的油气一体化价值、是否仅统计化学剂而不含服务）的界定不同，报告正文将对此详细辨析。

从竞争格局看，国际市场由 SLB（斯伦贝谢）、Halliburton（哈里伯顿）等油服巨头主导 conformance 服务与技术集成，SNF、BASF、Kemira 等化学品巨头主导聚合物与表面活性剂原料供给；中国市场则形成了以中石油勘探开发研究院、大庆油田采收率研究所、中石化胜利油田为代表的"油田公司主导研发 + 专业化学剂厂商配套"的独特格局，在三元复合驱、聚合物微球等细分领域已建立起全球领先的工程化能力与现场应用规模。

本报告采用"结论后置"的论证结构，即先系统铺陈技术原理、市场数据、竞争格局与典型案例，最后在第 07 章集中给出面向决策层、技术层与投资方的分层结论与行动建议。关键的数据口径分歧、厂商未验证声明、学术争议点（如 CDG 胶态分散凝胶的深部运移有效性争议）等风险提示，均在正文相应位置及附录中显式标注，供交叉验证。

01 · 调研背景与目标

1.1 调研缘起与问题意识

全球常规油田的一次采油（依靠天然能量）采收率通常仅为 10%–15%，二次采油（注水/注气保持压力）可将采收率提升至 30%–45% 左右，这意味着即便在二次采油结束后，仍有超过一半的原油滞留于地下。三次采油（EOR）技术正是为动用这部分"剩余油"而生。然而，无论注水还是注气，都面临一个共性的物理难题：注入流体总是倾向于沿阻力最小的高渗透条带、裂缝或已水淹层突进，形成"注入流体绕过大量剩余油、低效循环"的窘境。这一现象在纵向上表现为层间/层内矛盾，在平面上表现为舌进与指进。

波及效率的改善，正是泡沫驱、调驱与堵水共同指向的目标：

• 泡沫驱通过在油藏中原位生成或注入泡沫，利用泡沫在高渗层的高视黏度和"堵大不堵小、堵水不堵油"的选择性，迫使后续驱替流体转向中低渗层，同时改善气驱的流度比、抑制气窜。
• 调驱（深部液流转向）通过从注入井注入可运移的封堵体系（微球、凝胶颗粒等），在油藏深部而非仅近井地带建立封堵，实现"调剖"与"驱油"一体化。
• 堵水则从采出井端入手，选择性封堵产水层位，直接降低井筒产出液含水率。

在中国，这一技术簇具有特殊的战略意义。东部主力油田（大庆、胜利、辽河等）多已开发数十年，综合含水率普遍在 90% 以上，部分区块甚至超过 95%，进入"特高含水期"。在这一阶段，采出 1 吨原油往往需要处理数吨乃至十余吨采出水，无效水循环带来的能耗、处理成本与设备损耗急剧攀升。同时，"双碳"目标下 CO₂-EOR 与 CCUS（碳捕集、利用与封存）的深度耦合，为 CO₂ 泡沫驱等技术打开了兼具增产与减排双重价值的新窗口。

1.2 核心调研问题

本报告围绕以下核心问题展开：

• 泡沫驱、调驱、堵水三条技术线各自的作用机理、技术边界与成熟度如何？三者之间存在怎样的协同与区分关系？
• 支撑这些技术的核心材料（起泡剂、稳泡剂、聚合物微球、凝胶体系等）当前的性能水平、瓶颈与突破方向是什么？
• 全球及中国的 EOR 与化学驱市场规模、增长趋势如何？不同机构数据口径为何差异巨大，应如何理性看待？
• 国际油服/化学品巨头与中国油田公司/化学剂厂商的竞争格局如何？中国的相对优势与短板在哪里？
• 国内外典型现场应用的实际效果（采收率提高幅度、含水下降、增油量、经济性）如何？
• 面向未来 12–36 个月及更长期，这一技术簇的演进趋势与投资/立项机会何在？

1.3 调研范围界定

• 地域范围：全球视野，以中国与北美（美国二叠盆地等）为重点，兼顾中东、北海。
• 技术范围：泡沫驱（含 CO₂/氮气/空气/纳米颗粒稳定泡沫及泡沫复合驱）、深部调驱（聚合物微球、PPG、CDG、弱凝胶等）、堵水（化学/机械/选择性堵水）。
• 时间视角：全时间轴，梳理技术从早期探索、规模应用到前沿演进的完整脉络。
• 颗粒度：宏观（市场与政策）、中观（产业链与竞争格局）、微观（具体技术、材料、企业、案例）多层次结合。

1.4 调研方法说明

本报告综合运用多源信息交叉验证方法，信息来源涵盖 SPE/OTC/URTeC 等国际石油工程会议论文、《石油勘探与开发》《石油学报》《油田化学》等中文核心期刊、国际市场研究机构报告、企业公开技术资料与标准文献。对于所有引用数据，力求标注来源机构、基准年份与统计口径；对于厂商公布的产品性能，统一标注为"厂商声明（未经独立验证）"；对于存在机构间分歧或学术争议的内容，显式提示读者交叉验证。报告正文不展示文献来源标注，全部参考文献集中于配套的《参考文献汇总》文件，并按 GB/T 7714-2015 格式著录、辅以五级可信度评级。

02 · 技术现状全景

2.1 技术定义与核心原理（白话版）

要理解这三条技术线，可以用一个通俗的比喻：油藏就像一块吸满水的、松紧不均的海绵，其中"松"的部分（高渗层、裂缝）水流得快，"紧"的部分（低渗层）藏着大量没被驱出的油。注水或注气就像从一头往海绵里灌水，水总是顺着松的通道哗哗流走，紧的地方却纹丝不动。这三条技术，就是用不同的办法去"堵松通紧"。

泡沫驱——相当于往海绵里注入一种"会自己找空子钻、钻进大孔道就变稠、遇到油又让路"的智能流体。泡沫由气体（CO₂、氮气、空气等）和起泡剂溶液构成，其独特之处在于：在高渗大孔道中，泡沫气泡密集、视黏度高，形成有效封堵；一旦遇到油，泡沫容易破灭（消泡），从而"避开"含油区、"专堵"含水的高渗层。这种"堵水不堵油、堵大不堵小"的选择性，加上泡沫对气体流度的有效控制，使其成为改善气驱波及、抑制气窜的有力手段。

调驱（深部液流转向）——相当于往海绵深处投放一批"体积会膨胀、能随水流慢慢往里走、走到深处再卡住"的微小颗粒。传统调剖只能在注入井附近（近井地带）建立封堵，作用范围有限、易被后续注水绕过。深部调驱通过聚合物微球、预交联凝胶颗粒（PPG）等可变形、可运移的材料，实现"注得进、走得远、堵得住"，把封堵战线推进到油藏深部，实现调剖（封堵高渗）与驱油（扩大波及后提高驱替）的一体化。

堵水——相当于在出水的那一头（采出井）把漏水的口子精准堵上。当某口生产井因底水锥进、边水推进或高渗层水淹而大量产水时，通过机械封隔器或注入选择性堵水剂（遇水膨胀/成胶、遇油不反应），封堵产水层位，从而降低含水、恢复产油。

2.2 泡沫驱技术体系

泡沫驱按气源与稳定机制可细分为多个类型：

• CO₂ 泡沫驱：以 CO₂ 为气相，兼具混相/近混相驱油、降低原油黏度、膨胀原油体积的驱油作用，同时通过泡沫控制 CO₂ 的流度、抑制气窜和重力超覆。在"双碳"背景下，CO₂ 泡沫驱可与 CCUS 深度耦合，实现"驱油增产 + 碳封存"双重价值，是当前最受关注的方向。
• 氮气泡沫驱：氮气来源广、成本相对可控、惰性不腐蚀，常用于稠油、蒸汽驱辅助（氮气泡沫辅助蒸汽驱可抑制蒸汽超覆和窜流）。
• 空气泡沫驱：利用空气与原油低温氧化放热，兼具驱替与热效应，但存在安全（爆炸风险）与腐蚀顾虑，应用相对谨慎。
• 表面活性剂稳定泡沫：以 AOS（α-烯烃磺酸盐）、甜菜碱类两性表面活性剂、氟碳/有机硅表面活性剂等为起泡剂，是泡沫体系的基础。
• 纳米颗粒稳定泡沫：利用纳米二氧化硅等颗粒不可逆吸附于气液界面，大幅提升泡沫在高温高盐条件下的稳定性，是突破泡沫稳定性瓶颈的前沿方向。
• 泡沫复合驱：泡沫与聚合物（增强液膜强度）、碱/表面活性剂（降低界面张力）等复合，形成协同增效体系，大庆油田的泡沫复合驱即属此类探索。

2.3 调驱（深部液流转向）技术体系

深部调驱的核心是"可运移封堵材料"，主要类型包括：

• 聚合物微球：由反相乳液聚合等工艺制备的微米/纳米级交联聚合物颗粒，初始粒径小、可随注入水进入油藏深部，遇水缓慢膨胀数倍至数十倍，在孔喉处形成"堵塞—变形—运移—再堵塞"的动态封堵，实现逐级深部调驱。粒径系列化（纳米级至微米级）是适配不同渗透率储层的关键。
• 预交联凝胶颗粒（PPG, Preformed Particle Gel）：地面预先交联制成的凝胶颗粒，尺寸范围宽、强度可调，性能稳定、可控性好，广泛用于中高渗、裂缝性油藏的深部调剖。
• 胶态分散凝胶（CDG, Colloidal Dispersion Gel）：低浓度聚合物与交联剂形成的分散型微弱凝胶，理论上可深部运移建立大范围流动阻力。需特别指出：CDG 的深部运移与封堵有效性在学术界存在长期争议，以 Seright 等学者为代表的观点对 CDG 能否在深部真正形成有效"凝胶"提出质疑，认为其效果更可能来自聚合物溶液本身的黏度贡献，读者在选型时应审慎评估。
• 弱凝胶/体膨颗粒：成胶时间可调的弱交联体系，兼顾注入性与封堵性。

2.4 堵水技术体系

堵水按作用位置与机制可分为：

• 机械堵水：通过封隔器、桥塞、堵水管柱等机械手段封隔产水层，选择性强、见效快，是最成熟的常规工艺。
• 化学堵水：注入凝胶（有机铬/酚醛交联聚合物凝胶）、冻胶、树脂、无机沉淀等封堵剂，在产水层成胶封堵。
• 选择性堵水（相对渗透率改善剂 DPR/RPM）：利用特殊聚合物在水相中吸附膨胀、大幅降低水相渗透率而对油相渗透率影响较小的特性，实现"堵水不堵油"，无需精确卡准产水层，适用性广。

2.5 发展脉络与成熟度评估

从历史演进看，这一技术簇经历了清晰的发展脉络：早期（20 世纪中后期）以近井调剖、机械堵水和常规化学堵水为主，作用范围局限于井筒附近；随着聚合物驱、三元复合驱等化学驱在中国大庆等油田的规模化成功，调驱技术向"深部化""驱堵一体化"演进，聚合物微球、PPG 等可运移材料成为主流；进入 21 世纪，泡沫驱特别是 CO₂ 泡沫驱在气驱扩大波及、抑制气窜方面的价值凸显，纳米材料、智能响应材料等新材料的引入，推动技术向"高温高盐适应性""智能化""绿色化"方向突破。

下表对三条技术线的成熟度进行综合评估：

*图 2-1 泡沫驱/调驱/堵水技术簇作用机理示意图*

*图 2-2 三条技术线成熟度—应用规模四象限图*