底水锥进是开发底水油藏中的主要问题,底水锥进达到井底时,采出液含水率急剧上升,需要进行控水稳油措施以延长采出井的经济寿命。泡沫流体具有遇水封堵、遇油消泡的选择封堵性,对地层伤害小等特性,越来越多地运用到控水稳油的技术中,取得了较好的效果。目前对底水油藏注入泡沫进行控水的研究主要采用物理模型等方法,模拟控水增油的效果,没有直观地展示泡沫控水的机理,具有一定的局限性。因此有必要借助可视化模型开展底水油藏氮气泡沫控水机理的研究。本文采用Waring Blender方法对几种油田常用起泡剂的起泡性能进行了综合评价,并考察了各起泡剂在不同矿化度、温度、压力、含油程度下性能的变化情况,筛选出适应油藏条件的起泡体系为0.5%ZY21120。通过岩心驱替实验对泡沫体系封堵规律进行研究,并进行了影响因素的分析实验,实验结果表明ZY21120泡沫体系采用气液混合注入、气液比2:1时具有最优的封堵能力;渗透率范围在100×10^-3μm²至1000×10^-3μm²时,渗透率增加,泡沫体系的阻力因子增大;温度升高,泡沫体系的封堵性能降低,压力升高,泡沫体系的封堵性能大大增强;并联岩心的渗透率级差在6以内,注入泡沫体系具有选择封堵性,能够实现高渗低渗岩心分流率的翻转。研究了起泡剂溶液与原油形成的次生乳状液封堵能力,测量了乳状液的粒径,结果表明随着多孔介质孔道直径的增大或乳状液含水率的增大,乳状液的封堵能力降低。借助二维可视化模型研究了氮气泡沫在多孔介质中的运移和演变规律,模拟了底水锥进形成后注入氮气泡沫控水的过程,从可视化结果可以总结底水油藏注泡沫控水的机理:泡沫封堵高水相饱和度的区域,发挥调驱作用,底水绕流泡沫区域;起泡剂乳化原油,辅助泡沫封堵;起泡剂扩大后续水驱的洗油效率;泡沫消泡后气体上浮,动用油藏顶部剩余油,提高后续底水驱替的效果。使用数值模拟软件将底水油藏氮气泡沫控水技术进行模拟及参数优化,推荐注入量为氮气25×10⁴m³³0×10⁴m³,浓度为0.5%起泡剂溶液312.5m³³75m³,最佳注入时机范围在采出液含水率为94%⁹6%,最佳焖井时间为15d,最佳采液速度范围为60⁸0m³/d。本文的研究表明,注入氮气泡沫是治理底水油藏高含水情况的一种行之有效的方法,实验揭示出的控水机理有助于深化对泡沫封堵的理论认识,数值模拟优化的注采参数可以为现场实施提供参考。