超低界面张力泡沫体系界面性能

利用悬挂滴法和鼓气法,研究了发泡剂体系的界面性能和泡沫性能,考察了发泡剂体系中发泡剂(DWS)和聚合物(HPAM)浓度对界面张力、表面扩张模量及泡沫性能的影响。实验结果表明：发泡剂体系中DWS质量分数为0.1%～0.4%,HPAM浓度低于1500 mg/kg 时,与大庆原油可以形成超低界面张力。当发泡剂体系中HPAM浓度较大时,界面张力呈现增大趋势。DWS表面扩张模量随浓度增加而增加,在较低浓度出现极大值,且极大值处表面扩张模量值较大。发泡剂体系中加入HPAM有利于提高DWS的表面扩张模量。发泡剂体系的起泡性和稳泡性随DWS浓度增加而增强。发泡剂体系中HPAM浓度增加,泡沫稳定性增强,但其起泡性降低。     

原油/表面活性剂体系界面扩张流变性影响因素研究

使用德国KR(U|¨)SS公司生产的DSA100界面扩张流变仪,采用小幅周期振荡法考察了55℃时ORS-41表面活性剂溶液与桩西原油接触界面的界面扩张流变性。通过测量界面扩张模量、弹性模量和黏性模量等参数,研究了实验条件和表面活性剂对界面性质的影响。结果表明:油滴大小和振幅对实验结果的影响较小;界面上发生的主要弛豫过程为扩散弛豫,扩张模量、弹性模量和黏性模量均随着振荡频率的增大而增大。适宜的实验条件为:ORS-41表面活性剂溶液质量分数0.01%,油滴振幅1.0μL,振荡周期10 s,表面活性剂平衡时间300 s。未加表面活性剂时,界面膜可以看作是弹性模,弹性模量和扩张模量分别为2.8409mN/m和2.8490mN/m,黏性模量近似为0。加入表面活性剂后,界面膜的弹性模量和扩张模量迅速降至0.1503 mN/m和0.1786 mN/m:而黏性模量则先增大后减小。     

非离子Gemini表面活性剂的表/界面扩张性质

为了解发生在非离子Gemini表面活性剂表/界面膜及附近的主要弛豫过程,加深对表/界面膜微观性质的认识,利用界面流变仪研究了菲离子Gemini表面活性剂的表/界面扩张黏弹性,考察了聚合物和振荡频率对其表/界面扩张黏弹性的影响.实验结果表明:非离子Gemini表面活性剂的表面扩张黏弹性随表面活性剂质量分数增加出现极大值;...     

强化泡沫体系气液界面流变性对驱油效果的影响

以α烯烃磺酸钠和商品稳泡剂作为发泡表面活性剂,添加不同类型聚合物,通过气泡悬滴驰豫震荡法,测定不同强化泡沫体系的气液界面扩张流变参数,并测定其半衰期,得出不同扩张流变性能对泡沫稳定性和驱油效果的影响。实验表明,聚合物溶液浓度增加时,界面黏弹模量也增加,大幅增加气液界面黏性模量能够达到稳泡效果,驱油效果得到大幅改善。生物聚合物有很高的界面黏弹模量,界面黏性模量是影响泡沫半衰期的主要因素,增加气液界面黏性模量是提高泡沫半衰期的有效方法。界面弹性模量对泡沫驱油效果和注入能力影响很大,过高的弹性模量会导致泡沫变形阻力增大,造成地层堵塞注入困难,选择适当气液界面黏弹模量的泡沫体系,能达到较好的泡沫驱油效果。     

耐油起泡剂的耐油耐盐性能评价

以吴茵搅拌器法评价了由非离子表面活性剂、阴非离子表面活性剂和稳泡剂辛醇按一定比例配制的4种耐油起泡剂的耐油耐盐性能。研究结果表明:随着起泡剂质量分数的增大,起泡剂溶液的最大泡沫体积逐渐增大,在起泡剂质量分数为0.01%数0.5%范围内,起泡剂溶液的发泡体积是自身溶液体积的2数6倍,泡沫半衰期随着表面活性剂浓度增加而逐渐增大;随着原油比例增加,最大泡沫体积先增大后降低,油含量在10%数20%范围时起泡剂表现出了很好的起泡、稳泡性能,最大发泡体积是自身的5数9倍,泡沫半衰期随着油含量增加而明显增大;其中CFE149X(非离子表面活性剂、阴非离子表面活性剂和稳泡剂辛醇质量比为30∶67∶3)的起泡和稳泡性能最佳。在CFE149X质量分数为0.5%、含油量50%的条件下,最大泡沫体积和半衰期均随盐含量增加而先增大后减小;与无油存在时相比,有油存在时泡沫发泡体积略有降低,但泡沫稳定性却显著增强。耐油起泡剂CFE149X,在含油条件下表现出了较好的起泡性能和稳泡性能,能够作为耐油抗盐泡沫剂,为泡沫复合驱提供优良的起泡剂产品提供技术参考。表5参27     

ABSORPTION-RESISTANT PROPERTY TO OIL SAND FOR THE FOAM SYSTEM WITH ULTRA-LOW INTERFACIAL TENSION

针对储层岩石对超低界面张力泡沫体系吸附问题,利用界面张力仪和泡沫扫描仪研究了非离子Gemini表面活性剂(DWS)体系经大庆净砂(洗过油)和油砂(未洗油)吸附后溶液的界面张力、起泡体积和泡沫稳定性.实验结果表明:DWS质量分数大于0.3％,经净砂吸附3次,仍具有超低界面张力,起泡体积大于150mL,泡沫稳定性大于30min,且DWS经净砂吸附1或2次后泡沫稳定性出现增加;DWS中加入聚合物(HPAM)后界面性能和泡沫稳定性升高,且HPAM质量浓度越大,效果越明显.但HPAM没有明显提高DWS经净砂吸附后的界面性能和泡沫性能;不同发泡剂体系经油砂吸附后,其界面性能和泡沫性能低于经净砂吸附的.用油砂评价发泡剂的抗吸附性能更接近地层实际情况,更具实际应用意义.     

高温条件下原油和煤油对泡沫性能的影响

通过在温度101℃,矿化度为24722mg/L条件下,以两种方式(起泡后加油、加油后起泡)向烷基磺酸盐与两性咪唑啉的复配体系YL和YL与醇类助表面活性剂的复配体系YC-2中加入不同含量的原油和煤油,使用Waring Blender恒速搅拌器进行起泡,考察分析了含油体积分数,胶质、沥青质和蜡,以及油与泡沫接触方式对泡沫性能的影响。结果表明,含油体积分数对体系起泡体积影响较小,加煤油后起泡的起泡体积大于加原油后起泡的起泡体积。两种加油方式对泡沫的影响都是泡沫的析液半衰期随着含油量的增加呈现先增大后减小的趋势,在含油量较小时表现出一定的稳泡性能。当含油体积分数在20%内时,助表面活性剂的加入将降低泡沫的稳定性,但当含油体积分数增大到30%时,助表面活性剂能促使假乳化膜的形成,从而增大泡沫的稳定性。在含油量20%内,含胶质、沥青质和蜡的油的稳泡作用好于不含胶质、沥青质的油的稳泡作用。泡沫体系加油后起泡比起泡后加油的析液半衰期长。     

脂肪醇对α-烯烃磺酸钠界面性能的影响

表面张力、表面扩张模量是表征气液界面性能的主要参数,并与泡沫稳定性相关.采用界面流变仪(Tracker)考察了三种脂肪醇对α-烯烃磺酸钠(AOS)溶液界面性能的影响,并分析了界面性能和泡沫稳定性间的关系.结果表明,AOS溶液中加入正己醇使溶液的表面张力升高,加入的浓度越高,表面张力越高;而加入正辛醇、十二醇使表面张力降低,且醇浓度越高,溶液表面张力越低;三种醇的加入均使溶液表面扩张模量降低,加入正己醇的溶液表面扩张模量最大,含十二醇的次之,含正辛醇的AOS溶液的表面扩张模量最小;泡沫稳定性与溶液的表面张力大小无直接关系,加入不同醇后的三种AOS溶液的泡沫稳定性与其表面扩张模量的大小顺序一致,但与体系的表面张力无明显关系.     

油藏条件下CO2乳液稳定性实验

CO₂乳液在驱油过程中能够控制CO₂流度,大幅改善CO₂驱油效果。实验测定了油藏条件下温度、压力、矿化度和表面活性剂类型对CO₂-表面活性剂水溶液体系的界面张力、界面扩张模量及乳液稳定性的影响规律。实验结果表明,随着压力的增高,CO₂-表面活性剂水溶液界面张力先迅速减小,之后逐渐稳定,扩张模量先增大,之后逐渐稳定;随着温度的增加,界面张力增加,扩张模量降低;随着矿化度的增加,界面张力先减小后增加,扩张模量先增大后减小。对于阴离子型表面活性剂AOT和OS,随着压力的升高,乳液稳定性增加,界面性能和乳液稳定性具有对应关系;对于非离子型表面活性剂C₁₂E₉P₃,随着压力的升高,乳液稳定性降低,界面性能与乳液稳定性没有对应关系。通过对比AOT、OS和C₁₂E₉P₃,AOT形成的CO₂乳液稳定性能最佳,C₁₂E₉P₃形成的CO₂乳液稳定性能最差,并且对压力较为敏感。该研究结果可以为CO₂乳液在油气田开发中的应用提供一定的理论指导。     

油酸钠和失水山梨醇油酸酯的油-水界面扩张粘弹性比较

研究了油溶性乳化剂失水山梨醇油酸酯和水溶性乳化剂油酸钠在煤油 水界面上的扩张粘弹性质,阐述了两种乳化剂的扩张模量、扩张弹性、扩张模量的相角以及扩张模量的粘性部分随频率和乳化剂质量分数的变化规律,探讨了发生在界面上和界面附近的微观弛豫过程。结果表明,在频率为0.0033～0.1Hz的范围内,失水山梨醇油酸酯的扩张模量、扩张弹性、扩张模量的相角以及粘性部分均随其质量分数的增大而明显减小。油酸钠在高频(>0.033Hz)条件下的界面扩张模量和扩张弹性几乎不随其质量分数的增大而变化;在低频(<0.033Hz)条件下,油酸钠的扩张模量和扩张弹性随其质量分数增大的变化趋势较为复杂。失水山梨醇油酸酯和油酸钠在界面上截然不同的扩张行为可能与发生在界面上和界面附近的弛豫过程特征不同有关。     

界面张力弛豫法研究胜利原油活性组分与疏水缔合聚合物间相互作用

利用界面张力弛豫法研究了现场用疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)在油-水体系中的界面扩张流变性质。采用溶剂萃取法和碱醇溶液萃取法对胜利原油进行分离,得到沥青质组分和酸性组分,测定了它们在油-水体系中对HMPAM界面扩张流变性质的影响。结果表明,在油-水体系中,HMPAM分子间通过疏水作用在油-水界面上形成网络结构,造成界面膜弹性随其浓度增加呈指数增大;原油酸性组分分子与HMPAM的疏水部分相互作用,阻碍界面网络结构的形成,大大降低了界面膜的弹性和黏性;沥青质分子尺寸较大,对界面膜影响较小。     

原油减压渣油馏分的油-水界面性质Ⅷ.伊朗重质减渣馏分油-水界面膜的扩张粘弹性

采用L-B法考察了伊朗重质减渣馏分油-水界面膜的扩张粘弹性。结果表明，伊朗重质油减渣馏分的扩张粘弹性随馏分的增重以及扩张频率的增大而递变。随着馏分的增重，扩张模量、扩张弹性、扩张粘度增加，相角减小。随着扩张频率的增大，扩张模量、扩张弹性增加，扩张粘度、相角减小。轻馏分界面膜可压缩性好，缓冲作用强，扩张粘弹性参数随扩张频率及馏分的递变幅度小；重馏分界面膜刚性强，扩张粘弹性参数随扩张频率及馏分的递变幅度大。     

原油减压渣油馏分的油-水界面性质Ⅸ.大庆减渣馏分油-水界面膜的扩张粘弹性

采用L～B法考察了大庆减渣馏分油-水界面膜的扩张粘弹性，并和伊朗重质减渣馏分油-水界面膜的扩张粘弹性进行了比较。结果表明，由于大庆减渣馏分油-水界面膜中蜡的含量较高，并存在片状结构的相对滑移，各馏分的扩张粘弹性相差不大，且数值范围与伊朗重质减渣中轻馏分的扩张粘弹性范围一致。按片状结构在滑移过程中相互作用由强到弱，馏分扩张粘弹性可分为馏分7、馏分1和15以及馏分3和10三组，三组馏分扩张模量、扩张弹性和扩张粘度均依次减小，相角依次增加。馏分1、3、10、15的界面膜中易发生片状结构的滑移，其扩张粘度基本上不随扩张频率的变化而变化。     

界面扩张流变法研究部分水解聚丙烯酰胺与表面活性剂相互作用

利用界面扩张流变方法研究了部分水解聚丙烯酰胺（HY）和阴离子（SDS）、非离子型表面活性剂（Brij-35、TX-100）在十二烷-水界面上的扩张流变性质,探讨了油/水界面上聚合物与表面活性剂不同的相互作用方式和机理。结果表明,HY＋TX-100体系的界面模量最小（约3 mN/m）,HY与HY＋Brij-35体系相当（约16 mN/m）,HY＋SDS体系的略高（约18 mN/m）。阴离子表面活性剂（SDS）带负电荷的头基、聚合物的羧基与矿化水中高价金属阳离子通过桥连作用在油水界面形成复合膜,导致界面膜强度增加。而非离子表面活性剂与部分水解聚丙烯酰胺的静电相互作用较弱,不易形成界面复合膜。在油水界面吸附能力较强的表面活性剂分子（TX-100）足以替换聚合物大分子,形成小分子界面膜,表现出与复合膜完全不同的界面流变性质。     

界面张力弛豫方法研究复合驱油水界面膜的扩张性质

界面张力弛豫方法是研究油水界面膜微观性质极为有效的方法.采用该方法研究了驱油体系中化学剂如聚合物、十二烷基苯磺酸钠、碱对原油活性组分界面膜扩张黏弹性质的影响,考察了界面上的微观弛豫过程.研究发现,驱油体系中化学剂均对原油活性组分界面膜的性质有一定的影响,尤其是聚合物和碱的加入使界面上出现了特征时间在103s数量级的慢弛豫过程,大大增强了界面膜的弹性.表面活性剂与活性组分间的相互作用造成扩张黏性部分明显变化,而弹性变化不大.图6表1参5     

重烷基苯磺酸盐溶液中混合无机碱对大庆原油界面流变性质的影响

为阐明碱对化学驱体系界面性质的影响规律,利用振荡滴方法系统研究了重烷基苯磺酸盐与大庆原油间的界面扩张流变性质,考察了无机碱对重烷基苯磺酸盐 大庆原油界面性质的影响。研究发现,重烷基苯磺酸盐分子与大庆原油中活性组分混合吸附,形成具有一定强度的界面膜,界面扩张模量和相角随重烷基苯磺酸盐质量分数的增加变化较小。无机碱与大庆原油中的石油酸作用,随碱质量分数增大和碱性增强,界面膜强度不断增大。NaOH与重烷基苯磺酸盐之间存在协同效应,明显增大界面扩张模量,有利于原油乳化;而Na2CO3和NaHCO3破坏重烷基苯磺酸盐界面膜的结构,造成界面扩张模量降低。     

界面张力弛豫方法研究复合驱油水界面膜的扩张性质

界面张力弛豫方法是研究油水界面膜微观性质极为有效的方法。采用该方法研究了驱油体系中化学剂如聚合物、十二烷基苯磺酸钠、碱对原油活性组分界面膜扩张黏弹性质的影响,考察了界面上的微观弛豫过程。研究发现,驱油体系中化学剂均对原油活性组分界面膜的性质有一定的影响,尤其是聚合物和碱的加入使界面上出现了特征时间在103s数量级的慢弛豫过程,大大增强了界面膜的弹性。表面活性剂与活性组分间的相互作用造成扩张黏性部分明显变化,而弹性变化不大。图6表1参5     

甜菜碱溶液的界面性能及其在稠油降粘中的应用

为探索稠油乳化降黏过程中乳化剂的构效关系,考察了直链烷基甜菜碱(ASB)、二甲苯基取代甜菜碱(BSB)与稠油的油/水动态界面张力和界面扩张流变参数,测定了甜菜碱溶液与稠油形成的乳状液的稳定性、粒径和黏度。结果表明：甜菜碱分子的亲水基团平铺在界面上,形成具有一定弹性和强度的油/水界面膜,易与稠油形成稳定的O/W乳状液,显著降低了油相黏度。当油/水体积比为1∶1时,2种甜菜碱在质量分数为0.1%～1.0%的范围内,降黏率大于98%。ASB分子与稠油中活性物质混合吸附、协同作用,具有比BSB更高的界面活性和更强的稳定稠油乳状液能力,能在更宽的油/水体积比范围内有效降黏。     

郑王稠油四组分组成和油-水界面膜黏弹性的关系

采用化学分离和元素分析方法分析了郑王稠油的饱和分、芳香分、胶质、沥青质（SARS）的组成,测定了含有分离的四组分的油 水体系的界面扩张黏弹性,考察了振荡频率及组分浓度对油 水体系界面扩张黏弹性的影响。结果表明,含郑王稠油四组分的油 水体系的界面扩张模量均随振荡频率增大而增大,随组分质量分数的增大先增加后减小。含胶质、沥青质组分的油 水体系所形成的界面膜以弹性膜为主,抵抗形变能力更强;油 水体系中饱和分浓度增大,主要体现在其体相浓度增加,弹性模量变化不大,而黏性模量逐渐增大。含郑王稠油四组分的油 水体系的扩张相角均随振荡频率的增加逐渐减小,扩张相角由小到大的油 水体系为含沥青质的、含芳香分的、含胶质的、含饱和分的油 水体系。沥青质是四组分中对油 水体系界面膜黏弹性影响最大的组分。