泡沫-原油作用稳定性影响因素研究

为了更好的认识原油与泡沫的相互作用,研究了原油类型、油相含量、表面活性剂浓度、表面活性剂类型、矿化度、烷烃链长和聚合物加量对泡沫与原油作用稳定性的影响。对不同条件下,加油前后的泡沫析液半衰期进行了测定。结果表明:不同原油对泡沫稳定性的影响不同,TK729油对泡沫的稳定作用最强。在一定油相含量范围内,轻质油和重质油都可以提高泡沫的稳定性。不同表面活性剂体系对原油的敏感性不同,阴离子表面活性剂AS遇油稳定性最好。在两性表面活性剂Mz和As(复配质量比1:2)体系中加入20%TK729油,当表面活性剂加量低于0.05%时,原油起消泡作用;当其加量高于0.075%时,原油起稳泡作用。矿化度的升高对泡沫与油作用的稳定性不利,在矿化度低于5×10~4mg/L时,油起稳泡作用,矿化度高于10×10~4mg/L时,油起消泡作用;碳数大于16的长链烷烃起稳泡作用,短链烷烃起消泡作用;聚合物的加入可以提高泡沫遇油的稳定性,聚合物加量越大,泡沫稳定性越强。     

酸性条件下泡沫的稳定性

本文探讨了酸性ｐＨ条件下泡沫的稳定性。考察了以一种阴离子表面活性剂、一组阴离子、阳离子混合表面活性剂及一种氟表面活性剂发泡体系制的泡沫的半衰期与ｐＨ值和温度的关系。     

油相对泡沫稳定性的影响规律

油相的存在会导致泡沫的稳定性变差,从而影响泡沫驱的效果,如何提高泡沫的稳定性,指导泡沫体系设计成为泡沫驱提高采收率中亟待解决的难题。为探索油相对泡沫稳定性的影响规律,采用泡沫衰减法和微流控制法研究了界面张力和油相对泡沫体系稳定性的影响,并评价了乳化油滴和气泡间的相互作用。通过固定油相,改变泡沫体系,研究油相与泡沫体系之间界面张力对泡沫稳定性的影响,结果表明,油水界面张力越低的泡沫体系所形成的泡沫半衰期越短,油相对泡沫的稳定性影响越大。采用同一泡沫体系,改变油相,不同油相对泡沫稳定性影响结果表明,表面张力越低的油相对泡沫体系的稳定性影响越大,泡沫稳定性越差。这是由于油相相对分子质量越大、表面张力越大,越不易在气水界面铺展,与泡沫的相互作用也越弱。     

模拟二元复合驱采出液稳定性影响因素研究

二元复合驱是中高渗透油藏提高采收率的主要技术之一。为了研究聚表二元驱对乳状液稳定性的影响,选取含聚表水与模拟油组成油水界面体系,测试了油水界面张力、界面剪切黏度等参数,并结合乳状液静置脱水效果,分析聚表二元驱对油水采出液稳定性的作用机理。采用含聚合物和表面活性剂的水相与模拟油配制成模拟油采出液,用于测试不同聚合物及表面活性剂浓度对界面张力的影响。界面张力结果表明:聚表二元驱成分能够显著增大油水乳状液的稳定性,但聚合物与表面活性剂在界面活性上存在明显差异;界面剪切黏度的影响因素主要为聚合物;静置脱水实验表明,影响油水乳状液稳定性的主要因素为表面活性剂。这与过去的观点存在矛盾,即认为界面剪切黏度是影响乳状液稳定性的关键。因此本研究认为存在其他因素影响乳状液稳定性。     

低界面张力泡沫驱油体系研究

采用Waring—Blender法对13种表面活性剂进行了泡沫性能评价,并测定了油水界面张力。结果表明,起泡性能好的DK,AS—14,Es表面活性剂油水界面张力未达10～mN／m。分别用阴离子表面活性剂WPS和非离子表面活性剂PM对Es,As-14,DK表面活性剂进行复配,As-14,DK与PM复配增效作用强,界面活性高。仅DK／PM复配表面活性剂的起泡和稳泡性能好。对DK／PM复配表面活性剂进行配方优化,当DK／PM复配表面活性剂总浓度为3000mg／L,DK与PM质量比为5：1时,泡沫综合指数达最大值,为4050．0,平衡时油水界面张力达5．96×10～mN／m．     

疏水修饰纳米颗粒强化天然气泡沫的稳定性及影响因素

为了增强天然气泡沫在提高采收率中的应用效果,采用注射法研究了疏水修饰纳米颗粒(HMNP)与不同类型表面活性剂复合生成的天然气泡沫的稳定性及温度、无机盐(NaCl、CaCl₂)对天然气泡沫稳定性的影响机制。结果表明：在室温(25℃)纯水条件下,HMNP与阴离子表面活性剂(十二烷基磺酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠(AES))复合体系生成的天然气泡沫在3000 min内可保持很好的稳定性,具有显著协同稳定天然气泡沫稳定性的作用。而且,在50℃条件下或离子强度为0.2 mol/L的情况下,阴离子表面活性剂中的聚氧乙烯(EO)基团可以进一步增强HMNP/AES复合体系天然气泡沫的稳定性及耐温耐盐性;阴离子表面活性剂中的苯环则可显著促进HMNP与阴离子表面活性剂的协同效应,更大幅度提高HMNP/SDBS复合体系天然气泡沫的稳定性、耐温性及耐一价金属离子能力。     

超低界面张力泡沫体系性能研究

经实验筛选的双子表活剂的表面张力约为25 mN/m,能在表活剂浓度为0.05%～0.3%的范围内与原油达到超低界面张力,泡沫半衰期和综合指数均好于重烷基苯磺酸盐和а-烯烃磺酸盐.气液混合注入,聚驱后超低界面张力泡沫驱提高采收率15%以上,发泡液中聚合物浓度越高,提高采收率幅度越大;气液交替注入,超低界面张力泡沫驱提高采收率16.35%,好于相同聚合物浓度的三元泡沫驱(13.79%).实验证明,聚驱后选择超低界面张力泡沫驱来进一步提高采收率是可行的.     

泡沫复合驱泡沫稳定性及影响因素研究

馥志细管粘度计和多功能驱替装置,研究了泡沫复合体系组分中不同起泡剂、聚合物、碱、气体对泡沫稳定性的影响规律,以及泡沫复合体系驱替过程中,不同的气液比、注入速度、岩心渗透率、原油存在（残余油饱和度）等条件对泡沫稳定性的影响规律,对泡沫复合驱配方的确定及矿场试验具有一定的指导意义。     

表面活性剂混合体系的起泡性和泡沫稳定性

用滴体积法测定了十二烷基聚氧乙烯醚（3）硫酸钠（C12EO3S）／十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）混合体系的临界胶束浓度（cmc)和此时的表面张力（γcmc)，用振荡法和通气法测定了混合体系的泡沫性能。用通气法起泡时，混合体系产生较纯组分更多的泡沫；用振荡法起泡时，混合体系产生较少的泡沫，起泡性能与生成的速度有关。混合体系的泡沫稳定性高于纯组分的泡沫稳定性。     

耐温抗盐超低界面张力泡沫体系的研究

通过对多种泡沫剂的起泡能力和稳定性等进行分析,试验筛选出界面张力达到10^-3mN／m以下的超低界面张力泡沫体系,其由DP4磺酸盐阴子表面活性剂和6^#甜菜碱两性表面活性剂组成。性能评价表明,该体系具有较好的泡沫性能,较强的抗盐能力、抗二价阳离子能力和抗老化能力,加入MO4000聚合物后能增强泡沫体系的稳定性。单管驱油试验表明,超低界面张力泡沫复合驱比聚合物驱具有更强的封堵调剖能力,大大扩大波及体积。双管驱油试驱表明,聚合物驱后再注入此泡沫体系,综合采收率提高了16．65％。     

超低界面张力下泡沫驱油试验首次获得成功

通过注碱／表面活性剂／聚合物（ASP）降低原油与驱替液之间的界面张力（IFT），可提高采收率和驱替液的粘度，增加体积扫油效率，将天然气添加到碱／表面活性剂／聚合物液体中会形成一种碱／表面活性剂／聚合物泡沫（ASPF）型驱替液，本文介绍了碱／表面活性剂／聚合物泡沫在实验室和现场试验的结果，目前的采收率为原始原油地质储量的65．5％。     

HPAM聚合物与离子型表面活性剂协同稳定CO2泡沫的分子模拟研究

CO₂泡沫驱可以有效地控制CO₂相的流度从而提高波及效率,同时它还能够进行CO₂地质封存,减少碳排放以应对全球气候变暖的挑战。表面活性剂能降低CO₂泡和水相液膜之间的界面张力(IFT),从而增加因拉普拉斯毛细管自吸效应导致的泡沫液膜中液体析出的阻力。聚合物可以提高泡沫液膜黏度,也可以减缓液膜中的液体析出并缓解气泡聚并现象。二者同时被用作提高泡沫稳定性的化学试剂,然而表面活性剂分子根据亲水头基电荷正负属性不同会具有不同的界面行为,在微观尺度下不同类型表面活性剂和聚合物分子之间的协同作用还不明确。本研究采用分子动力学模拟的方法,研究了油藏条件下阴离子型(SDS)和阳离子型(CTAB)表面活性剂分别与水解聚丙烯酰胺(HPAM,水解度25%)在CO₂与水相界面处的相互作用。研究结果表明,CTAB比SDS具有更强的降低CO₂与水之间IFT的能力,IFT的大小与界面宽度和界面覆盖率呈正相关性。具有相同电性的HPAM与平衡离子Br^-在CTAB界面膜...     

温度对泡沫稳定性的影响研究

围绕随温度升高,泡沫稳定性的变化这一主题进行研究。     

PBH-808E三元复合体系稳定性研究

着重研究了不同表面活性剂配制的三元体系的稳定性,通过对三元体系界面张力及粘度的室内研究,得到了一些新的认识,为今后研究三元体系配方拓宽了新的思路。     

氮气泡沫体系稳定性的影响因素研究

利用填砂管研究了不同注气压差下多孔介质中泡沫的产生及其对气体阻力特性的影响,并对泡沫在烧杯及多孔介质中的稳定性进行了对比评价。结果表明,随着氮气注入压差的增加,泡沫对气体的初始残余阻力系数呈幂指数增加;而其残余阻力系数(对气和液)随时间均呈幂指数下降。泡沫在体相中的稳定性远低于多孔介质,且随着环境压力的增大,泡沫的稳定性呈线性增大。基于简单的孔隙模型分析可知,孔隙介质中良好的分散条件及在分散过程中具有的较厚液膜是其稳定性远远高于体相中的重要原因。孔隙和喉道半径比值越大,则孔隙中的气体附加压力越大,泡沫的初始残余阻力系数将越大;吼道越长,泡沫聚并的几率降低,其稳定性增大。若孔隙网络中非均质性越强,则孔隙中气体压差越大,不同孔隙中气体聚并的几率增大,泡沫的稳定变差。     

泡沫驱用起泡剂BS-12的界面特性及泡沫性能

研究了泡沫驱用阴离子起泡剂BS-12的界面特性及其与泡沫特性的关系。用扩张压缩界面张力仪测定,BS-12水溶液在饱和CO2气后,与正辛烷之间的界面张力、界面弹性模量E^＊及其弹性分量E′明显降低,其黏性分量E″略有降低,损耗角减小,说明弹性变形在泡沫变形中起主导作用。讨论了泡沫携液系数（携液能力）和稳定系数的测定方法,用泡沫扫描仪在不同气液比下测定,CO2气/BS-12泡沫的稳定系数与携液系数之间有正相关性,携液系数在一定范围时对泡沫稳定性有较大影响。加入不同量正辛烷改变N2气/BS-12泡沫的稳定性,求得泡沫稳定系数与界面弹性模量E^＊（即泡沫变形能力）之间有良好的线性关系。图11参8。     

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。     

泡沫钻井流体温度敏感性研究

目前,对泡沫钻井流体在常温常压条件下的衰变机理研究较多,但对其高温稳定性的研究较少。通过试验研究了头基相同的LAS系列表面活性剂泡沫的高温稳定机理。采用分子模拟和泡沫岩心封堵法,从表面活性剂结构、表面黏弹性、界面膜的分子排布等方面对泡沫的高温性质进行了深入研究,并与其低温性质进行了对比。研究发现,当温度低于100 ℃时,泡沫稳定性主要受表面活性剂极性头的影响;当温度高于100 ℃时,泡沫稳定性主要取决于表面活性剂的疏水尾及其缠绕程度,其疏水链卷曲程度越高,尾链相互缠绕交错越复杂,泡沫稳定性越强;温度升高,表面活性剂头基分布变宽,上下交错现象明显,界面变得粗糙,泡沫膜越容易破裂,这是温度升高泡沫稳定性变差的原因之一。      

一种高稳定性水基泡沫体系的制备与性能评价

水基泡沫在石油钻井、驱油及矿物浮选等方面应用广泛,但泡沫本质上是热力学不稳定体系,良好的稳定性是其应用的前提。基于不同表面活性剂的协同作用,利用Waring Blender法评价复配体系的起泡及稳泡能力,由此筛选出一种高稳定性的水基泡沫体系AFS-2,测试分析其微观形态,评价其油敏性及盐敏性。实验结果表明,最优体系AFS-2的组成为:1g/L SDS+1 g/L 3#+3 g/L PAM+3 g/L SF-1+3 g/L十二醇;在20℃下,100 mL的AFS-2基液的起泡量为380 mL,气泡呈球形,直径在10¹00μm之间,属于典型的细小泡沫,半衰期长达6050min,稳定性高;0#柴油、塔河普通稠油及风城超稠油三种油品对AFS-2体系的稳定性影响较大,但重质稠油比轻质油品的破坏能力弱,当风城超稠油浓度小于10.6g/L时,体系半衰期仍大于3720min;当CaCl₂浓度小于1 g/L或NaCl浓度小于10g/L时,AFS-2泡沫体系仍可保持足够的稳定性。图6表2参12     

泡沫复合驱原油乳状液稳定性影响因素研究

通过乳状液稳定性试验考察了泡沫复合驱原油乳状液稳定性。结果表明：单一的泡沫剂和聚合物对原油乳状液稳定性有较大的影响;两种驱油剂之间有明显的协同作用,复合驱油剂对原油乳状液稳定性的影响远远大于单一驱油剂的影响;其次,破乳温度、破乳剂用量及乳化强度对原油乳状液的稳定性也有明显的影响。