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低界面張力泡沫驅(qū)油體系研究與性能評(píng)價(jià)
來源：胡小冬 瀏覽 1277 次 發(fā)布時(shí)間:2022-11-25
【摘要】：本文調(diào)研了國(guó)內(nèi)外泡沫驅(qū)油機(jī)理及應(yīng)用研究的相關(guān)文獻(xiàn)，分析了低界面張力泡沫驅(qū)在聚合物驅(qū)后進(jìn)一步擴(kuò)大波及體積及提高洗油效率的可行性，歸納并分析了泡沫性能評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)；總結(jié)了泡沫性能的主要影響因素，其中包括起泡劑分子結(jié)構(gòu)和濃度、穩(wěn)泡劑作用、地層水介質(zhì)、溫度和壓力等。在室內(nèi)開展了適用于雙河油田油藏條件的無堿無聚合物低界面張力泡沫驅(qū)油配方研究，對(duì)不同分子結(jié)構(gòu)起泡劑及其復(fù)配體系的油水界面張力和起泡性能進(jìn)行了篩選評(píng)價(jià)，得到了起泡性能較好的低界面張力起泡劑體系；對(duì)多種穩(wěn)泡劑進(jìn)行復(fù)配篩選，最后得到最佳泡沫復(fù)合體系，并對(duì)泡沫復(fù)合體系油水界面張力及老化穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)定?？疾炝藴囟?、pH值、礦化度和鈣鎂離子總量對(duì)泡沫復(fù)合體系泡沫性能和油水界面張力的影響，運(yùn)用Anton Paar流變儀研究了泡沫體系的表觀粘度和粘彈性。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
①針對(duì)雙河Ⅱ5油藏注入水礦化度低和原油組分高瀝青質(zhì)的特點(diǎn)，親水基團(tuán)親水性較低的陰-非離子表面活性劑AES、陽(yáng)離子表面活性劑DTAB和兩性離子表面活性劑BS-12降低油水界面張力效果相對(duì)較好，但仍大于10-1mN/m數(shù)量級(jí)。在親水基團(tuán)相同條件下，具有適度疏水碳鏈長(zhǎng)度(R≈C12-15)、疏水基團(tuán)含苯環(huán)或類苯環(huán)等結(jié)構(gòu)特征的表面活性劑降低油水界面張力的能力較強(qiáng)。
②不同親水基團(tuán)的表面活性劑中陰離子表面活性劑SDS和SLS、陰-非離子表面活性劑AES及兩性離子表面活性劑BS-12起泡效果相對(duì)較好；同一類型親水基團(tuán)表面活性劑的起泡體積隨碳鏈長(zhǎng)度的增加呈先增后減趨勢(shì)，在疏水碳鏈長(zhǎng)度適中時(shí)起泡體積最大，其中碳鏈長(zhǎng)度為12-14的兩性表面活性劑CAB和BS-14起泡體積最大。
③通過大量復(fù)配實(shí)驗(yàn)有效解決了表面活性劑體系起泡性能好而降低油水界面張力效果差的對(duì)立矛盾。兩性離子表面活性劑CAB、BS-14分別與非離子表面活性劑CDEA復(fù)配對(duì)降低油水界面張力具有明顯的增效作用，在不同復(fù)配比例(5：1-1：2)均可使油水界面張力降至102mN/m數(shù)量級(jí)。但BS-14+CDEA體系不具起泡性，只有CDEA+CAB既具有低界面張力又具有良好的起泡性能。
④對(duì)比研究Ross-Miles法和Waring Blender法對(duì)起泡劑起泡性與泡沫穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)Waring-Blender法可使具有一定粘度的發(fā)泡體系形成的泡沫分散更加均勻，起泡體積更大，更有利于測(cè)試泡沫的穩(wěn)定性。
⑤非增粘性泡沫穩(wěn)定劑對(duì)低界面張力CAB+CDEA泡沫體系泡沫穩(wěn)定性具有負(fù)面影響，而增粘性泡沫穩(wěn)定劑對(duì)其泡沫體系均具有穩(wěn)定作用。PA與CAB+CDEA(5:1)復(fù)配泡沫體系的泡沫綜合指數(shù)大于10000mL.min，滿足強(qiáng)泡沫體系的要求，并且穩(wěn)泡劑PA濃度及老化時(shí)對(duì)泡沫體系油水界面張力影響較小。研究泡沫穩(wěn)定性機(jī)理發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定性好的泡沫體系應(yīng)具有較高表面粘度，以利于形成穩(wěn)定的表面膜；同時(shí)要有適度的溶液粘度，以降低泡沫液膜排液速度。
⑥確定了低界面張力泡沫驅(qū)油體系配方(3500mg/L(CAB+CDEA(5:1))起泡劑+1500mg/L PA穩(wěn)泡劑)；發(fā)現(xiàn)溫度(50～80℃)升高，泡沫體系起泡體積增加，泡沫半衰期降低，泡沫綜合指數(shù)先增后降；pH值(7-10)增加，泡沫綜合指數(shù)下降；礦化度(5000-10000mg/L)和鈣鎂離子含量(50～100mg/L)變化對(duì)泡沫綜合指數(shù)影響較小。溫度、pH值、礦化度的升高或增加均能提高泡沫驅(qū)油體系降低油水界面張力能力，而鈣鎂離子含量增加對(duì)泡沫驅(qū)油體系降低油水界面張力不利。
⑦在剪切速率1～100s-1范圍內(nèi)，泡沫流體屬于非牛頓流體，符合假塑性流體特性，隨著剪切速率的增加，泡沫流體表觀粘度下降，呈現(xiàn)剪切稀釋性。該泡沫流體在較高的頻率范圍(1-39Hz)具有較好的粘彈性，粘彈性模量均高于1Pa，與其他聚合物粘彈性比較，該泡沫體系具有非常好的粘彈性。