阴-非/阴离子型起泡剂协同增强泡沫耐盐性

矿化度影响起泡剂的发泡能力和生成泡沫的稳定性,不同类型起泡剂复配可以发挥协同效应,增强泡沫耐盐性。选取矿化度分别为0、50、100、150 g/L的4种配液水和α-烯基磺酸钠(AOS)、十二烷基硫酸钠(SDS)和阴-非离子表面活性剂(SS-163)3种表面活性剂配制起泡剂溶液,发泡后再注入矿化度为220 g/L的盐水,模拟泡沫注入地层后与高矿化度地层水接触的过程,通过Waring Blender法评价表面活性剂体系的起泡性能,并提出盐敏指数概念,初步定义了适用于起泡剂单剂与起泡剂复配体系的盐敏性强弱评价标准。结果表明,当用盐水配液时,表面活性剂复配体系的耐盐性能优于单一表面活性剂体系。配液水矿化度对阴离子型表面活性剂AOS、SDS起泡性能的影响极大,而对阴-非离子表面活性剂SS-163的影响较小。在配液水矿化度100～150 g/L区间内存在耐盐性临界点C,当矿化度小于C时,AOS与SDS按质量比1∶1复配的效果最好;当矿化度大于C时,SDS与SS-163按1∶1复配的效果最优。以起泡剂平均盐敏指数和标准差为依据,可将单一起泡剂盐敏性划分为弱盐敏、中等盐敏及强盐敏3个级别;根据复配体系中是否含有弱盐敏表面活性剂和盐敏指数平均值与标准差,可判断复配体系盐敏性的强弱。图14表1参28     

混合表面活性剂在原油中生成稳定泡沫分析

为了控制水交替注气时的黏性指进,在地层水中加入泡沫更为有利。泡沫表面活性剂的使用是降低气体流动性的一种可能的解决方案。本研究的主要目的是利用表面活性剂共混配方制备稳定的泡沫以控制气体流动性。表面活性剂共混物的协同发泡性能优于单一表面活性剂。表面活性剂的复配提高了泡沫的稳定性,降低了原油的失稳作用。使用泡沫稳定剂可提高泡沫稳定性和表观黏度;这两个因素对提高气体流动性都很重要。选择α-烯烃磺酸盐(AOSC14-16)为主要表面活性剂,辛基苯酚乙氧基化表面活性剂(TX-100)和十二烷基酰胺丙基氧化胺(LMDO)为添加剂。在96℃下进行水稳定性试验。在没有和存在原油的情况下进行泡沫稳定性试验。在液面以上记录泡沫的稳定性和寿命。液体排出和泡沫半衰期与时间有关。在96℃和9.65 MPa条件下,利用Berea砂岩岩心,用CO2测定了三种配方的流动性折减系数。试验结果表明,表面活性剂共混物中AOS含量为0.6%,与单独使用0.6%AOS的表面活性剂相比,0.6%LMDO在原油中更稳定,降低了更多的气体流动性。最大泡沫生成量和泡沫半衰期表明该发泡剂具有较好的性能。表面活性剂共混配方在控制气体流动性方面起着重要作用。这些配方稳定性强,说明泡沫表面活性剂配方在提高采收率方面具有重要意义。     

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。     

抗高温发泡体系的研制及性能评价

目前随着油气钻探井深的增加,泡沫钻井液的抗温性成为泡沫钻井的限制条件之一。不同类型表面活性剂之间存在协同增效作用,因此可通过表面活性剂之间的复配实现泡沫性能的稳定提升。笔者选用了6种表面活性剂,确定最佳发泡浓度是0.6%,以泡沫综合值为泡沫性能指标,对泡沫性能较好的4种表面活性剂进行了耐盐性能、抗温性能评价。实验表明,十二烷基二甲基氧化铵（OA）随盐度的增加,泡沫综合值曲线变化平稳,耐盐性较好;α-烯烃磺酸钠（AOS）在100℃以上时泡沫综合值较高,耐温能力较好。再对AOS和OA以不同浓度比例复配,得到2者最佳配比是4：1,复配体系最佳发泡浓度为0.4%。通过BZY-1表面张力仪对复配体系评价,表明复配发泡剂表面张力值随温度升高而降低,复配发泡剂体系更加稳定;抗温性评价表明复配体系在150℃以下时协同作用明显,耐温性效果较好,在100℃时泡沫综合值可以达到21.96×104 mL ·s。     

抗高温发泡体系的研制及性能评价

目前随着油气钻探井深的增加,泡沫钻井液的抗温性成为泡沫钻井的限制条件之一。不同类型表面活性剂之间存在协同增效作用,因此可通过表面活性剂之间的复配实现泡沫性能的稳定提升。笔者选用了6种表面活性剂,确定最佳发泡浓度是0.6%,以泡沫综合值为泡沫性能指标,对泡沫性能较好的4种表面活性剂进行了耐盐性能、抗温性能评价。实验表明,十二烷基二甲基氧化铵（OA）随盐度的增加,泡沫综合值曲线变化平稳,耐盐性较好;α-烯烃磺酸钠（AOS）在100℃以上时泡沫综合值较高,耐温能力较好。再对AOS和OA以不同浓度比例复配,得到2者最佳配比是4:1,复配体系最佳发泡浓度为0.4%。通过BZY-1表面张力仪对复配体系评价,表明复配发泡剂表面张力值随温度升高而降低,复配发泡剂体系更加稳定;抗温性评价表明复配体系在150℃以下时协同作用明显,耐温性效果较好,在100℃时泡沫综合值可以达到21.96×104 mL ·s。      

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.     

高温高盐油藏空气驱起泡剂研制及性能评价

为筛选适合高温高盐油藏的起泡剂,对烷基二苯醚二磺酸盐(2A1)、α-烯烃磺酸盐(AOS)、羧甲基聚氧乙烯烷基醇醚(AEC10)以及6种甜菜碱表面活性剂进行起泡性能研究。结果表明:2A1、AOS和AEC10的发泡率低、泡沫稳定性差;甜菜碱表面活性剂中含酰胺基的羟磺基甜菜碱的发泡率高,不含酰胺基的羟磺基甜菜碱的泡沫稳定性好;同类甜菜碱表面活性剂中碳链长的稳泡性能好,碳链短的发泡率高;复配碳链长度不同的羟磺基甜菜碱得到泡沫性能良好的复合起泡剂S11和S12,并对其进行热稳定性评价,发现分子中含酰胺基的S11在110 ℃下具有较好的热稳定性,而分子中不含酰胺基的S12在130 ℃下热稳定性较好。研究结果对高温高盐油藏起泡剂的选择具有理论指导意义。     

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。     

部分水解聚丙烯酰胺对α-烯烃磺酸钠泡沫性能的影响

选择油田广泛使用的表面活性剂α-烯烃磺酸钠作为发泡剂,系统研究了部分水解聚丙烯酰胺对α-烯烃磺酸钠的发泡性能和泡沫稳定性的影响.部分水解聚丙烯酰胺加入α-烯烃磺酸钠溶液中,在提高体系黏度的同时,使体系的表面张力略有增加.用气流法评价二元体系的泡沫性能发现存在最佳的表面活性剂浓度,α-烯烃磺酸钠的最佳浓度在1 000 mg/kg左右,此时产生的泡沫体积和泡沫稳定性最大.在最佳表面活性剂浓度下,少量部分水解聚丙烯酰胺的加入可以明显提高α-烯烃磺酸钠泡沫的稳定性,泡沫性能的增效作用最好.虽然黏度较大体系的泡沫稳定性较好,但是用罗氏泡沫仪评价时该体系的发泡能力降低,产生的泡沫较大且不均匀.部分水解聚丙烯酰胺仅是通过增大体系黏度来提高泡沫的稳定性,体系黏度相同时,部分水解聚丙烯酰胺的相对分子质量对α-烯烃磺酸钠的泡沫性能没有明显的影响.图7参11     

两亲聚合物泡沫稳定性及影响因素研究

针对泡沫驱两亲聚合物起泡剂的泡沫性能及影响因素开展了室内实验研究。结果表明:与普通表面活性剂泡沫相比,两亲聚合物泡沫的起泡体积较小,但其稳定性要远远优于表面活性剂泡沫;两亲聚合物泡沫性能随着两亲聚合物浓度的变化存在一个最优值,炼化Ⅰ型两亲聚合物在浓度为1.5 g/L时,其泡沫性能最优,且该泡沫体系具有良好的耐温、抗盐性;在高剪切下(转速大于4000 r/min)或煤油含量超过20%后,该泡沫体系的泡沫性能变差。     

烷基醇醚羧酸钠体系的表面活性和泡沫性能

研究了一系列不同聚合度的十四烷基醇聚氧乙烯醚羧酸钠(C_(14)E_nC)水溶液的表面活性和泡沫性能,考察了C_(14)E_nC分子中氧乙烯基团(EO)数目的变化对水溶液的表面张力及泡沫性能的影响,同时还通过添加高聚物、脂肪醇、烷醇酰胺等考察了不同添加剂对体系泡沫性能的改变情况。探讨了单分子吸附层结构的改变对泡沫性能的影响。结果表明,EO数目从1增加到3,表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)和临界胶束浓度时的表面张力(γ_(CMC))分别从3.47×10 mol/L、36.47 mN/m降低到4.21×10~(-5)mol/L、29.71 mN/m。由于EO基团可以和周围水分子形成水化层,因此随着EO数目的增加,泡沫液膜两个表面之间的水化层斥力会随之增强,液膜排液减薄速率降低,使得泡沫的稳定性能提高。几种添加剂在一定程度上改变了液膜吸附层的结构,从而提高了体系的泡沫稳定性能。     

JP系列高温泡沫剂的合成及性能评价

高温下泡沫剂起泡、稳泡性能不稳定阻碍了蒸汽泡沫驱技术的推广。针对此问题,室内利用烯烃磺化、烷基化、中和反应步骤合成了一系列磺酸盐型阴离子泡沫剂,并对其性能进行了评价。评价结果表明,增加磺酸根的数量有利于提高泡沫剂的耐温性,说明随着亲油基的增长,泡沫剂发泡性能降低,稳泡性能增强,温度适用范围增大。     

Effect of an amine phosphate addition on the foaming characteristics in turbine base oil

Foaming tendency of turbine oil is diverse due to the variance in turbine oil components, including the type and content of additives and base oils. A common amine phosphate (AP) was investigated as an anti-wear additive in turbine oil. According to ASTM D892, the AP exhibited severe foam accumulation when blended with five kinds of polyol esters, respectively. There is a positive correlation between foam accumulation volume and elasticity modulus. Moreover, adding 0.02?wt% defoamer (T921) could reduce foam accumulation volume and elasticity modulus effectively.     

温度对泡沫稳定性的影响

论述了温度对泡沫衰变过程,对泡沫表面膜性质(包括表面吸附、Marangoni效应、表面弹性和表面粘度)和对表面活性剂溶液的影响。结论是:(1)低温时,主要是气体扩散;高温时,泡沫破灭由顶端开始,泡沫体积随时间延长而有规律地减小;(2)随温度升高,吸附量减少,分子独占面积增大,表面粘度降低,Marangoni效应作用减弱,表面弹性降低,导致泡沫稳定性降低;(3)随温度升高,泡沫体系的表面张力减小,有利于泡沫的稳定性提高,但此时表面张力不是影响泡沫稳定性的主导因素。另外,温度升高,溶液粘度降低,排液速率加快,泡沫稳定性下降。     

泡沫分数对泡沫水泥性能的影响规律分析

泡沫水泥的性能主要取决于泡沫体积分数。通过水泥浆发泡实验,制备了具有良好沉降稳定性的泡沫水泥,深入系统分析了泡沫体积分数的变化对泡沫水泥的性能影响。研究结果表明,随着泡沫体积分数的增大,泡沫水泥浆变得黏稠,失水量降低;同时,泡沫水泥石抗压强度基本成线性降低,气测渗透率升高,弹塑性能增强。泡沫体积分数控制在30%左右,泡沫水泥石具有较好的抗压强度和弹塑性能,同时满足气层的有效封固要求,为现场泡沫水泥浆密度确定和施工安全提供指导。     

The Foaming Behavior and Synergistic Effect in Aqueous CO2 Foam by In Situ Physisorption of Alpha Olefin Sulfonate and Triton X-100 Surfactants and Their Mixture

Foaming behavior is an important consideration in the design of many foam-based operations and processes. The foam behavior and synergistic effect of aqueous CO₂ by the single anionic surfactant alpha olefin sulfonate (AOS), nonionic single surfactant Triton X-100 (TX100), and mixed surfactant solution (AOS-TX100) with varying concentrations were investigated in detail. The role of each surfactant and mixed surfactant solutions were analyzed in view of the foamability, foam stability, and synergistic effect after equilibrium of aqueous CO₂ foam. It was found that AOS and the composite surfactant AOS-TX100 (8:2) had better foaming behavior than any single surfactant and mixed surfactants.     

泡沫体系分散聚合的研究进展

综述了近年来泡沫体系分散聚合发展的情况,并着重介绍了适合于泡沫体系分散聚合的各种条件(如单体、引发剂、交联剂、起泡剂、泡沫稳定剂、设备等)及这些条件对聚合过程和产物性能的影响;泡沫体系分散聚合在制备多孔、超多孔吸水凝胶方面是极为有效的聚合方法,同时,在水溶性聚合物制备方面也有极为广阔的应用前景。     

抗油起泡剂的筛选与性能评价

从烷基醇酰胺类表面活性剂、磺基甜菜碱类表面活性剂、EO磺酸盐类表面活性剂、氟碳类表面活性剂和十二烷基硫酸纳（SDS）起泡剂中优选出泡膜数小于1的氟碳类表面活性剂和起泡性能优异的SDS复配体系。用Waring Blender法评价起泡剂的泡沫性能。结果表明,JSC-6氟碳表面活性剂的耐油性较好,在含油10%时的泡沫体积为320 mL、析液半衰期2.5 h、综合指数2285.7。SDS与助剂ZC-1复配后,在含油10%时的泡沫体积为330 mL、析液半衰期15 min、综合指数235.7,具有一定的耐油起泡性,但稳定时间短。稳定剂部分水解聚丙烯酰胺使JSC-6体系和SDS体系的稳定性提高,半衰期由36和10 min分别增至126和68 min。在含油饱和度较低时（低于25%）,SDS体系起泡能力优异,综合指数高,具有一定优势;而当含油饱和度高于25%时,氟碳表面活性剂则表现出更好的起泡能力和更长的稳定时间。     

N-烷基-β-氨基丙酸的制备及泡沫性能研究

研究以丙烯腈与脂肪伯胺为原料,配比为1∶1.1,通过两步反应合成N-烷基-β-氨基丙酸（HA）,并采用Paragon-1000型红外光谱仪进行了结构表征分析。选用两性发泡剂HA、阴离子发泡剂ABS、非离子发泡剂AEO、阳离子发泡剂CTAB,与两性发泡剂HA进行了泡沫性能对比。对HA进行了耐温、抗盐、抗钙性能及稳定性能评价。实验表明,HA的发泡能力随温度变化不明显,在25℃附近,半衰期最长为14 min,泡沫稳定性最好;在pH<3和pH>7时,发泡体积大于540 mL,半衰期大于5.5 min,泡沫性能远高于pH为3～7时;随着盐度的升高,泡沫体积在720 mL附近变化,半衰期持续延长至10 min,抗盐性较好;随着Ca2+浓度的升高,泡沫体积由700 mL下降至380 mL,但半衰期由7.5 min上升至17 min,泡沫稳定性上升,可以满足泡沫流体井下作业使用。