用于钻井循环流体的泡沫衰变动力学特征

针对钻井作业所使用的泡沫流体需要经受比较宽的温度范围而带来的泡沫稳定性问题,本文采用三种油田常用发泡剂,在多种条件下进行发泡性能和稳定性测试;结果显示:温度对衰变曲线影响显著,发泡剂浓度对其影响相对很弱,相同体积液体析出的时间随温度的升高而提前,泡沫稳定性随温度的升高而减弱。通过非线性拟合方法对试验数据处理,得到了拟合度较高的泡沫衰变动力学方程,参数物理意义明确。衰变方程反映出的泡沫性能与试验测试结果一致,且验证了泡沫衰变机理的正确性,为评价泡沫性能提供了一种新的分析方法。     

可循环强抑制性稳定泡沫钻井液研究

针对泡沫钻井过程中一次性泡沫使用量大、耗材多以及井壁易失稳的问题,从泡沫循环以及泥页岩抑制机理出发,通过评价不同处理剂的性能,研制了可循环强抑制性稳定泡沫钻井液。采用常规泡沫性能评价方法、泡沫循环性能测试以及泥页岩抑制性能测试对其综合性能进行了评价。结果表明:NaCl质量分数、岩屑含量以及煤油加量分别达15%时,该泡沫钻井液在130 ℃下滚动16 h后,发泡体积维持在400 mL以上,说明其具有较好的抗温、抗污染能力;调节pH值进行8次循环以后其发泡体积仍维持在500 mL以上;泥页岩在该泡沫钻井液中的一次、二次滚动回收率达96%以上,泥页岩经其处理后的硬度与经白油处理后的硬度相近。研究结果表明,应用可循环强抑制性稳定泡沫钻井液进行钻井,可以避免地面泡沫大量堆积,降低钻井成本,同时能有效抑制黏土水化膨胀,且抑制性能持久,有利于维持泥页岩地层的稳定。      

泡沫剂性能评价与优化实验研究

泡沫荆作为氮气泡沫驱采油的主要驱替配液用剂,其发泡能力与稳定性对开发效果起到至关重要的作用.本文采取静态检测与动态测试相结合方法,对多种发泡剂进行发泡能力、稳定性、地层下封堵能力等指标检测与评价.结果表明,3#剂从发泡量、半衰期、阻力因子内存指标对比,以及受温度、浓度、气液比等因素的约束与影响综合评价最好,并据此确定为实验室可行性研究与现场试验应用药剂,为油藏最终提高采收率提供了关键技术保障.     

泡沫沥青特性与混合料设计方法的试验研究

介绍了泡沫沥青的发泡原理和评价指标,通过采用德国Wirtgen公司生产的WLBl0泡沫沥青实验机对韩国70号沥青进行发泡试验,分析得出有关发泡特性和最佳发泡条件.并在这种发泡条件下,将泡沫沥青用于沥青路面铣刨料的稳定处理,通过初步的试验研究,提出了一种基于泡沫沥青水稳性的配合比设计方法.     

泡沫复合驱用起泡剂性能评价

介绍了泡沫复合驱用起泡剂性能及评价方法。性能包括泡沫形成的条件，起泡剂的发泡作用，泡沫稳定性影响因素。评价方法包括静态评价起泡剂与地层水的配伍性，起泡剂起泡能力和半衰期；动态评价起泡剂的阻力因子，封堵能力。     

蒸汽吞吐表面活性剂研究

辽河油田稠油蒸汽吞吐中,表面活性剂作为辅助注剂,其表面张力、发泡率及配伍性等性能指标对稠油开采起到一定的影响作用。通过对活性剂表面张力、发泡能力、泡沫质量及配伍性等性能进行了性能评价。综合对比四种表面活性剂的性能评价结果,最终选择辅助添加剂。     

泡沫剂的发泡性能及其影响因素

介绍了泡沫剂的主要类型,讨论了泡沫剂的发泡性能、发泡机理以及泡沫稳定性.对泡沫剂种类、浓度、矿化度、温度等因素对泡沫剂发泡性能和泡沫稳定性的影响进行了评述,对提高泡沫稳定性方法进行了讨论.     

形状记忆环氧树脂泡沫材料研究进展

对形状记忆环氧树脂泡沫材料的研究意义进行了说明。着重总结了形状记忆环氧树脂泡沫材料的4种制备方法:气体发泡法、固态发泡法、相分离发泡法和复合泡沫法,详细介绍了4种制备方法各自的特点。为使形状记忆环氧泡沫材料将在不同领域更好的发挥作用,对其一些性能提出了加强和改进的建议。     

环氧丙烷储罐泡沫灭火系统设计

沸点低于45℃的环氧丙烷易燃液体灭火采用七氟丙烷气体泡沫灭火系统,其利用空气泡沫对环氧丙烷等低沸点可燃液体进行的灭火,普通空气泡沫难以彻底扑灭该类液体火灾,对环氧丙烷等液体甚至无法控火。用七氟丙烷灭火剂替代空气发泡的七氟丙烷气体泡沫灭火技术,对于沸点低于45℃的环氧丙烷易燃液体灭火性能良好。七氟丙烷气体泡沫灭火系统容易实现工程应用,在普通泡沫灭火系统的基础上,增加七氟丙烷供给系统即可实现七氟丙烷气体泡沫灭火。     

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针对有水气藏的开发特点，以及提高油气产量，在实验的基础上研制了一种泡沫排水剂－ＣＺＰ，并对其泡沫性能进行了研究，泡沫性能的评价方法采用Ｒｏｓｓ－Ｍｉｌｅｓ法，Ｗａｒｉｎｇ Ｂｌｅｎｄｅｒ搅拌法和气流法，对ＣＺＰ的发泡能力，抗酸碱能力，抗凝析油能力及其排水力进行了研究。并在同等实验的条件下与其它表面活性剂（如ＯＰ，ＳＤＳ，ＡＥＳ等）进行比较，实验结果表明，ＣＺＰ是一种发泡性能好，泡沫稳定性优良，排水     

页岩气平台井泡沫排水采气技术

井底积液是页岩气井生产过程中普遍面临的问题,需要尽早采取排水采气的工艺措施。泡沫排水(以下简称泡排)采气工艺具有成本低、见效快的优点,在国外页岩气开发中已被大量使用,但在国内还鲜有报道。为此,结合现场生产和集输工艺流程,通过优选泡排工艺流程、研制并持续改进平台整体橇装化远程控制起泡剂和消泡剂自动加注装置、优化起泡剂和消泡剂性能、建立消泡效果监控方法,形成了一套适用于四川盆地川南地区长宁区块页岩气平台井的整体泡排工艺技术。研究结果表明:①起泡剂从各井油套管环空注入、消泡剂从各井一级针阀后通过雾化器加注,能适用于集中计量平台和单井计量平台的起泡剂和消泡剂加注;②优化、改进了橇装化远程控制起泡剂和消泡剂自动加注装置,起泡剂装置采用单泵轮换加注,消泡剂装置采用一口井一台泵加注,具备自动配液、自动加注控制、自动故障报警、远程控制的功能,能够满足页岩气平台井泡排药剂加注的需要;③起泡剂配方优化后,5 min泡沫高度增加37%～50%,建立了消泡率评价方法及消泡剂性能指标要求,通过优化消泡剂配方,初始消泡率提高1.5%～3.0%,3min消泡率提高0.7%～0.9%;④起泡剂用量为2.0g/L、消泡剂用量介于4.0～5.0g/L可以满足现场泡排及消泡要求;⑤通过对分离器和高级孔板阀排污口泡沫情况进行观察,以及取泡排返出水进行二次发泡评价来评估消泡效果,进而优化消泡剂加注制度来进一步提升消泡效果。结论认为,整体泡排技术可以明显提升该区页岩气的开发效果。     

阴阳离子表面活性剂复配型起泡剂研究

针对目前气井严重积液的问题，本文运用阴阳离子表面活性剂复配具有协同效应的特点，研制出用于气井泡沫排水的一类新型起泡剂体系。比较了常用起泡剂的起泡性能，通过正交实验优选出两组复配型起泡剂体系并确定了其配方比例；同时研究了NaCl和CaCl2对两组体系性能的影响，及两组体系的动态携液能力。当阳离子表面活性剂的碳链长度为16时，复配效果最佳；体系I的最佳配比（质量比）为:m十二烷基硫酸钠:mJS﹕mJT-3=4﹕3﹕2，体系II的最佳配比（质量比）:m十二烷基硫酸钠:m脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐:mJS﹕mJT-3=1﹕2﹕2﹕2。NaCl使体系泡沫黏度相对增加，稳定性增加，但CaCl2使体系易形成沉淀，泡沫性能变差。复配体系表现出较好抗盐性和携液能力，有利于气井泡沫排水，具有推广应用价值。     

响应面法优化纳米材料稳定的泡沫钻井液

为提高泡沫钻井液的稳定性,向体系中引入纳米材料,并研究了纳米材料润湿性对于泡沫质量的影响。根据Box-Behnken Design设计原理,采用三因素三水平响应曲面法,优化了起泡剂BS-12、亲水性纳米SiO2和增黏剂XC的加量,探究了它们之间交互作用对于泡沫综合指数的影响,并以此为基础研制了泡沫钻井液体系。结果表明,纳米材料润湿性会显著影响不同类型起泡剂的泡沫质量,疏水性纳米材料能够提高阴离子起泡剂SDS的泡沫稳定性,但对两性离子起泡剂BS-12的泡沫起泡量和半衰期呈现负相关关系,亲水性纳米材料才能提高两性离子起泡剂BS-12的泡沫稳定性;通过响应曲面优化设计得到的最优浓度配比为：0.6% BS-12+4%纳米SiO2+0.3% XC。响应曲面分析表明,对于泡沫综合指数的显著性影响程度,纳米材料浓度 > 起泡剂浓度 > XC浓度;纳米稳定的泡沫钻井液体系性能评价表明,该体系表观黏度为42mPa·s,密度为0.81 g/cm3,半衰期达60 h,能长时间保持性能稳定,抑制性强,线性膨胀率较清水下降65%,储层保护效果好,煤岩岩心气测渗透率恢复率在90%以上,携岩效果好,岩屑和煤屑的沉降速度较清水降低92%以上,能够满足现场煤层气钻井的需要。     

抗高温泡沫排水用起泡剂的研究与性能评价

以分子结构上含有磺酸基团、主链碳链较长的甜菜碱为主要成分,复配少量具有协同作用的直链烷烃磺酸盐,研制出了一种抗高温起泡剂。该起泡剂能显著降低地层水的表(界)面张力,具有良好的表面活性,利于泡沫产生,且起泡能力、泡沫稳定性以及携液能力均较好,在150℃下具有良好的热稳定性,表现出了较强的抗高温能力。采用高温气井泡沫排水室内模拟实验装置,较真实地模拟了高温气井的泡沫排水过程,评价了该起泡剂在150℃下的泡沫动态性能。模拟实验结果表明:该起泡剂在150℃下仍具有良好的泡沫携液能力。     

HY-5型泡排棒应用效果分析

榆林气田南区低产气井较多,携液能力较差,凝析水在举升过程中由于滑脱效应逐渐在井筒里及井底近区积聚,积液现象普遍存在,严重影响气井正常生产。泡沫排水采气是解决"气井积液"的有效方法之一,但泡沫排水采气的关键在于起泡剂的性能,地层水矿化度、凝析油含量、地层温度、H_2S含量等条件的不同对起泡剂性能的要求也不同。主要通过对HY-5型泡排棒进行室内评价和现场试验,分析泡排效果,确定该泡排棒适合加注的气井及加注时机,有效提高气井泡排效率。     

响应面法优化纳米材料稳定的泡沫钻井液

为提高泡沫钻井液的稳定性,向体系中引入纳米材料,并研究了纳米材料润湿性对于泡沫质量的影响。根据Box-Behnken Design设计原理,采用三因素三水平响应曲面法,优化了起泡剂BS-12、亲水性纳米SiO₂和增黏剂XC的加量,探究了它们之间交互作用对于泡沫综合指数的影响,并以此为基础研制了泡沫钻井液体系。结果表明,纳米材料润湿性会显著影响不同类型起泡剂的泡沫质量,疏水性纳米材料能够提高阴离子起泡剂SDS的泡沫稳定性,但对两性离子起泡剂BS-12的泡沫起泡量和半衰期呈现负相关关系,亲水性纳米材料才能提高两性离子起泡剂BS-12的泡沫稳定性;通过响应曲面优化设计得到的最优浓度配比为:0.6% BS-12+4%纳米SiO₂+0.3% XC。响应曲面分析表明,对于泡沫综合指数的显著性影响程度,纳米材料浓度 > 起泡剂浓度 > XC浓度;纳米稳定的泡沫钻井液体系性能评价表明,该体系表观黏度为42mPa·s,密度为0.81 g/cm3,半衰期达60 h,能长时间保持性能稳定,抑制性强,线性膨胀率较清水下降65%,储层保护效果好,煤岩岩心气测渗透率恢复率在90%以上,携岩效果好,岩屑和煤屑的沉降速度较清水降低92%以上,能够满足现场煤层气钻井的需要。      

纳米粒子增强泡排剂性能及影响因素研究

针对深层产水气井温度高(110～150℃)、矿化度高的特点,通过在普通液相泡排剂中引入合适尺寸、疏水程度的纳米粒子充当固态稳泡剂,使其吸附在气水界面形成稳定的空间壁垒,阻止气泡的聚并和歧化,从而极大地提高了普通液相泡排剂的起泡性与稳定性。为了给现场施工提供指导,利用高温高压泡沫评价仪实时评价研究了添加纳米粒子的泡排剂随浓度变化的性能,同时还考察了矿化度、温度、压力这3种外界因素对添加纳米粒子的泡排剂性能的影响。添加纳米粒子的泡排剂在矿化度为250 000mg/L下,其初始起泡体积V₀和泡沫半衰期t_1/2分别高达2 180mL和760s;在150℃高温下其初始起泡体积V₀与泡沫半衰期t_1/2分别高达1 925mL和700s;这些数据证明纳米粒子对泡排剂性能具有显著增强作用。该添加纳米粒子的泡排剂在重庆气矿现场应用效果良好。     

泡沫排水采气井强化排采装置优化设计

针对天然气井泡沫排水采气工艺效率低的问题,基于COMSOL软件,建立了井筒内气体-泡沫流耦合模型,对泡沫排水采气井液相滞留器和二次发泡装置进行了优化设计。研究表明:在波浪形滞留器结构中,液相稳定后,不会在气相携带的影响向下运移,体系内产生相对稳定的动态体系,流动阻力相对较低,具有很强的存水能力;气体经过强化发泡结构进入液相时会产生气泡,脉冲梯形发泡器的发泡效果最好。通过泡沫排水采气井强化起泡室内实验,对比分析加入强化排采装置前后井筒内液面高度随时间的变化,验证了强化排采装置的实用性。该强化排采装置可实现高效的泡沫排水采气,对天然气的高效开发具有重要意义。     

Experiments on Blocking Ability of Nitrogen Foam and Its Application in Anti-Water-Coning

Abstract

Foams have been used successfully in oilfields as a diverting agent to decrease mobility of the gas phase and to control channeling of the water phase in heterogeneous porous media. A series of experiments and numerical simulations focused on foam blocking ability and anti-water-coning technology. The experiments were carried out to measure foaming ability in order to optimize foaming agents. This article discusses the results from several experiments in which factors such as foaming agent concentration, permeability, oil saturation, and gas–liquid ratio were varied systematically to evaluate foam blocking ability. The mechanics of nitrogen foam anti-water-coning are analyzed according to the results of experiments. In order to quantitatively evaluate the production performance by nitrogen foam anti-water-coning, a numerical simulation method was employed to determine the optimal nitrogen injection time, shutting-in time, daily fluid production, nitrogen foam injection method, and nitrogen foam injection occasion. The results of numerical simulations show that nitrogen foam can effectively repress water-coning and allow incremental oil production in a bottom water reservoir.