[发明专利]一种泡沫性能评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面活性剂泡沫的评价方法。

背景技术

泡沫是由不溶性或微溶性的气体分散于液体中所形成的分散体系。由液体薄膜包围着的气体形成了单个的气泡，多个气泡聚集而形成泡沫，其中气体是分散相(不连续相)，液体是分散介质(连续相)。泡沫技术用于现代工业始于十九世纪末，先是在选矿工业，而后在化工、食品、医药、日化等行业逐步推广应用。

泡沫用于油田开发的研究和生产已经有五十多年的历史。用于油田开发的泡沫，其液相主要是水、原油、聚合物溶液等；其气相可以为空气、氮气、二氧化碳气及天然气等。自1958年Bond，D.C.和Helbrook，O.C.首先提出用烃气泡沫进行流度控制的设想以来，泡沫被用来提高或改善原油采收率的技术有了很大发展。泡沫体系密度小、体积大、视粘度高、不伤害油层，对油水的封堵具有选择性。目前泡沫已经在油田堵水调剖、流度控制方面得到成功推广应用。特别是泡沫驱油，利用泡沫流体在油藏中所特有的渗流特性和降低油水界面张力的特性，通过扩大驱替流体的波及效率和提高驱替流体的驱油效率来提高原油的采收率，是一种高效的三次采油技术。研究和评价泡沫性能，特别是驱油用泡沫体系性能，从而提高泡沫驱油的效果具有十分重要理论意义和实际应用价值。

目前常用的泡沫评价方法包括：

(1)搅拌法  该方法是用Waring Blender高速搅拌器测定泡沫性能的一种较为方便的评价方法。测定时将一定体积的发泡液倒入带有刻度的透明量杯内，高速搅拌一定时间，记录停止搅拌时泡沫体积V和从泡沫中分离出一半体积的发泡液所需要的时间t_1/2(半分液期)。用V表示发泡能力，t_1/2表示泡沫稳定性。产生的泡沫体积和半分液期与搅拌速度有关，因此在应用搅拌法评价发泡液性能时，应在同一转速条件下进行比较。

(2)罗斯-米尔斯法(Ross-Miles法)该方法于1941年发明，长期被美国材料试验协会(ASTM)作为评价发泡剂(表面活性剂)发泡能力和泡沫稳定性的标准方法。我国国家标准《GB/T 13173-2008表面活性剂洗涤剂试验方法》也引用了该方法用于洗涤剂发泡能力的测定。

测定时将定量发泡液从一定高度冲击量筒底部预先装入的少量同种发泡液。用冲击完成时和完成后5min时的泡沫高度评价发泡液发泡能力和泡沫稳定性。

(3)气流法(API法)该方法美国石油学会(API)1966年颁布的，用于评价钻井液用泡沫剂性能的标准试验方法，目前已被国际上广泛采用。测定时先将定量的发泡液溶液注入有机玻璃管内，然后以一定速度向管内鼓入空气，并用计量泵补充发泡液。在启动泵的同时计时，以一定时间内泡沫携带出液体的体积数来综合评价发泡剂性能。

需要指出的是，泡沫驱油是在含油的地层中实现的，而实际地层是一个非均质的多孔介质。泡沫驱油过程中泡沫的形成方式是，发泡液和气体采用交替注入或同时注入的方式进入地层，在通过地层这个多孔介质的运移过程中，气体和发泡液不断混合形成泡沫。可以看出，泡沫驱油过程中实际的泡沫形成方式是气体和液体不断混合通过多孔介质来形成泡沫。

反观以上三种泡沫性能评价方法可以看出，目前常用的泡沫评价方法其泡沫的形成方式与泡沫驱油过程中实际的泡沫形成方式偏离过大，有可能会造成泡沫性能评价结果的错误。比如搅拌法，采用高速搅拌的方式产生泡沫，由于剪切速率过大，可能会导致部分发泡液粘度等性能的改变，以及与发泡液在油藏中的剪切速率差别过大，从而导致评价结果的失真。再如罗斯-米尔斯法，基于液流从高处高速冲击的方式产生泡沫，采用这种方式评价具有粘弹性的发泡液体系时，由于粘滞力和弹性的作用使得液流的冲击力大幅度降低，从而造成实际发泡能力被过分低估。气流法采用向定量液体中鼓气的方式产生泡沫，其注入速度过快，泡沫的形成过程也不是基于多孔介质成泡，因此与泡沫驱实际情况仍有较大不同。此外，搅拌法和罗斯-米尔斯法都只能局限于评价空气泡沫，且不能改变气液比例，而实际应用中的泡沫可能是氮气、二氧化碳气或烃类气等多种气源的泡沫，气液比也是根据要求的不同而改变的。再有，油藏是一个具有一定温度和压力的环境，上述方法都没有考虑到压力对泡沫评价结果的影响。鉴于现有泡沫评价方法存在一定的局限，特别是无法在模拟油藏条件下进行泡沫体系性能评价，有必要开发一种基于多孔介质成泡的泡沫评价方法，实现气源可变，气液比和温度压力可调，使之可以用于泡沫性能评价，尤其是用于模拟油藏条件泡沫配方体系性能评价，使得驱油用发泡液的性能评价更为真实和客观。

发明内容