泡沫劑的性能評(píng)價(jià)與性能研究

泡沫劑的性能評(píng)價(jià)與性能研究

泡沫驅(qū)油是一種將泡沫作為驅(qū)油機(jī)的驅(qū)油方法。對(duì)于泡沫在油田中的應(yīng)用研究和探索已有40多年的歷史。泡沫劑除應(yīng)用于驅(qū)油及調(diào)剖堵水外,還廣泛應(yīng)用于石油工業(yè)中的泡沫鉆井、泡沫水泥固井、泡沫酸酸化、泡沫沖沙洗井、泡沫壓裂、泡沫采氣、蒸汽驅(qū)泡沫調(diào)剖,泡沫-聚合物復(fù)合驅(qū)等領(lǐng)域,是一項(xiàng)成本低、應(yīng)用廣泛、很有發(fā)展前途的方法。隨著活性劑工業(yè)的迅速發(fā)展,泡沫劑的種類、性能必將更能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的需要,在石油工業(yè)中發(fā)揮更重要的作用。筆者對(duì)100多種泡沫劑進(jìn)行了篩選和評(píng)價(jià),并對(duì)篩選出的泡沫劑進(jìn)行了室內(nèi)驅(qū)油試驗(yàn),取得了良好的效果。1起泡劑的篩選試驗(yàn)儀器:Ross-miles泡沫測(cè)試儀;恒溫水浴;萬(wàn)分之一電子天平;物理模擬驅(qū)替流程;泡沫發(fā)生器;各類試劑及表面活性劑。評(píng)價(jià)指標(biāo):泡沫是一種非常不穩(wěn)定的物質(zhì),泡沫劑的優(yōu)劣是決定泡沫性能及驅(qū)油效率的關(guān)鍵因素。好的起泡劑除應(yīng)具有良好的起泡性、泡沫穩(wěn)定性和攜液能力外,還應(yīng)具有與其他物質(zhì)良好的協(xié)同性能。在泡沫劑的篩選中主要進(jìn)行以下幾方面的性能評(píng)價(jià):發(fā)泡能力、泡沫的穩(wěn)定性、表面張力、抗油性、油砂吸附量、泡沫劑的攜帶能力、抗溫性、抗老化能力、與地層水的配伍性、巖芯阻力因子、巖芯驅(qū)油效率。2室內(nèi)試驗(yàn)與結(jié)果分析2.1復(fù)合化學(xué)產(chǎn)品的制備實(shí)驗(yàn)條件:室溫,自來(lái)水配制溶液,敞口放置。測(cè)試方法:按試驗(yàn)要求配置溶液,將50mL溶液放入儀器底部,將200mL試液吸入上部泡沫滴液管,打開上部閥門,試液從高900mm、內(nèi)徑為2.9mm的細(xì)孔中流下。記下剛流完時(shí)的泡沫高度H0和時(shí)間t0,每10min記1次泡沫高度,直到泡沫體積為開始的一半時(shí)結(jié)束,記下時(shí)間t1。計(jì)算所用時(shí)間t=t1-t0,即為半衰期。試驗(yàn)證明AEO-9、ABS、AES、SDS、AOSQ-9、S-6、R-5、DP-4幾種化學(xué)產(chǎn)品起泡能力及穩(wěn)定性較好,DP-4為自己研制的產(chǎn)品,其性能達(dá)到了較好水平。泡沫劑起泡能力及穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果見表1。2.2抗油性能測(cè)試泡沫驅(qū)油要求泡沫具有一定的抗油性,才能在油層形成較穩(wěn)定的泡沫帶,達(dá)到驅(qū)油的作用。幾種泡沫劑抗油性測(cè)試結(jié)果見表2。測(cè)試方法:將10g模擬油(草橋稠油:煤油1:1)加入泡沫儀的接受器中,加入50mL泡沫劑,傾注法測(cè)定起泡能力及穩(wěn)定性。由表2可知,模擬油對(duì)泡沫劑的起泡能力、穩(wěn)定性影響很大,同時(shí)可看出DP-4、AES、S-6抗油性效果較好。2.3巖芯微膠囊劑的動(dòng)態(tài)吸附性能測(cè)定地層對(duì)泡沫劑的吸附強(qiáng)弱是影響泡沫驅(qū)油成敗的重要因素,因此油砂對(duì)泡沫劑的吸附是篩選泡沫劑的一個(gè)重要指標(biāo)。動(dòng)態(tài)吸附測(cè)定:活性劑溶液靠自然壓頭流入巖芯管內(nèi),控制流速,定量取樣,測(cè)定泡沫劑含量。靜態(tài)吸附測(cè)定:配制一系列含量的泡沫劑溶液與定量油砂混勻,保溫放置24h后,測(cè)定溶液含量或泡沫劑的起泡能力,評(píng)價(jià)吸附損耗對(duì)起泡產(chǎn)生的影響。原始溶液含量對(duì)應(yīng)泡沫半衰期及起泡體積曲線見圖1和圖2。油砂吸附后泡沫劑溶液半衰期及發(fā)泡體積均減少。含量大于1%,吸附對(duì)發(fā)泡體積影響不大。2.4泡沫劑配伍性、發(fā)泡能力和穩(wěn)定性試驗(yàn)地層條件千差萬(wàn)別,地層水礦化度也相差很大,不同的泡沫劑感受性不同,效果相差很大。一些陰離子表面活性劑與Ca2+、Mg2+發(fā)生沉淀,嚴(yán)重影響起泡能力及穩(wěn)定性,甚至完全沉淀。因此必須測(cè)定泡沫劑與地層水的配伍性,觀察是否有沉淀生成及起泡能力、穩(wěn)定性是否受影響。以勝坨油田的水樣為例,對(duì)幾種泡沫劑進(jìn)行配伍性、發(fā)泡能力和穩(wěn)定性試驗(yàn)。試驗(yàn)溫度為室溫,傾注法敞口測(cè)試。地層水礦化度為17000mg/L,鈣、鎂離子含量大于1000mg/L,試驗(yàn)結(jié)果見表3。從表3可看出,多數(shù)產(chǎn)品與地層水的配伍性很差,與自來(lái)水配制的試樣相比,起泡能力、半衰期下降很大。隨活性劑含量升高,沉淀大量析出,損失了大量的泡沫劑,并對(duì)地層造成傷害。而DP-4泡沫劑的穩(wěn)定性在高礦化度條件下穩(wěn)定性還有較大程度的增加。2.5出現(xiàn)不同品種老化試驗(yàn)不同產(chǎn)品在一定溫度下,經(jīng)過一段時(shí)間后,性能發(fā)生變化,起泡能力、半衰期嚴(yán)重下降,甚至不起泡。所以必須測(cè)定抗老化性能后,才能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)方法:在統(tǒng)一條件下制作一定數(shù)量的試樣,放置在一定溫度下,每隔一定時(shí)間取出測(cè)定起泡能力及半衰期。70℃時(shí),幾種產(chǎn)品的老化性試驗(yàn)見表4。、從表4中可看出,DP-4、DP-5、YT幾種產(chǎn)品耐老化性強(qiáng),R-5、LT、DP-6耐老化性差,YT為高溫泡沫劑,隨老化時(shí)間增長(zhǎng),半衰期增長(zhǎng)。2.6泡沫劑阻力因子阻力因子定義為工作壓差和基礎(chǔ)壓差之比,阻力因子大小是發(fā)泡劑是否具有調(diào)剖作用的一個(gè)基本指標(biāo)。試驗(yàn)?zāi)Ｐ?一維單管模型長(zhǎng)30cm,直徑3.0cm。試驗(yàn)條件:勝坨油田地層條件,S-6泡沫劑,試驗(yàn)溫度50℃?；A(chǔ)壓差測(cè)定:以1.7mL/min的排量向石英砂管注地層水,同時(shí)以4.0mL/min的排量將氮?dú)鈮喝肷肮?。記錄砂管兩端壓?觀察其變化,當(dāng)兩端壓差穩(wěn)定時(shí),取平均值為該流量下的基礎(chǔ)壓差。封堵壓差測(cè)定:以1.7mL/min的排量向砂管注入一定濃度的泡沫劑同時(shí)以4.0mL/min的排量將氮?dú)鈮喝肷肮?。觀察并記錄砂管兩端壓差,當(dāng)兩端壓差穩(wěn)定時(shí)取穩(wěn)定壓差為該流量的封堵壓差。泡沫劑阻力因子測(cè)試結(jié)果見表5。從表5可看出,4個(gè)含量的阻力因子在16.6～21.9,含量為0.50%時(shí),阻力因子較大,增加泡沫劑的含量,阻力因子變化不大,考慮到巖石的吸附,含量應(yīng)大于0.5%。3油砂填充水驅(qū)系統(tǒng)營(yíng)13塊為高滲稠油油藏,地層水礦化度19000mg/L,鈣、鎂離子含量1100mg/L,從泡沫劑與地層水的配伍性可看出,DP-4對(duì)于高礦化度、高鈣、鎂離子配伍性良好,因此,用DP-4進(jìn)行泡沫驅(qū)油試驗(yàn)。試驗(yàn)溫度60℃,試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑樘烊挥蜕疤畛涞?00mm×35mm管子模型,單管模型滲透率為1×10-6μm2,雙管模型滲透率低滲管為1×10-6μm2,高滲管為2×10-6μm2,水驅(qū)注入速度為0.6mL/min,泡沫驅(qū)泡沫劑注入速度為0.2mL/min,氮?dú)庾⑷胨俣葹?.4mL/min。60℃水驅(qū)采收率曲線見圖3。單管模型采收率曲線見圖4。泡沫采收率提高16%。圖5為雙管模型含水曲線,在含水率97%時(shí),注入泡沫劑,可看出注入泡沫劑后,含水率大幅度減少,圖6為雙管模型采收率曲線,從圖5、圖6可看出,含水率為97%時(shí),采收率為30%,注入泡沫劑后,采收率升高到56%,提高綜合采收率26%。注入壓力從0.1MPa上升到0.25MPa,壓