強化泡沫驅(qū)復配的研究與評價

劉世達 張強

摘 要：實驗采用Waring Blender法，在30 ℃篩選出了-烯基磺酸鈉AOS， 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽型AES兩種較好的起泡劑并進行復配，確定最佳復配比為3∶2，在最佳復配比基液加入生物聚合物XC，陰離子聚丙烯酰胺（APAM分子量為1 800萬）， 正十二醇作用效果不同的三種穩(wěn)泡劑，采用3因素3水平正交試驗得出強化泡沫驅(qū)配方：AOS（0.18%）+AES（0.12%）+AMPM1800（0.04%）+XC（0.08%）+正十二醇（0.04%）。對配方進行抗溫性檢測試驗，得出75 ℃泡沫性能最好，發(fā)泡量為1 140 mL，析液半衰期達到78 min，泡沫半衰期能接近7.7 h。

關 鍵 詞：Waring Blender；泡沫驅(qū)；抗溫性；正交試驗

中圖分類號：TQ 357 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2016）08-1729-03

Abstract： Two kind of superior foaming agents AOS and AES were chosen by using Waring Blender method. Then they were compounded and the best ratio was determined （3∶2）. Three different stabilizing agent XC，APAM1800 and dodecanol were selected. The forced foam flooding system was optimized by orthogonal design. The best formula was obtained as follows： AOS（0.20%）+AES（0.10%）+ XC（0.08%）+APAM1800 （0.04%）+dodecanol（0.04%）. Its foaming ability， stability， anti-temperature and other properties were tested. The results show that the formulas foam volume reaches 1 140 mL， drainage half-life is about 78 min， foam half-life reaches 7.7 h at 75℃.

Key words： Waring Blender； foam flooding； anti-temperature； orthogonal test

當前石油開采已進入三次采油階段，泡沫驅(qū)油是其中一種有很大發(fā)展?jié)摿Φ牟捎图夹g。泡沫驅(qū)油較堿水驅(qū)、聚合物驅(qū)等具有極大優(yōu)勢。但泡沫體系的不穩(wěn)定性是泡沫驅(qū)油致命的缺點。綜合考慮泡沫體系發(fā)泡性和穩(wěn)定性是目前泡沫驅(qū)油主攻的關鍵所在[1]。

在采油過程中要求起泡劑不僅要具有盡可能高的起泡能力而且要求泡沫具有盡可能長的穩(wěn)定性，因此將從發(fā)泡能力Vf和析液半衰期t1/2這兩項指標[2， 3]來評價起泡劑的泡沫性能。在復配體系中泡沫的穩(wěn)定性起著不容忽視的作用，本實驗測定泡沫半衰期T1/2和析液半衰期t1/2來評價泡沫的穩(wěn)定性。

泡沫驅(qū)油劑絕大多數(shù)為復配物，既彌補了單一的泡沫劑的泡沫性能不足，又利用了泡沫間協(xié)同作用[4， 5]。泡沫驅(qū)油劑由不同活性劑、高分子聚合物、醇類等配比組成，因此如何選擇起泡劑、穩(wěn)定劑以及如何進行復配來得到一種較為理想的泡沫驅(qū)油體系，這將是本實驗的內(nèi)容。

1 實驗部分

1.1 主要實驗儀器與主要實驗藥品

儀器：JA5003N型電子天平，上海精密科學儀器有限公司；JJ-1精密增力電子攪拌器，常州國華電器有限公司；DHG—9146A干燥箱，上海精宏實驗設備有限公司。

藥品：-烯基磺酸鈉（AOS）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽型（AES）、陰離子聚丙烯酰胺（APAM分子量為1 800萬）、生物聚合物（XC）、正十二醇，以上藥品均為分析純。

1.2 實驗方法及正交試驗

實驗采用Waring Blender[6]法評價泡沫的性能。用30 ℃去離子水配制不同質(zhì)量比的泡沫基液200 mL，攪拌均勻混合后取100 mL加入2 L高型燒杯，高速攪拌150 s后迅速倒入2 000 mL量筒，讀取泡沫體積Vf、析液半衰期t1/2和泡沫半衰期T1/2。

同時選用L9 （34）正交試驗方法評價穩(wěn)泡劑最佳配比。

2 結(jié)果與討論

2.1 最佳復配比與最佳濃度

對10余種起泡劑經(jīng)過大量實驗篩選，選出的AOS和AES兩種陰離子表面活性劑作為起泡劑效果最好，見表1。

可知：AOS和AES表面活性劑，在0.05%～0.30%的區(qū)間里，發(fā)泡體積隨著濃度的增加迅速變多。但濃度超過0.30%即臨界膠束濃度（CMC）[7]時，隨著濃度的增加，起泡能力增加緩慢。

AOS和AES最佳復配比：將AOS與AES按質(zhì)量比進行復配，固定AOS與AES占基液總質(zhì)量的0.3%。結(jié)果見表2。

可知AOS/AES配比為3∶2即0.18/0.12最好，復配后的發(fā)泡量和析液半衰期高于單一起泡劑和其他復配比，有一定協(xié)同作用[1，2]。

最佳濃度實驗，見圖1?？芍弘S著起泡劑總濃度的增大，發(fā)泡量和析液半衰期均呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢，在總濃度為0.3%時為最大值，因此并不是起泡劑量越多越好。

2.2 穩(wěn)泡劑篩選及最佳配比

經(jīng)過大量實驗，選出三個不同作用效果的穩(wěn)泡劑生物聚合物（XC）、陰離子聚丙烯酰胺（AMPM1800）、正十二醇。以AOS/AES濃度為0.18 g·L-1/0.12 g·L-1配制100 mL基液用正交試驗復配，實驗內(nèi)容及結(jié)果。正交試驗結(jié)果表明：5號為最佳實驗，發(fā)泡體積為1 100 mL，析液半衰期為225 min，泡沫半衰期為68.2 h。通過加入以上穩(wěn)泡劑使得泡沫體系穩(wěn)定性大幅度增加，為采油提供了實驗室技術（表3）。

2.3 泡沫抗溫性檢測

測試方法：試驗以復配配方為起泡基液，在恒溫箱選取了5個溫度點：45、55、65、75、85 ℃。用Wlaring Blender法測定了其起泡體積Vf、析液半衰期t1/2和泡沫半衰期T1/2。

由表4知：溫度對泡沫性能影響較大。（1）在 45～75 ℃的區(qū)間里，泡沫逐漸變多到1 140 mL，超過75 ℃，發(fā)泡體積又減少。說明：溫度的升高一定程度利于發(fā)泡體積增多，但溫度過高起到抑制作用。（2）析液半衰期與泡沫半衰期都是隨著溫度的上升而呈現(xiàn)時間縮短，在超過75 ℃變化最為明顯。

3 結(jié) 論

（1）復配泡沫體系AOS（0.18%）+AES（0.12%）+ AMPM1800 （0. 04%）+XC（0.08%）+正十二醇（0.04%）在30 ℃的發(fā)泡量有1 100 mL，析液半衰期達到225 min，泡沫半衰期能接近68.2 h。

（2） 復配泡沫體系抗溫性檢測出：在75 ℃最好，發(fā)泡量有1 140 mL，析液半衰期達到78 min，泡沫半衰期能接近7.7 h。

（3） 復配泡沫體系AOS（0.18%）+ AES（0.12%） + AMPM1800 （0.04%）+XC（0.08%）+正十二醇（0.04%）具有較好的發(fā)泡能力及抗溫穩(wěn)定性，為75 ℃條件下的三次采油油藏提供了很好的實驗基礎。

參考文獻：

[1] 劉杰， 劉影， 趙田紅. 3次采油用水溶性聚合物的研究現(xiàn)狀與趨勢[J]. 化工時刊， 2006（05）： 71-73.

[2] 宮俊峰， 曹嫣鑌， 唐培忠， 等. 高溫復合泡沫體系提高勝利油田稠油熱采開發(fā)效果[J]. 石油勘探與開發(fā)， 2006， 33（2）： 212-216.

[3] 郎寶山. 曙光油田應用化學技術的現(xiàn)狀與展望[J]. 中外能源， 2010， 15： 46-49.

[4] 申乃敏. 華北高溫油田泡沫驅(qū)提高采收率可行性研究[D]. 成都： 成都理工大學， 2012.

[5] 張勇. 新型泡沫調(diào)驅(qū)體系在熱采井中的研究與應用[D]. 華東： 中國石油大學， 2011.

[6] 敬加強， 李業(yè)， 代科敏， 等. 一種高穩(wěn)定性水基泡沫體系的制備與性能評價[J]. 油田化學， 2013， 30（3）： 384-388.

[7] 史超， 張強. 新型ZS-5復合驅(qū)泡沫配方的抗油抗溫性檢測[J]. 應用化工， 2011（2）： 233-234.

[8] 劉文博， 張強. ZS-30泡沫復合驅(qū)配方的研究[J]. 應用化工， 2014 （02）： 382-383.

[9] 于清艷， 張烈輝， 王鑫杰. 高溫高鹽底水油藏強化泡沫體系試驗研究[J]. 石油鉆探技術， 2015 （02）： 97-103.

[10]楊松. 復合泡沫技術在稠油熱采中的研究與應用[J]. 內(nèi)江科技， 2009， 30（1）： 101-101.