强化泡沫驱复配的研究与评价

刘世达 张强

摘 要：实验采用Waring Blender法，在30 ℃筛选出了-烯基磺酸钠AOS， 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐型AES两种较好的起泡剂并进行复配，确定最佳复配比为3∶2，在最佳复配比基液加入生物聚合物XC，阴离子聚丙烯酰胺（APAM分子量为1 800万）， 正十二醇作用效果不同的三种稳泡剂，采用3因素3水平正交试验得出强化泡沫驱配方：AOS（0.18%）+AES（0.12%）+AMPM1800（0.04%）+XC（0.08%）+正十二醇（0.04%）。对配方进行抗温性检测试验，得出75 ℃泡沫性能最好，发泡量为1 140 mL，析液半衰期达到78 min，泡沫半衰期能接近7.7 h。

关 键 词：Waring Blender；泡沫驱；抗温性；正交试验

中图分类号：TQ 357 文献标识码： A 文章编号： 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

当前石油开采已进入三次采油阶段，泡沫驱油是其中一种有很大发展潜力的采油技术。泡沫驱油较碱水驱、聚合物驱等具有极大优势。但泡沫体系的不稳定性是泡沫驱油致命的缺点。综合考虑泡沫体系发泡性和稳定性是目前泡沫驱油主攻的关键所在[1]。

在采油过程中要求起泡剂不仅要具有尽可能高的起泡能力而且要求泡沫具有尽可能长的稳定性，因此将从发泡能力Vf和析液半衰期t1/2这两项指标[2， 3]来评价起泡剂的泡沫性能。在复配体系中泡沫的稳定性起着不容忽视的作用，本实验测定泡沫半衰期T1/2和析液半衰期t1/2来评价泡沫的稳定性。

泡沫驱油剂绝大多数为复配物，既弥补了单一的泡沫剂的泡沫性能不足，又利用了泡沫间协同作用[4， 5]。泡沫驱油剂由不同活性剂、高分子聚合物、醇类等配比组成，因此如何选择起泡剂、稳定剂以及如何进行复配来得到一种较为理想的泡沫驱油体系，这将是本实验的内容。

1 实验部分

1.1 主要实验仪器与主要实验药品

仪器：JA5003N型电子天平，上海精密科学仪器有限公司；JJ-1精密增力电子搅拌器，常州国华电器有限公司；DHG—9146A干燥箱，上海精宏实验设备有限公司。

药品：-烯基磺酸钠（AOS）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐型（AES）、阴离子聚丙烯酰胺（APAM分子量为1 800万）、生物聚合物（XC）、正十二醇，以上药品均为分析纯。

1.2 实验方法及正交试验

实验采用Waring Blender[6]法评价泡沫的性能。用30 ℃去离子水配制不同质量比的泡沫基液200 mL，搅拌均匀混合后取100 mL加入2 L高型烧杯，高速搅拌150 s后迅速倒入2 000 mL量筒，读取泡沫体积Vf、析液半衰期t1/2和泡沫半衰期T1/2。

同时选用L9 （34）正交试验方法评价稳泡剂最佳配比。

2 结果与讨论

2.1 最佳复配比与最佳浓度

对10余种起泡剂经过大量实验筛选，选出的AOS和AES两种阴离子表面活性剂作为起泡剂效果最好，见表1。

可知：AOS和AES表面活性剂，在0.05%～0.30%的区间里，发泡体积随着浓度的增加迅速变多。但浓度超过0.30%即临界胶束浓度（CMC）[7]时，随着浓度的增加，起泡能力增加缓慢。

AOS和AES最佳复配比：将AOS与AES按质量比进行复配，固定AOS与AES占基液总质量的0.3%。结果见表2。

可知AOS/AES配比为3∶2即0.18/0.12最好，复配后的发泡量和析液半衰期高于单一起泡剂和其他复配比，有一定协同作用[1，2]。

最佳浓度实验，见图1。可知：随着起泡剂总浓度的增大，发泡量和析液半衰期均呈现先增大后降低的趋势，在总浓度为0.3%时为最大值，因此并不是起泡剂量越多越好。

2.2 穩泡剂筛选及最佳配比

经过大量实验，选出三个不同作用效果的稳泡剂生物聚合物（XC）、阴离子聚丙烯酰胺（AMPM1800）、正十二醇。以AOS/AES浓度为0.18 g·L-1/0.12 g·L-1配制100 mL基液用正交试验复配，实验内容及结果。正交试验结果表明：5号为最佳实验，发泡体积为1 100 mL，析液半衰期为225 min，泡沫半衰期为68.2 h。通过加入以上稳泡剂使得泡沫体系稳定性大幅度增加，为采油提供了实验室技术（表3）。

2.3 泡沫抗温性检测

测试方法：试验以复配配方为起泡基液，在恒温箱选取了5个温度点：45、55、65、75、85 ℃。用Wlaring Blender法测定了其起泡体积Vf、析液半衰期t1/2和泡沫半衰期T1/2。

由表4知：温度对泡沫性能影响较大。（1）在 45～75 ℃的区间里，泡沫逐渐变多到1 140 mL，超过75 ℃，发泡体积又减少。说明：温度的升高一定程度利于发泡体积增多，但温度过高起到抑制作用。（2）析液半衰期与泡沫半衰期都是随着温度的上升而呈现时间缩短，在超过75 ℃变化最为明显。

3 结 论

（1）复配泡沫体系AOS（0.18%）+AES（0.12%）+ AMPM1800 （0. 04%）+XC（0.08%）+正十二醇（0.04%）在30 ℃的发泡量有1 100 mL，析液半衰期达到225 min，泡沫半衰期能接近68.2 h。

（2） 复配泡沫体系抗温性检测出：在75 ℃最好，发泡量有1 140 mL，析液半衰期达到78 min，泡沫半衰期能接近7.7 h。

（3） 复配泡沫体系AOS（0.18%）+ AES（0.12%） + AMPM1800 （0.04%）+XC（0.08%）+正十二醇（0.04%）具有较好的发泡能力及抗温稳定性，为75 ℃条件下的三次采油油藏提供了很好的实验基础。

参考文献：

[1] 刘杰， 刘影， 赵田红. 3次采油用水溶性聚合物的研究现状与趋势[J]. 化工时刊， 2006（05）： 71-73.

[2] 宫俊峰， 曹嫣镔， 唐培忠， 等. 高温复合泡沫体系提高胜利油田稠油热采开发效果[J]. 石油勘探与开发， 2006， 33（2）： 212-216.

[3] 郎宝山. 曙光油田应用化学技术的现状与展望[J]. 中外能源， 2010， 15： 46-49.

[4] 申乃敏. 华北高温油田泡沫驱提高采收率可行性研究[D]. 成都： 成都理工大学， 2012.

[5] 张勇. 新型泡沫调驱体系在热采井中的研究与应用[D]. 华东： 中国石油大学， 2011.

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[8] 刘文博， 张强. ZS-30泡沫复合驱配方的研究[J]. 应用化工， 2014 （02）： 382-383.

[9] 于清艳， 张烈辉， 王鑫杰. 高溫高盐底水油藏强化泡沫体系试验研究[J]. 石油钻探技术， 2015 （02）： 97-103.

[10]杨松. 复合泡沫技术在稠油热采中的研究与应用[J]. 内江科技， 2009， 30（1）： 101-101.