泡沫排水剂配方的优选

孙宠 范振忠 王世楠

摘 要： 泡沫排水剂是一种具有良好起泡、稳泡性能的表面活性剂，其组成包括发泡剂、稳泡剂。通过以三种发泡剂LAB-35，LAO-30，AES与俩种稳泡剂OP-10，十二醇分别进行组合并通过测定发泡体积，半衰期，发泡高度对泡沫排水剂进行优选从中选出最优配方。

关 键 词：泡沫排水剂；发泡体积；半衰期；泡沫高度

中圖分类号：TE 357 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）08-1770-03

Abstract： Foam drainage agent is a kind of surface active agent with good foaming capacity and foam stability， its composition includes foaming agents and stabilizing agents. In this paper， three kinds of foaming agents LAB-35， LAO-30， AES and two kinds of foam stabilizers OP-10， twelve alcohol respectively were used to carry out optimal selection of the formulas of foam drainage agent by measuring the foaming volume， half life and foam height.

Key words： foam drainage agent； foaming volume； half life；foam height

在气田开发过程中严重影响气井产量因素是出水，在气井井底积液过多并且气流量较少时，气流无法带出井底积液，此时通过向气井中加入泡沫排水剂利用泡沫排水不仅可以方便快捷，并且节约成本[1]。

本文针对气井的排液问题，开展了泡沫排水剂的配方优选研究。在泡沫稳定性机理、复配理论及协同效应机理研究的基础上，通过对三种常用发泡剂月桂酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基氧化胺、月桂醇醚硫酸酯钠及俩种常用稳泡剂OP-10、十二胺的复配，并通过一系列室内评价试验最终得到了一种具有较好排水能力的泡沫排水剂体系配方：80%月桂酰胺丙基甜菜碱+20%OP-10。

1 实验部分

1.1 主要实验器材

电子天平，罗氏泡沫仪，高速搅拌器，秒表。

1.2 主要实验药剂

月桂酰胺基甜菜碱，月桂酰胺基氧化铵，月桂酰胺基硫酸酯钠，OP-10，十二醇。

实验选择月桂酰胺丙基甜菜碱（LAB-35）、月桂酰胺丙基氧化胺（LAO-30）、月桂醇聚醚硫酸酯钠 （AES）、作为待选泡沫排水剂的发泡剂；OP-10、十二醇、作为待选泡沫排水剂的稳泡剂。配制出泡沫排水剂的主剂，并配制模拟地层水，考察泡沫排水剂的基本泡沫能力[2，3]。

2 泡沫排水剂配方的筛选

分别以三种发泡剂、二种稳泡剂两两配制为不同的泡沫排水剂主剂，按照稳泡剂质量分数为30%进行混合。编号如表1。

2.1 发泡体积测量

泡沫的起泡能力是由泡沫的发泡体积所反映的，起泡的大小与起泡剂性能、稳定剂性能、液相粘度等因素有关，但是其中最主要的因素是起泡剂的起泡能力。

实验方法：测量发泡体积的方法为高速搅拌法。称取配制好的泡沫排水剂0.50 g，加入100.0 g的模拟地层水，轻轻搅拌5 min使溶液尽量不要出现过多泡沫，待泡沫排水剂分散均匀后将泡沫排水剂溶液倒入高速搅拌杯中然后在6 000 r/min的转速下搅拌10 min后停止搅拌，将搅拌所得的泡沫倒入量筒中并记录泡沫的体积[4]。实验结果如表2所示。

过起泡体积的实验结果可以看出，不同稳泡剂对于不同发泡剂的发泡体积影响存在着差异性，例如LAB-35在OP-10作为稳泡剂的条件下发泡体积较高，而AES则是在十二醇作为稳泡剂时搅拌发泡的体积最高。搅拌发泡体积是为了反映发泡剂的起泡能力，同时便于观察稳泡剂对发泡剂的发泡能力影响，可以作为筛选稳泡剂做出一项指标。

2.2 半衰期测量

泡沫的半衰期是产生泡沫的液体析出一半时所用时间。半衰期越长，说明泡沫中液体析出越慢，泡沫的稳定性就越好[2]。

实验方法：测量的方法为高速搅拌法。称取配制好的泡沫排水剂0.50 g，加入100.0 g的模拟地层水，轻轻搅拌5 min使溶液尽量不要出现过多泡沫，待泡沫排水剂分散均匀后将泡沫排水剂溶液倒入高速搅拌杯中然后在6 000 r/min的转速下搅拌10 min后停止搅拌，倒入量筒中然后记录从泡沫中析出 50 mL液体所需的时间。实验结果如表3所示。

通过表3结果可以看出，不同的发泡体系在发泡体积相似的情况下，半衰期的差距较大，这更能体现稳泡剂对于发泡剂的影响。根据上表结果，半衰期较长的两种泡沫体系为编号1、4、8。

2.3 罗氏泡高测量

溶液自一定垂直位置向下降落，在刻度管小中央发生泡沫活动，测量其高度，测定其泡沫活动数值[3]。启动超级恒温水浴器，当恒温器达到（40±0.5）℃时，同时也使管夹套水浴的温度保持在同一温度下。称取不同发泡药剂1.5 g，然后配制成300 mL的0.5%的发泡剂溶液，用移液管移取50 mL溶液沿管壁小心地流入泡沫仪底部，静置1 min并调节活塞，使液面恰在50 mL刻度处。吸取200 mL待测试溶液，滴液管安置到事先预备好的管架上和与刻度管的断面成垂直状，使溶液流到刻度管的中心，滴液管的出口应放置在与700 mm刻度线水平线上。打开滴液管的活塞，使溶液流下。当滴液管中的溶液流完时，立即开动秒表，并测定泡沫高度，然后经过5，10，15 min再记录高度，泡沫数值以泡沫高度（mm）表示之。

如表4所示，通过不同发泡体系的罗氏泡高可以体现出发泡剂的发泡水平，通过对15 min后的泡高可以看出发泡体系的稳泡能力。其中1、4、6号具有较好的发泡与稳泡性能。

3 泡沫排水劑的配方优选

根据上述的三个发泡及稳泡实验可以优选出1、4号为较好的发泡体系，其中1号为LAB-35与OP-10体系、4号为LAO30与十二醇。所以，泡沫排水剂配方优选可以从此两种发泡体系中进行优选。

实验方案：将稳泡剂的加量分别按照10%、20%、30%、40%、50%配制上述两种发泡体系，重新测量半衰期与罗氏泡高（表5，图1-2）。

根据以上实验结果可以看出，其中LAB-35与OP-10复配使用时，当OP-10的含量达到20%时，此时发泡体系的发泡高度与半衰均达到最高，过高或过低的OP-10都会影响发泡体系的发泡和稳泡性能，这是由于OP-10本身的发泡能力较低，所以当OP-10的含量过高时，会导致发泡体系的发泡能力降低，并且发泡体系由于起泡剂含量较少，形成的泡沫稳定性较差。

在LAO-30与十二醇体系中，随着十二醇含量

的增加，发泡体系的泡沫高度会在十二醇含量超过30%之后下降较多，因为十二醇本身不是表面活性剂，不具有相对稳定的发泡能力，所以过多的十二醇会导致发泡体系的起泡能力下降较多，而泡沫体系的半衰期相对于发泡能力下降较少，这是因为十二醇的稳泡机理是依靠十二醇吸附在气液膜表面对液膜进行“加固”作用，所以十二醇含量的增多对泡沫体系的半衰期影响会较小[5，6]。

4 结 论

本章通过对不同发泡剂及稳泡剂的复配使用，并测定了其发泡能力与稳泡能力，得到了：1）LAB-35与OP-10体系以8：2质量比复配时罗氏泡沫高度可达到145 mm，半衰期为680 s；2）LAO-30与十二醇体系以7：3质量比复配时罗氏泡沫高度可达到130 mm，半衰期为700 s。

参考文献：

[1] 鄢友军，李农. 新型抗高温高矿化度的泡沫排水剂[J]. 天然气勘探与 开发，2003，26（4）：26-31.

[2] 胡世军，刘建仪，李艳，等. 一种新型高效泡排剂LH的起泡性能的研究[J]. 天然气工业，2007，27（1）：102-104.

[3] 张新庄. 靖边气田泡沫排水采气工艺及应用研究[D]. 西北大学硕士研究生学位论文，2010.

[4] Hasan A R，Kabir C S. Aspects of We 11 bore Heat Transfer during Two-Phase Flow[J]. SPE 22948，1994.

[5] Hasan A R，Kabir C S. A Study of Multiphase Flow Behavior in Vertical Wells[J]. SPE prod Eng，1988， 5： 263-272.

[6] V. Bhide， G. Hirasaki， C. Miller and M. Puerto， etc. Foams for controlling water production[J]. SPE 93273， February 2005， 2-4.