泡沫排水劑配方的優(yōu)選

孫寵 范振忠 王世楠

摘 要： 泡沫排水劑是一種具有良好起泡、穩(wěn)泡性能的表面活性劑，其組成包括發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑。通過以三種發(fā)泡劑LAB-35，LAO-30，AES與倆種穩(wěn)泡劑OP-10，十二醇分別進行組合并通過測定發(fā)泡體積，半衰期，發(fā)泡高度對泡沫排水劑進行優(yōu)選從中選出最優(yōu)配方。

關(guān) 鍵 詞：泡沫排水劑；發(fā)泡體積；半衰期；泡沫高度

中圖分類號：TE 357 文獻標識碼： A 文章編號： 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

在氣田開發(fā)過程中嚴重影響氣井產(chǎn)量因素是出水，在氣井井底積液過多并且氣流量較少時，氣流無法帶出井底積液，此時通過向氣井中加入泡沫排水劑利用泡沫排水不僅可以方便快捷，并且節(jié)約成本[1]。

本文針對氣井的排液問題，開展了泡沫排水劑的配方優(yōu)選研究。在泡沫穩(wěn)定性機理、復配理論及協(xié)同效應機理研究的基礎(chǔ)上，通過對三種常用發(fā)泡劑月桂酰胺丙基甜菜堿、月桂酰胺丙基氧化胺、月桂醇醚硫酸酯鈉及倆種常用穩(wěn)泡劑OP-10、十二胺的復配，并通過一系列室內(nèi)評價試驗最終得到了一種具有較好排水能力的泡沫排水劑體系配方：80%月桂酰胺丙基甜菜堿+20%OP-10。

1 實驗部分

1.1 主要實驗器材

電子天平，羅氏泡沫儀，高速攪拌器，秒表。

1.2 主要實驗藥劑

月桂酰胺基甜菜堿，月桂酰胺基氧化銨，月桂酰胺基硫酸酯鈉，OP-10，十二醇。

實驗選擇月桂酰胺丙基甜菜堿（LAB-35）、月桂酰胺丙基氧化胺（LAO-30）、月桂醇聚醚硫酸酯鈉 （AES）、作為待選泡沫排水劑的發(fā)泡劑；OP-10、十二醇、作為待選泡沫排水劑的穩(wěn)泡劑。配制出泡沫排水劑的主劑，并配制模擬地層水，考察泡沫排水劑的基本泡沫能力[2，3]。

2 泡沫排水劑配方的篩選

分別以三種發(fā)泡劑、二種穩(wěn)泡劑兩兩配制為不同的泡沫排水劑主劑，按照穩(wěn)泡劑質(zhì)量分數(shù)為30%進行混合。編號如表1。

2.1 發(fā)泡體積測量

泡沫的起泡能力是由泡沫的發(fā)泡體積所反映的，起泡的大小與起泡劑性能、穩(wěn)定劑性能、液相粘度等因素有關(guān)，但是其中最主要的因素是起泡劑的起泡能力。

實驗方法：測量發(fā)泡體積的方法為高速攪拌法。稱取配制好的泡沫排水劑0.50 g，加入100.0 g的模擬地層水，輕輕攪拌5 min使溶液盡量不要出現(xiàn)過多泡沫，待泡沫排水劑分散均勻后將泡沫排水劑溶液倒入高速攪拌杯中然后在6 000 r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌10 min后停止攪拌，將攪拌所得的泡沫倒入量筒中并記錄泡沫的體積[4]。實驗結(jié)果如表2所示。

過起泡體積的實驗結(jié)果可以看出，不同穩(wěn)泡劑對于不同發(fā)泡劑的發(fā)泡體積影響存在著差異性，例如LAB-35在OP-10作為穩(wěn)泡劑的條件下發(fā)泡體積較高，而AES則是在十二醇作為穩(wěn)泡劑時攪拌發(fā)泡的體積最高。攪拌發(fā)泡體積是為了反映發(fā)泡劑的起泡能力，同時便于觀察穩(wěn)泡劑對發(fā)泡劑的發(fā)泡能力影響，可以作為篩選穩(wěn)泡劑做出一項指標。

2.2 半衰期測量

泡沫的半衰期是產(chǎn)生泡沫的液體析出一半時所用時間。半衰期越長，說明泡沫中液體析出越慢，泡沫的穩(wěn)定性就越好[2]。

實驗方法：測量的方法為高速攪拌法。稱取配制好的泡沫排水劑0.50 g，加入100.0 g的模擬地層水，輕輕攪拌5 min使溶液盡量不要出現(xiàn)過多泡沫，待泡沫排水劑分散均勻后將泡沫排水劑溶液倒入高速攪拌杯中然后在6 000 r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌10 min后停止攪拌，倒入量筒中然后記錄從泡沫中析出 50 mL液體所需的時間。實驗結(jié)果如表3所示。

通過表3結(jié)果可以看出，不同的發(fā)泡體系在發(fā)泡體積相似的情況下，半衰期的差距較大，這更能體現(xiàn)穩(wěn)泡劑對于發(fā)泡劑的影響。根據(jù)上表結(jié)果，半衰期較長的兩種泡沫體系為編號1、4、8。

2.3 羅氏泡高測量

溶液自一定垂直位置向下降落，在刻度管小中央發(fā)生泡沫活動，測量其高度，測定其泡沫活動數(shù)值[3]。啟動超級恒溫水浴器，當恒溫器達到（40±0.5）℃時，同時也使管夾套水浴的溫度保持在同一溫度下。稱取不同發(fā)泡藥劑1.5 g，然后配制成300 mL的0.5%的發(fā)泡劑溶液，用移液管移取50 mL溶液沿管壁小心地流入泡沫儀底部，靜置1 min并調(diào)節(jié)活塞，使液面恰在50 mL刻度處。吸取200 mL待測試溶液，滴液管安置到事先預備好的管架上和與刻度管的斷面成垂直狀，使溶液流到刻度管的中心，滴液管的出口應放置在與700 mm刻度線水平線上。打開滴液管的活塞，使溶液流下。當?shù)我汗苤械娜芤毫魍陼r，立即開動秒表，并測定泡沫高度，然后經(jīng)過5，10，15 min再記錄高度，泡沫數(shù)值以泡沫高度（mm）表示之。

如表4所示，通過不同發(fā)泡體系的羅氏泡高可以體現(xiàn)出發(fā)泡劑的發(fā)泡水平，通過對15 min后的泡高可以看出發(fā)泡體系的穩(wěn)泡能力。其中1、4、6號具有較好的發(fā)泡與穩(wěn)泡性能。

3 泡沫排水劑的配方優(yōu)選

根據(jù)上述的三個發(fā)泡及穩(wěn)泡實驗可以優(yōu)選出1、4號為較好的發(fā)泡體系，其中1號為LAB-35與OP-10體系、4號為LAO30與十二醇。所以，泡沫排水劑配方優(yōu)選可以從此兩種發(fā)泡體系中進行優(yōu)選。

實驗方案：將穩(wěn)泡劑的加量分別按照10%、20%、30%、40%、50%配制上述兩種發(fā)泡體系，重新測量半衰期與羅氏泡高（表5，圖1-2）。

根據(jù)以上實驗結(jié)果可以看出，其中LAB-35與OP-10復配使用時，當OP-10的含量達到20%時，此時發(fā)泡體系的發(fā)泡高度與半衰均達到最高，過高或過低的OP-10都會影響發(fā)泡體系的發(fā)泡和穩(wěn)泡性能，這是由于OP-10本身的發(fā)泡能力較低，所以當OP-10的含量過高時，會導致發(fā)泡體系的發(fā)泡能力降低，并且發(fā)泡體系由于起泡劑含量較少，形成的泡沫穩(wěn)定性較差。

在LAO-30與十二醇體系中，隨著十二醇含量

的增加，發(fā)泡體系的泡沫高度會在十二醇含量超過30%之后下降較多，因為十二醇本身不是表面活性劑，不具有相對穩(wěn)定的發(fā)泡能力，所以過多的十二醇會導致發(fā)泡體系的起泡能力下降較多，而泡沫體系的半衰期相對于發(fā)泡能力下降較少，這是因為十二醇的穩(wěn)泡機理是依靠十二醇吸附在氣液膜表面對液膜進行“加固”作用，所以十二醇含量的增多對泡沫體系的半衰期影響會較小[5，6]。

4 結(jié) 論

本章通過對不同發(fā)泡劑及穩(wěn)泡劑的復配使用，并測定了其發(fā)泡能力與穩(wěn)泡能力，得到了：1）LAB-35與OP-10體系以8：2質(zhì)量比復配時羅氏泡沫高度可達到145 mm，半衰期為680 s；2）LAO-30與十二醇體系以7：3質(zhì)量比復配時羅氏泡沫高度可達到130 mm，半衰期為700 s。

參考文獻：

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[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.