泡沫驱用起泡剂的筛选及性能评价

周春玲，朱趁安，章文荣，李 鹏

（西安长庆化工集团有限公司，陕西西安 710018）

泡沫驱用起泡剂的筛选及性能评价

周春玲，朱趁安，章文荣，李 鹏

（西安长庆化工集团有限公司，陕西西安 710018）

本文采用搅拌法筛选评价泡沫驱用起泡剂，对多种泡沫驱用起泡剂的起泡能力、稳定性、与水的配伍性、抗钙镁离子和耐盐能力进行了对比试验，评价了起泡剂的浓度对起泡量的影响、温度及稳定剂对起泡量及半衰期的影响、矿化度对界面张力影响的性能特性，最终根据现场适用性，对不同矿化度的水筛选出相应的起泡剂，为长庆油田泡沫驱油及调驱堵水的现场试验提供了有力的科学依据。

泡沫驱；起泡剂；起泡能力；稳定性

利用表面活性剂发泡性配成驱油剂进行采油的方法称为泡沫驱。泡沫驱是在复合多元驱基础上发展起来的一种新的驱油方法，是一种应用前景广泛的三次采油技术，泡沫驱既是一种驱油介质，也具有一定的封堵调剖能力。泡沫试验在现场已经取得了增油效果，同时由于起泡剂用量低，矿场工艺相对简单，经济上具有较大的吸引力。目前因现场使用的泡沫驱用起泡剂还不尽理想，所用起泡剂的起泡能力及稳定性达不到预期目的，影响驱油效果，因此进行室内试验，对泡沫驱用起泡剂进一步进行性能改进，针对地层水矿化度的不同及性能影响因素评价出相应的泡沫驱用起泡剂[1-3]。

1 泡沫驱用起泡剂的筛选

1.1 初步筛选试验

试验时，在专用量杯中加入100 mL一定体积分数的起泡剂溶液，用GJ-3S高速搅拌机高速（9 000 r/min）搅拌60 s后，关闭开关，快速将量杯中起泡液全部转移至500 mL量筒中，马上读取泡沫体积Vf（起泡能力），然后记录从泡沫中析出50 mL液体所需的时间，即半衰期t1/2（稳定性）。

也可以使用罗氏泡沫仪评价起泡剂的起泡能力及稳定性，就是使起泡剂溶液从规定高度流到相同溶液的液体表面之后，测量得到的液体体积即发泡能力，记录泡沫破灭一半所用时间，测定泡沫的半衰期。

前一种方法更为方便快捷，以下主要使用的是前一种方法，即高速搅拌法。

在室温条件下，选择AES、现场用起泡剂、BS-12、SDS、15#、AOS、OP-10等多种起泡剂进行起泡能力及稳定性的评价，选择浓度为0.5%，用蒸馏水配制起泡剂溶液，测定其泡沫体积Vf及半衰期t1/2，试验结果（见表1）。

表1 起泡剂的初步筛选

从表1可以得出在蒸馏水中各起泡剂起泡能力最好的是SDS，其次是AOS、AES、15#、起泡剂2#（稠）、现场用起泡剂，而起泡剂 1#（稀）、BS-12、OA-12、OP-10起泡能力较差，半衰期较短，将这四种样品淘汰。

1.2 二次筛选试验

将上述起泡能力较好的各起泡剂改用20 000 mg/L矿化度配制盐水（其中含钙离子和镁离子总量为514mg/L）进行对比试验，试验条件同上，测得试验数据（见表2）。

表2 在20 000 mg/L矿化度盐水中的评价试验

通过表2可以看出SDS在20 000 mg/L矿化度盐水中依然表现出最好的起泡量，对比表1可以看出各起泡剂的起泡量及半衰期较好的是SDS、AOS、AES、15#，起泡量均达到了480 mL以上，而现场用起泡剂、起泡剂2#（稠）起泡能力相对较差，半衰期较短，将这两种样品淘汰。下面将重点评价SDS、AOS、AES、15#四个起泡剂。

1.3 起泡剂抗钙、镁离子和耐盐能力

分别配制40 000 mg/L（其中含钙离子和镁离子总量为1 028 mg/L）、50 000 mg/L（钙离子和镁离子总量为1 290 mg/L）、80 000 mg/L（钙离子和镁离子总量为2 056 mg/L）矿化度配制盐水配制起泡剂进行起泡量及半衰期试验，起泡剂浓度为0.5%，试验条件同上，试验结果（见表3、表4和表5）。

表3 在40 000 mg/L矿化度盐水中的筛选试验

表4 在50 000 mg/L矿化度盐水中的筛选试验

表5 在80 000 mg/L矿化度盐水中的筛选试验

从表3、表4、表5中可以得知，SDS的起泡性能变化最大，由在蒸馏水中起泡量550 mL的起泡能力最好，到在80 000 mg/L矿化度盐水中起泡量明显降低为105 mL，半衰期降到只有10 s，这主要是因为SDS是阴离子表面活性剂，二价钙离子会使其产生沉淀，严重影响起泡能力，另外，阴离子型表面活性剂形成的泡沫液膜具有表面双电层，负电荷相互排斥，可增加泡沫的稳定性，当电解质溶液浓度很高时，泡沫液膜的扩散双电层被压缩，相斥作用减少，泄液（使膜变薄）速度加快，半衰期变短。

AOS与SDS两个起泡剂与较高矿化度水的配伍性差，起泡能力及半衰期明显下降，将这两个样品淘汰，试验中AES在各盐水中起泡能力有所降低，半衰期有较大幅度的延长，有一定的抗钙和抗盐能力，但耐高盐和抗钙镁离子能力稍差，与高矿化度水的溶解性差，而15#的起泡量和半衰期相对稳定，与高矿化度水的溶解性好，具有优良的抗钙镁和抗盐能力。下面将对泡沫驱用起泡剂AES和15#进一步进行性能评价。

2 性能评价

2.1 浓度对起泡量的影响

选取起泡剂不同浓度0.1%、0.25%、0.3%、0.5%、1%对上述筛选出的AES、15#在20 000 mg/L矿化度配制盐水中进行浓度评价试验，试验数据（见表6，图1）。

表6 AES、15#在不同浓度下的泡沫体积及半衰期

图1 不同浓度下泡沫体积变化

从表6可以看出随着起泡剂浓度的增加泡沫体积Vf及半衰期t1/2都是先增大，到达一定浓度后变得平稳，但当起泡剂浓度继续增加时，Vf与t1/2变化较小，也就是在临界胶束浓度附近的起泡能力最强。综合考虑起泡能力、半衰期和经济因素，选定浓度可在0.3%～0.5%。

2.2 温度对起泡量及半衰期的影响

将AES及15#在室温（17℃）及预热30℃、40℃、50℃下测起泡剂的起泡能力及稳定性，起泡剂浓度为0.5%，在20 000 mg/L矿化度配制盐水中配制溶液，试验结果（见表7）。

表7 温度对起泡量及半衰期的影响

从表7可以看出在50℃以内AES随着温度的升高起泡量均有提升，而半衰期却随着温度的升高而有所降低，15#随着温度升高，起泡量略有提高，半衰期缩短。可见随着温度升高起泡量升高，泡沫半衰期缩短，稳定性变差。

2.3 矿化度对起泡剂界面张力的影响

用不同的水配制15#、AES溶液，浓度为0.5%，分别用煤油、原油测得界面张力，试验结果（见表8）。

从表8可以看出，不同矿化度水对起泡剂的界面张力有较大的影响，随着矿化度增大，界面张力降低。

表8 AES、15#在不同水中的界面张力

2.4 稳定剂对起泡剂起泡量及半衰期的影响

泡沫稳定剂按机理可分为两类：（1）增黏型稳定剂，主要是通过提高基液的黏度来减缓泡沫的排液速率，延长半衰期，从而提高泡沫的稳定性如PAM、CMC等；（2）其主要作用是提高气泡薄膜的质量，增加薄膜的黏弹性，减小泡沫的透气性从而提高泡沫的稳定性，如HEC等。

在起泡剂AES、15#中加入稳定剂聚丙烯酰胺溶液配制起泡剂溶液，用20 000 mg/L配制盐水，起泡剂浓度0.5%，聚丙烯酰胺浓度0.05%，试验结果（见表9）。

表9 稳定剂对起泡量及半衰期的影响试验

从表9可以看出，加入稳定剂后起泡剂半衰期均有延长，但起泡量均有下降，AES起泡量由原来的505 mL降到当前的300 mL，15#由原来的500 mL降到当前的320 mL。当温度升高后，泡沫半衰期缩短，稳定性变差时，为了延长起泡剂的半衰期，在起泡剂内加入稳定剂，稳定剂能改善泡沫稳定性，但影响体系的发泡能力，使泡沫量降低，当稳定剂加量过高时，虽然其稳泡效果好，但却使体系的发泡能力下降。因此，在确定稳定剂加量时，应根据施工条件，在满足泡沫体系稳定性的前提下尽量少加稳定剂。

3 现场适应性试验

用注入水与采出水配制起泡剂溶液，继续用上面筛选出的2个起泡剂15#、AES进行与现场水的试验，用五里湾二区柳74-62注入水及柳75-63采出水（1：1加量，先加一半的注入水溶解起泡剂，再加另一半采出水）配制起泡剂进行起泡量及半衰期试验，起泡剂浓度为0.5%，试验结果（见表10）。

表10 现场水配制试验

通过表10可以看出15#及AES均适合五里湾二区现场使用，但AES溶解性稍差，抗盐效果不如15#，因此建议在较低矿化度水中使用AES为泡沫驱用起泡剂，在较高矿化度下用15#作为最理想的起泡剂。

4 结论

通过泡沫驱用起泡剂的筛选及对泡沫驱用起泡剂性能影响的因素分析，得到如下结论：

（1）15#、AES是现场五里湾二区较为理想的泡沫驱用起泡剂，当地层水含较高矿化度时用15#起泡剂，地层水含矿化度小于等于20 000 mg/L时选择AES作为起泡剂。

（2）起泡剂浓度加量为0.3%～0.5%应最为适宜。

（3）起泡剂一般情况下随温度升高起泡量升高，半衰期缩短。

（4）不同矿化度水对起泡剂界面张力有影响。

因此根据现场需要及影响因素，可合理调整使用泡沫驱用起泡剂使起泡综合指数达到最佳。

［1］刘竟成，杨敏，袁福锋.新型气井泡排剂SP的起泡性能研究［J］.油田化学，2008，25（2）：111-114.

［2］李豪浩.起泡剂的筛选与性能评价［J］.石油地质与工程，2009，23（2）：128-130.

［3］吴信荣，林伟民，姜春河，等.空气泡沫调驱提高采收率技术［M］.北京：石油工业出版社，2010.

Screening and performance evaluation of froth drive foaming agent

ZHOU Chunling，ZHU Chen＇an，ZHANG Wenrong，LI Peng
（Xi'an Changqing Chemical Industry Group Co.，Ltd.，Xi'an Shanxi 710018，China）

In this paper,the method of stirring was used to evaluate the foaming agent used in foam flooding.The foaming ability,stability,compatibility with water,anti-calcium and magnesium ions and salt tolerance of various foaming-frother foaming agents were compared.The influence of the concentration of the foaming agent on the foaming amount,the influence of the temperature and the stabilizer on the foaming amount and the half-life,the performance characteristics of the influence of the salinity on the interfacial tension were evaluated.And finally,according to the field applicability,degree of water filter out the appropriate foaming agent for the Changqing oilfield foam flooding and the flood control field test provides a strong scientific basis.

foam flooding；foaming agent；foaming ability；stability

TE357.46

A

1673-5285（2017）12-0049-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.12.012

2017－11-18