高温对泡沫排水剂性能的影响

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1、第29卷第1l期天然气工业高温对泡沫排水剂性能的影响李农。蒋华全。曹世昌。缪海燕罗远平。谢惠勇1．西南石油大学2．中国石油西南油气田公司勘探开发研究院3．中国石油西南油气田公司重庆气矿4．中国石化西南油气分公司勘探开发研究院李农等．高温对泡沫排水剂性能的影响．天然气工业，2009，29(11)：77—79．摘要随着越来越多的深层气藏被发现，其埋藏深、地温梯度高和产出地层水的f．-j题，已经影响到气藏开发中后期甚至开发初期气井的正常生产，降低了气藏最终采收率。针对该类气藏特点，对温度造成泡排剂性能变化作了初步的研究和探讨，从温度对泡沫稳定性、表面活性剂的起泡性、

2、表面活性剂胶团聚集数的影响三个方面阐述了温度对泡排剂性能的影响；指出温度对泡排剂的影响主要表现在对主要成分表面活性剂的起泡性能、稳泡性能以及分子结构三个方面；提出了高温下具有优良性能的泡排剂要选择热力学稳定性好的、亲水基团尽量位于分子链的中段、分子量不宜过大而且具有低表面张力的离子型表面活性剂的认识；进而研制了在高温条件下适用的泡沫排水剂一一KFSY。实验结果验证了该泡沫排水剂在高温条件下的良好起泡和稳泡性能。关键词温度泡沫排水剂表面活性剂分子结构稳定性排水采气研究DOI：l0．3787／J．issn．10000976．2009．11．024泡沫排水采气技术是

3、四川气田应用最为成熟、度和表面膜强度两个方面来分析影响泡沫稳定性的效果最好的排水工艺l1]。随着勘探的不断发展和主要因素。深入，越来越多的深层气藏被发现，例如大庆油田的火山岩气藏，四川盆地的飞仙关组、长兴组气藏等。表1温度对泡沫性能的影响表该类气藏都存在埋藏深、地温梯度高的特点，还存在不同温度下的起泡剂产出地层水的问题，这影响到气藏开发中后期甚至泡沫参数ABCDE开发初期气井的正常生产，以至降低气藏的最终采收率]。针对上述气藏的特点，对温度造成泡排剂性能变化进行了研究和探讨。对于泡沫排水剂来说，最关心的是“起泡力”和“泡沫稳定性”。因此研究温度对泡沫排水剂性能

4、的影响实际就是研究温度对主要成分表面活性剂的影响和影响程度。注：基液为含质量分数0．5发泡剂的水溶液体系。1温度对泡沫稳定性的影响1．1温度对表面张力的影响由于泡沫是热力学不稳定体系，温度升高对泡泡沫生成时，液体表面积增加，体系的能量也相沫稳定性有较大影响。前人已就温度对泡沫稳定性应增加；泡沫破坏时，体系的能量则相应下降。同一的影响作了一定的研究。物质的表面张力因温度不同而不同。温度升高时，由表1可看出，随温度升高，泡沫质量下降，半物质膨胀，分子间的距离增大，同时分子的热运动也衰期明显缩短，体系稳定性变差。加剧，导致分子问的吸引力减弱，故表面张力降低。泡沫破坏

5、的过程，主要是隔开气体的液膜由厚当温度升高到接近临界温度时，气一液界面逐渐消变薄，直至破裂的过程。因此，泡沫的稳定性主要决失，表面张力趋于零。定于排液的快慢和液膜的强度。以下从影响液膜厚从能量观点考虑，低表面张力对于泡沫的形成作者简介：李农，1974年生，高级工程师，硕士；从事泡沫排水采气技术研究工作地址：(610051)四川省成都市府青路一段1号。电话：(028)86015553。E—mail：linongtt@sina．corn·77·天然气工业2009年l1月比较有利(就是说，生成相同总表面积的泡沫，可以密度相差很大，故液体中的气泡总是很快上升至液少做功

6、)，但不能保证泡沫有较好的稳定性。只有当面，形成气泡聚集物。表面膜有一定强度、能形成多面体的泡沫时，低表面从化学结构上考虑，表面活性剂是一种两亲分张力才有助于泡沫的稳定。根据Laplace公式，液膜子，分子的亲油部分一般由碳氢原子团(烃基)，特别交界处与平面膜之间的压差与表面张力成正比，表是由长链的碳氢基构成。亲油基团的差别主要表现面张力低则压差小，因而排液速度较慢，液膜变薄较在碳氢链的结构上，差别较小。亲水基团的原子团慢，有利于稳定_4]。种类繁多，所以表面活性剂性质的差异，除与碳氢基1．2温度对表面黏度、溶液黏度的影响(以及其他亲油基)的大小、形状有关外，

7、主要还与亲决定泡沫稳定性的关键因素在于液膜的强度，水基团的不同有关；亲水基团的结构变化远较亲油在实验上即以表面黏度为其量度。表面吸附膜的强基团为大，因而表面活性剂的分类，一般以亲水基团度越大，表面黏度越大，泡沫的寿命也就越长。表面的结构为依据。膜的强度与表面吸附分子问的相互作用有关，相互因此，在确定泡排剂中起泡作用的表面活性剂作用大者膜强度亦大。若液体本身的黏度较大，则时，应选用分子链结构相对稳定、链段较短和分子量液膜中的液体不易排出，液膜厚度变小的速度较慢，较低的表面活性剂。分子链结构相对稳定的表面活从而延缓了液膜破裂时间，增加了泡沫的稳定性。性剂不易在高温

8、高压下发生断裂，不会使表面活性温度升高