稠油对起泡剂的影响研究.doc

稠油对起泡剂的影响研究目录 第一章 前言1.1课题研究背景及意义自1956 年, Fried 首次对泡沫驱油进行研究( 公布于1961 年) , 1958 年Bond 等人发表世界上第一份泡沫驱油专利( US2866507) 以来, 在国外泡沫流体在油田的应用已有40 多年的历史, 现在已成为油气田开发中的一个重要发展方向。近年来, 关于泡沫的成功的现场应用的例子仍不断见诸报道, 相关的理论研究也很受重视, 直到目前, 美国、加拿大等国家均投入大量经费进行相关理论研究, 包括美国斯坦福大学、加州大学伯克利分校、加拿大阿尔波特大学等在内的世界知名学府和研究机构均有专门的课题组在进行此方面的攻关1 。国内于1965 年、1 971 年、1980 年先后在玉门、克拉玛依、大庆三个油田进行过矿场试验。胜利油田先后在三个井组进行了泡沫驱试验, 均取得了良好的效果。以上这些泡沫驱只是普通的活性水加入气体。从经济上考虑, 泡沫复合驱更具优势, 优于普通泡沫驱, 由于聚合物的加入既提高了泡沫的稳定性和粘度, 有良好的流度控制作用, 又降低了起泡剂的吸附滞留损失减弱了泡沫液膜对化学剂的敏感性, 延长了泡沫的半衰期。显然, 泡沫复合驱将成为三次采油新的希望。但是, 以上这些方法的研究、成果的取得主要是针对常规油藏的原油进行研究的, 将其应用于稠油是否会收到同样的效果, 有待进一步研究。尤其是泡沫复合驱是近几年才发展起来的新技术, 能否将其作为稠油油藏的提高采收率接替技术, 需要开展系列的研究工作。该问题的解决, 对我们更好地提高泡沫复合驱的应用效果具有重大指导意义。随着稠油粘度不断增加，泡沫体系的起泡体积先快速减小后趋于稳定，析液半衰期变化不大；而泡沫半衰期先大幅增加后缓慢上升。粘度较低时，粘度变化对泡沫体系的泡沫半衰期的影响大，这可能是因为起泡后加油并搅拌，稠油与泡沫充分接触，从而破坏泡沫，抑制泡沫体积，但是这会使得稠油均匀存在于泡沫的液膜上，粘度高时，增强泡沫的稳定性，而低粘度则有利于液膜表面排液，泡沫稳定性差。 泡沫体系堵水又堵油的原因一般认为是：油藏条件下的稠油其胶质和沥青质含量较高，对泡沫体系起泡性能的影响大，特别是沥青质，该组分结构复杂，具有热力学不稳定性，一旦在原油开采过程中，油藏条件发生改变或混入其他某种物质时，沥青质将失去原有的稳定状态，而发生聚集。当该油藏进行空气泡沫驱油时，泡沫与稠油接触，沥青质的不稳定会导致泡沫体系的泡沫半衰期延长，从而使得本该只堵水的泡沫体系发生堵油现象。 可见稠油的组成及性质对起泡剂的性能起着关键性的作用。为了降低泡沫体系的堵油效果，提高泡沫剂的驱油效率，研究稠油组成及性质对起泡剂性能的影响规律对实际稠油开采意义不言而喻。1.2泡沫驱油技术1.2. 1泡沫的概念 泡沫是不溶性( 或微溶) 气体分散于液体或熔融固体中形成的多相分散体系, 其中液体是连续相( 分散介质) , 气体是非连续相( 分散相) 。泡沫具有很大的表面自由能, 在破泡之后体系液体的总表面积大大减少, 即能量降低, 因而, 它是一种热力学的不稳定的体系, 但在一定条件下, 采取合适的措施, 可以保持一定的稳定性。1.2. 2泡沫的形成 泡沫形成的前提条件是必须有气体和液体发生相互接触。而气体和液体的接触可通过三种途径达到: 一是直接向液体中通入外来气体; 二是利用气井内气流的搅动; 三是溶液中的反应物在一定条件下发生反应产生不溶气体。纯净液体不能形成稳定的泡沫, 要形成稳定的泡沫, 除了气相、液相外, 必须加入发泡剂。具有双亲结构的表面活性剂类物质能够降低泡沫液相的表面张力及泡沫体系的表面自由能从而达到稳泡的效果。这是由于当起泡剂分子在溶液表面的吸附增加到一定浓度时，表面分子就会自动定向排列，趋于减少吸附面积的直立状态。溶液表面的起泡剂分子非极性的憎水基朝外定向排列，减少了气相与液相的接触，降低了表面张力。泡沫是否稳定还取决于液膜的表面粘度。若液体有适当粘度, 膜内的液体就不易流走, 使泡沫稳定性增加。选择适当稳泡剂可起到这样的效果。 气相气相多为空气丶天然气丶氮气以及二氧化碳气。由于空气和天然气存在易燃易爆等不安全因素，极少用于实际生产作业中。因为我国的产气条件限制，一般采用氮气作为气相。 液相 液相由淡水丶地层水丶盐水的一种与起泡剂丶稳泡剂和助剂等组成。因为地层水配制的泡沫其发泡体积或能力低于淡水配制的泡沫，地层水配制的泡沫有助于防止地层黏土膨胀，所以一般采用地层水来配制泡沫溶液。起泡剂的种类比较多，一般采用表面活性剂。表面活性剂是指能够在低浓度下吸附于气液两相界面上，从而改变界面性质，显著降低界面张力，并通过改变体系界面状态，从而产生润湿与反润湿丶乳化与破乳丶起泡与消泡以及在较高浓度下产生增浓的物质。一般泡沫溶液需要加入一种较好的稳泡剂，因为如果只使用单一的表面活化剂，其半衰期一般都很短。泡沫稳定剂的加入会使泡沫稳定性得到极大的提高，从而延长泡沫的寿命。1.2. 3泡沫的主要参数泡沫的稳定性：指泡沫的组成部分（气泡丶液膜）或一定体积的泡沫存在的时间，亦叫泡沫寿命。（durability）半衰期t1/2:从泡沫中析出一半液体所需的时间或者泡沫体系缩减为初失体积一半时所用的时间。两种半衰期分别被称为析液半衰期和泡沫半衰期，两种半衰期差别非常之大，前者一般只要几分钟，后者则长达几十分钟之久。半衰期是衡量泡沫稳定性的一个重要指标。起泡能力：用于评价起泡剂产生泡沫的能力，及指定条件下（压力丶温度丶起泡浓度丶起泡方法及时间等），一定量的起泡剂形成的泡沫体积或者柱高，一般用毫升和厘米表示。泡沫质量：泡沫质量指在一定温度下，泡沫体系中的气体体积与泡沫体积之比。泡沫膨胀系数：是指泡沫体积与产生泡沫的液相体积之比。有时泡沫质量可以用泡沫膨胀系数来代替。泡沫的膨胀系数越大，泡沫的质量也就越大，起泡剂的起泡能力越强。1.2. 4泡沫的稳定性 泡沫的稳定性是指生成泡沫的持久性, 即泡沫存在时间的长短。泡沫具有非常大的气液界面面积, 因此其的表面自由能比较大, 自由能具有自发减少的趋势, 所以泡沫是热力学上的不稳定体系,泡沫会逐渐破灭, 直至气、液完全分离。但是在体系中加入一定量的辅助表面活性剂、稳泡剂等物质, 可以使其存在时间长一些，以满足应用要求。这就必须了解泡沫的衰变机理和影响泡沫稳定性的因素，达到控制泡沫稳定性的目的。1.2. 4.1泡沫的衰变机理由于气体和液体的密度相差很大, 液体中的气泡会很快上升至液面, 从而形成以少量液体构成的液膜隔开气体的气泡聚集物, 也就是我们常说的泡沫。泡沫不稳定, 会很快发生衰变, 目前普遍认为有两方面的原因: 泡沫中液膜排液和气体透过液膜扩散。两者均和泡沫性质及液膜与Platau边界间的相互作用有直接的关系。 液膜排液泡沫是气泡的聚集体，气泡与气泡相互接触的边界称为泡沫液膜Plateau边界，气泡中的气相由液膜分开。泡沫液膜的排液过程是气泡相互挤压和重力共同作用的结果，曲面压力是起泡挤压的源动力，重力作用可以使膜变薄，膜较厚时重力作用更显著。 气体透过液膜的扩散在泡沫体系中，各个气泡大小不一，由拉普拉斯方程可知，小气泡内的压力大气泡内的压力大，因而小气泡内的气体在压力作用下有透过液膜扩散到大气泡中去的趋势，这种趋势导致小气泡更小，大气泡更大，最终使泡沫破灭。另外，对于液体表面的气泡，气体会透过液膜直接向外扩散至气相，导致泡沫衰变。气体的透过速率与表面吸附膜的密度有关，密度越大，泡沫表面粘度越高，表面吸附分子排列越紧密，因而泡沫越稳定。1.2. 4.2影响泡沫稳定性的因素泡沫的稳定性主要取决于液体析出的快慢和液膜的强度, 而这两方面又是由以下诸多因素决定的:溶液的表面张力、表面粘度、溶液粘度、液膜表面电荷的影响、Gibbs- Marangoni 表面弹性效应、压力和气泡大小的分布、温度和压力的影响和黑膜等。 起泡溶液的表面张力随着泡沫的生成，液体表面积增大，体系能量也相应增加，泡沫破坏时体系能量也相应下降，从而很容易认为以液体的表面张力来衡量其稳定性。但这不是主要影响因素，只有当表面膜具有一定强度之后，能形成多面体的泡沫时，表面张力越低，泡沫才越稳定。 表面粘度这种粘度产生于表面活性分子在其表面单分子层内的亲水基间的相互作用及水化作用，排水速度随着表观粘度的增大而逐渐减小，并在表观粘度最大的时候达到最小值。表观粘度控制着排水速率，排水速率影响着泡沫的稳定性，所以表观粘度也控制着泡沫的稳定性。表观粘度越大，排水速率越慢，导致泡沫寿命越长。起泡剂溶液浓度及液相粘度 起泡剂浓度越大，液相粘度越大，使液膜的表面强度增加，从而影响了起泡液体排液时间。随着起泡液体粘度的增加，泡沫内液体越不易流失，使液膜变薄的速度变慢，而且让气体在液膜中的溶解度降低，从而使稳定性增加。Gibbs表面弹性和Marangoni效应液膜在形成后，气泡膜有内外两个气液界面，表面活性剂在界面上形成双吸附层，活性剂亲水基团对对水分子的吸引使得液膜中水的粘度增加，流动度减小，导致排液速率减小，泡沫稳定性增大。Marangoni效应是指随着泡沫逐渐变薄，表面积增加，表面吸附的起泡剂分子密度减小，表面张力增大，在形成的表面张力梯度作用下，起泡剂分子沿着表面梯度扩张并拖带着相当量的表面下的溶液，使得局部变薄的液膜便后并恢复到原来的大小，这需要一定的时间。加入表面活性剂会使得Gibbs-Marangoni效应变得更加显著，这是因为加入表面活性剂前后，表面张力的变化比较大，所形成的表面张力梯度越大，泡沫的修复作用就越强。Gibbs认为泡沫的稳定性与表面张力的降低速度有关，表面张力降低速度越快，新形成的表面张力梯度消失越快，越易引起泡沫破裂。温度温度对泡沫稳定性的影响分为高温和低温两种情况，大体都是泡沫稳定性随着温度增高而下降。a.低温：泡沫排液使得泡膜达到一定的厚度时，就呈现出亚稳定的状态，其衰变机理主要是气体扩散。b.高温：有泡沫柱顶端开始发生泡沫破裂，泡沫体积随时间增长有规律地减小。产生这种现象的原因是最上面的泡膜上侧总是向上面凸的，这种弯曲膜对蒸发作用非常的敏感，温度越高蒸发越快，膜变薄到一定厚度时就会自行破灭。所以多数气泡在高温下是不稳定的，但少数气泡却随着温度增高而稳定性增加。原因是起泡剂溶解度随温度的增高而增大。原油类型泡沫具有油敏性，当泡沫与油类接触时，只需很短时间就可将液量全部排出。这是泡沫驱油必须考虑的关键因素。原油对泡沫的破坏体现在泡沫表面铺展或者以油珠形式进入泡沫。总得来说，机理和过程是：原油接触泡沫后乳化成小油珠，在外力和界面张力的驱动下进入泡沫结构以不同形式在不同程度上影响和破坏泡沫完整性。液膜的表面电荷若泡沫液膜带有一样符号的电荷，液膜的两个表面会发生相互排斥，以防止液膜变薄乃至破裂。在离子型表面活性剂的泡沫中，表面活性剂同侧的吸附电荷不能被反离子中和，而在泡膜中形成扩散层。由于膜厚度变得接近于扩散层厚度时，泡膜两侧吸附电荷产生的分离压力阻止泡膜的变薄，有利于泡沫的稳定性。分离压力可因溶液中的电解质浓度增加而减弱，多价离子影响特别显著，膜变薄速度加快，泡沫更容易破裂。双吸附层膜的影响膜与气体的接触面非常大，液体容易挥发，有了作为发泡剂的表面活性剂就要发生表面活性剂在界面上的吸附。形成的气泡膜有内外两个气-液界面，膜上就形成了活性剂的双吸附层。这种双吸附层存在以下几个作用。a.吸附层的覆盖使得膜中液体不易挥发；b.活性剂亲水基团会吸引水，从而液膜水得粘度增大，不易从吸附层中流失，使得液膜保持一定的厚度，稳定剂还可增加液体粘度。c.吸附层的强度会增高，这是由于活性剂分子亲油基团之间的相互吸引造成的。d.对于离子型活性剂而言，亲水基团在水中电离，活性剂分子端带有相同电荷的相互排斥，阻碍着液膜变薄。以上诸因素都是有利于阻碍液膜变薄，使得泡沫稳定。1.2. 4.3提高泡沫稳定性的方法由于影响泡沫稳定性的因素比较多，理论研究还不是很成熟，争议问题依旧存在不少。所以只有靠经验和实验结果来配制稳定的泡沫。凡是能够提高起泡稳定性，延长泡沫皮灭半衰期的物质都可以叫做稳泡剂。两类稳泡剂的加入可以提高泡沫稳定性。a.一类稳泡剂这类稳泡剂作为一种活性物质加入到起泡液当中去，通过协同作用增强表面吸附分子间的相互作用，使得表面吸附膜强度增大以提高泡沫的稳定性。常用的这类稳泡剂有硬脂酸胺丶月桂醇丶月桂酞二乙醇胺丶事儿烷基二甲胺氧化物等。b.二类稳泡剂二类稳泡剂不同于一类的是它可以提高泡沫原液的液相粘度，并形成弹性薄膜，因而可以明显延长泡沫的半衰期。CMC丶XC丶HPAM丶可溶性淀粉等都是常用的增粘剂。一般二类稳泡剂比一类稳泡剂效果更明显，在现场上被广泛使用。1.2. 4泡沫驱提高采收率机理降低油水界面张力，提高洗油效率当泡沫剂随蒸汽注入地层时，未发泡的泡沫剂溶液随驱替液流动，发泡的泡沫以泡沫液膜的形式存在，其表面活性可大大降低油水界面张力，启动并剥离地层残余油。剥离油膜地层孔隙的非均质性和稠油中的重组分的作用，均会使驱油后一部分油吸附残留在孔壁上无法驱除。热作用下地层注入泡沫剂后，大泡将小泡挤入盲端，小泡将盲端中的油挤出，泡沫在地层孔隙交替驱替，大量的油滴和油段被启动，油膜变薄而被剥离，随水流动，被驱出孔隙，因此，泡沫对驱扫盲端残余油，开发非均质性油藏极具优势。乳化和携带地层原油本身是一种胶体稳定体系，在泡沫剂的增溶作用下，部分油滴被乳化进入胶束中，形成水包油型乳化液，在多孔介质和压差的作用下，乳化液流动的阻力相对较低，携带油滴向压降方向运移。气阻效应水驱主要是驱替大孔道中的原油，而泡沫则由于其在多孔介质中的独特的运移特征，优先进入流动阻力小的高渗透大孔道，产生气阻效应，气阻效应使泡沫流入小孔道，泡沫在大小孔道中交替驱替，具有一定的微观“调剖”作用。第二章 稠油对起泡剂的影响稠油是一种胶体稳定体系，稠油各组分含量的稳定是保持稠油胶体体系稳定的前提。稠油胶体体系的形成是电荷转移作用、偶极相互作用及氢键作用的结果。 在稠油分子中，参与电荷转移作用的主要组分是具有平面共轭大键的稠环芳烃。此外，杂原子因带有孤对电子也具有电荷转移的作用，而稠环芳烃及杂原子主要集中在胶质和沥青质中，因此，胶质、沥青质是影响稠油胶体性质的重要因素。偶极相互作用是导致稠油沥青质分子之间相互缔合，形成大分子缔合物的重要动力之一。在稠油沥青质中，由于所含杂原子含量高，因此极性最强。而杂原子的存在导致稠油组分局部电荷不平衡，因而产生永久偶极。电偶极子的数目决定沥青质的缔合及沥青质和胶质之间的共缔合状态。氢键作用也是引起胶质和沥青质分子相互间缔合的重要作用方式，而且影响着胶质对沥青质的分散作用。主要存在于电负性强的原子（如O、N、S）相连的氢和其他电负性较强的原子或富电子中心之间。综上所述，稠油胶体体系的稳定归根结底与分子的芳香性及杂原子的含量有关。杂原子的含量决定分子的极性和形成氢键的能力，芳香性则是电荷转移大小的量度。稠油胶质和沥青质由于芳香性强、杂原子含量高，因此分子结构中既有电荷受体和给予体，又有氢键活性中心，同时还有分布不均的多个电偶极子，对稠油胶体体系稳定性影响最大。也正是由于稠油中的三种作用力的存在，使其对与其接触的化学剂及流体存在不同的作用力，本论文通过探讨稠油、稠油馏分及稠油四组分对泡沫体系性能的影响，分析泡沫剂与稠油的作用关系。1.实验仪器和药品1）实验仪器（1）Waring Blender搅拌器，上海威宇机械电子有限公司；（2）FA2204B精密电子天平，上海精密科学仪器有限公司；（3）SY601超级恒温水浴锅，天津欧诺仪器仪表有限公司；（4）烧杯等其他玻璃仪器，成都市苌钲化玻有限公司。2）实验药品水样：表1-1给出了鲁克沁油藏地层水的组成，总矿化度177792mg/L，属于CaCl2水型。实验中使用的地层水，是根据表1-1离子组成配置的模拟地层水。 表1-1 鲁克沁地层水离子组成离 子Na+、K+Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-总矿化度水型浓度，(mg/L)636724512713106258258455177792CaCl2 原油：鲁克沁稠油的一般性质如表1-2所示。可见，原油的20密度为0.9585g/cm3，比重指数API度为13.9，说明鲁克沁稠油属于重质原油。鲁克沁稠油的硫含量为0.17%，氮含量为0.67%，按照硫含量和关键馏分特性因数分类法，属于低硫环烷基原油。此外，原油中沥青质含量为3.90%，胶质含量7.45%，蜡含量为5.05%，酸值为2.00mgKOH/g，Ni含量为43.2g/g，高于V含量。 表1-2 鲁克沁稠油的一般性质项 目鲁克沁稠油密度（20 g/cm3）0.9585API13.9含水量（m%）含盐量（ppmNaCl）279闪点（开口）248粘度（80，mPas）400蜡含量（m%）5.05胶质（m%）7.45正庚烷沥青质（m%）3.90酸值（mgKOH/g）2.00残碳（电炉法，m%）8.28元 素分 析（m%）C82.41H11.51H/C1.66S0.17N0.67金 属元 素分 析（g/g）Ni43.2V1.9Fe33.4Cu16.8Pb11.8Ca100Na72.3Mg13.4Al48.5原油基属环烷基鲁克沁稠油的实沸点蒸馏及馏分性质列于表1-3。从表中可以看出，鲁克沁稠油基本不含200以前的汽油馏分，350以前的轻馏分收率为8.12%，500以前馏分拔出率为35.95%，500的渣油收率高达62.44%。 表1-3 原油的实沸点蒸馏及馏分性质馏程（）占原油收率（m%）占原油体积收率（v%）密度（g/cm3）馏分累计馏分累计20 oC初-2000.160.160.180.180.8555200-2250.370.540.420.610.8582225-2500.781.310.871.470.8695250-2751.362.671.502.970.8804275-3001.784.451.944.910.8888300-3252.076.522.577.480.8945325-3501.608.122.8910.370.9043350-3754.0812.202.8413.210.9146375-3953.0215.223.1816.390.9216395-4253.4418.663.5819.970.9326425-4504.6123.274.7824.750.9361450-4755.3828.655.5630.300.9385475-5007.3035.957.5337.840.939250062.4498.3960.9898.82表1-4是空气泡沫体系的研究所用实验药品。表1-4 实验药品分 类名 称规 格产 地盐无水CaCl2分析纯成都市苌钲化玻有限公司MgCl26H2O分析纯成都市苌钲化玻有限公司Na2SO4分析纯成都市苌钲化玻有限公司KCl分析纯成都市苌钲化玻有限公司NaCl分析纯成都市苌钲化玻有限公司Na2CO3分析纯成都市苌钲化玻有限公司NaHCO3分析纯成都市苌钲化玻有限公司 泡沫体系CXF30%自制2.实验方法评价泡沫性能的方法很多，有压气气流法、Ross-Miles法和Waring Blender法等。由于Waring Blender法是一种评价起泡剂性能较为方便的方法，它所用药品少，试验周期短，使用条件不受限制，并能较准确地反映出起泡能力和泡沫的稳定性，故本实验室研究主要采用Waring Blender法对起泡剂的泡沫性能进行初步评价。实验时，在量杯中加人100mL一定质量分数的起泡剂溶液后，高速搅拌60s，立即关闭开关，读取泡沫体积V0(起泡能力)，然后记录从泡沫中析出50mL液体所需的时间t1/2（稳定性），并且测定泡沫衰减一半时的时间，定义为泡沫半衰期。2.1泡沫体系用量筛选实验在80、含油量30%下进行，分别研究不同泡沫体系CXF用量（0.1%、0.2%、0.3%、.、1.0%）在稠油下的起泡性能，分别测定其起泡体积、析液半衰期及泡沫半衰期。不同泡沫体系用量对泡沫体系的抗油性影响如表1-5所示。 表1-5不同泡沫体系CXF用量在稠油下的起泡性能起泡剂含量起泡体积，mL析液半衰期，min泡沫半衰期，min0.1%45005.5211.450.2%46008.2718.700.3%48010.6828.130.4%50011.3539.430.5%52012.4752.800.6%51013.3766.270.7%50014.3561.530.8%49015.4855.680.9%48015.9250.871.0%49016.4341.08由图 可得，随着泡沫体系用量的不断增加，起泡体积先缓慢增加再在很小的范围内波动；析液半衰期则以很小的幅度增加，表现得比较稳定，而泡沫半衰期随着用量的增加，先增加至最大值后又再减小。当泡沫体系用量较低时，泡沫体系的半衰期较小，当泡沫体系用量为0.6%时，泡沫体系的泡沫半衰期达到最大值，为66.27min，当泡沫体系用量继续增加时，泡沫半衰期开始下降。这主要是因为泡沫剂溶液浓度较低时，表面吸附量小，泡沫表面张力较高，泡沫液膜强度较低。随着表面活性剂浓度的增加，表面吸附量随之增大，表面张力进一步降低，泡沫稳定性增强，形成泡沫能力随之增大。当浓度达到临界胶束浓度后，泡沫剂溶液起泡性不再增加。一方面是由于达到临界胶束浓度后，泡沫发泡过程和破灭过程达到平衡，溶液泡沫性能变化不大。另一方面，临界胶束浓度后，溶液表面张力不再变根据实验分析结果，由于泡沫半衰期曲线的对称性，为了降低泡沫体系的堵油效果，泡沫体系用量应低于0.5%，且0.5%之后增加的幅度不是很大，所以选择了0.4%的泡沫体系来做后续实验。2.2不同稠油对泡沫体系起泡性能的影响为了研究稠油粘度对该泡沫体系的影响，本实验采用四种不同来源稠油，分别以上述方式测定泡泡沫体系CXF用量为0.4%、稠油含量为30%时，泡沫的析液半衰期、泡沫半衰期及起泡体积，实验在80下进行。稠油性质及实验结果见表1-6。表1-6不同稠油对起泡体系起泡性能的影响原油种类粘度(80)/mPa.sSARA组分，%起泡体积，mL析液半衰期，min泡沫半衰期，min饱和分芳香分胶质沥青质鲁克沁稠油50033.3824.3337.994.3146013.3945.72埕北稠油30037.5314.2846.721.4749012.8241.62NB35-211554.7013.2131.430.6650011.5737.91扶余稠油1669.6326.393.350.6352010.3425.0787238014.6752.362.3不同馏分对起泡性能的影响2.3.1小于 200原油馏分对泡沫性能的影响用模拟地层水配制的起泡体系CXF（0.4%），按占起泡剂比例为0、5%、10%、15%、20%、25%、30%加入小于 200原油馏分，80下测其泡沫性能。实验结果见表1-7。表1-7小于200原油馏分对体系起泡性能的影响低于200馏分含量，%起泡体积，mL析液半衰期，min泡沫半衰期，min046011.3238.6452807.4914.17102505.3110.68152304.659.83202203.878.36252003.167.91302102.747.24由图 可得，低于200馏分对发泡体系的发泡能力和泡沫稳定性影响很大，发泡体系与低于200馏分接触后发泡体积丶析液半衰期和泡沫半衰期急剧下降，当馏分占泡沫剂含量15%时，发泡体积仅为原来的1/2，析液半衰期下降为原来的3/8,泡沫半衰期下降至原来的1/4。当存在200馏分时，200馏分的含量对起泡体积和半衰期影响较小，随着含量增大起泡体积和半衰期减小的速度越来越慢。200以下馏分主要是汽油等轻馏分，分子结构以短链的烷烃、环烷烃、不饱和烯烃等小分子有机化合物为主，这些馏分亲油性较强，容易吸附泡沫剂分子，迅速使表面活性剂表面活性分子数减少，从而使泡沫性能下降。2.3.2 200380原油馏分对泡沫性能的影响用模拟地层水配制起泡体系CXF（0.4%），按占起泡剂比例为0、5%、10%、15%、20%、25%、30%加入200-380馏分，80下搅拌法测其泡沫性能。实验结果见表1-8。表1-8 200380原油馏分对泡沫体系起泡性能的影响200380馏分含量，%起泡体积，mL析液半衰期，min泡沫半衰期，min046011.3238.6454108.2720.25103806.5613.47152505.3312.06202304.2910.37252203.449.58302103.729.46 由图 可得，随着200-360馏分含量的增加，起泡体积丶析液半衰期和泡沫半衰期都呈现下降趋势，而且下降速度放缓，到达20%时，泡沫性能变化趋于稳定。下降趋势总得来说没有像加入低于200馏分那么剧烈。由于200-360为原油的中间馏分，以C11-C20的正丶异构烷烃及单环环烷烃丶芳香烃为主，这会与组成泡沫剂的表面活性剂分子发生相互作用，使得表面活性剂失活，导致泡沫性能下降。2.4 稠油四组分对起泡性能的影响2.4.1 饱和分对起泡性能的影响 用模拟地层水配制的起泡体系CXF（0.4%），按比例为0、5%、10%、15%、20%、25%、30%加入分离出来的饱和分，在80条件下用搅拌法测定其泡沫性能。实验结果见表1-9。 表1-8 饱和分对泡沫体系起泡性能的影响饱和分含量，%起泡体积，mL析液半衰期，min泡沫半衰期，min050011.3539.435500 6.8927.7910490 5.76 24.19154805.8222.75204504.5221.48254403.7820.77304303.2619.23 饱和分含量较低时，对泡沫体系的发泡能力影响不大，但对泡沫的稳定性影响较大。随着饱和分的加量增加，泡沫剂发泡体积降低趋势并不明显。但是析液半衰期和泡沫半衰期在10%之前下降得比较明显，10%之后下降得不是很明显，基本上保持稳定。出现这种现象的原因是饱和分通过其分子间的作用力与泡沫剂结合，使泡沫表面活性下降，而对发泡性能的影响不大。 2.4.2 芳香分对起泡性能的影响 用模拟地层水配制的起泡体系CXF（0.4%），按比例为0、5%、10%、15%、20%、25%、30%加入分离出来的芳香分，在80条件下用搅拌法测定其泡沫性能。实验结果见表1-10。表1-10 芳香分对泡沫体系起泡性能的影响芳香分含量，%起泡体积，mL析液半衰期，min泡沫半衰期，min050011.3539.4355008.0630.73105006.38 26.57154805.7325.15204904.6227.38254703.9426.16304603.2824.42 芳香分使泡沫剂发泡体积下降，加量增加降低趋势并不是很明显，稳定性下降得比较明显。在芳香分含量15%之前，发泡体积基本上不变。析液半衰期和泡沫半衰期在10%之前下降趋势很大，析液半衰期在10%之后下降缓慢，泡沫半衰期在10%之后在一定范围内波动。芳香分对稠油稳定性影响的作用是通过其分子间的作用力与泡沫剂结合，使得泡沫表面活性降低，对发泡体积基本上没多大影响。2.4.3 胶质对起泡性能的影响 用模拟地层水配制的起泡体系CXF（0.4%），按比例为0、5%、10%、15%、20%、25%、30%加入分离出来的胶质，在80条件下用搅拌法测定其泡沫性能。实验结果见表1-11。表1-11 胶质对泡沫体系起泡性能的影响胶质含量，%起泡体积，mL析液半衰期，min泡沫半衰期，min050011.3539.4354908.2830.89104706.7323.23154305.7221.67203805.2220.15253704.8319.84303504.1918.28 胶质可降低发泡剂的发泡性能，含量低时降低不明显，加量超过10%时发泡体积迅速下降；胶质使泡沫稳定性下降。加量越大，发泡性和稳定性越差。析液半衰期和泡沫半衰期均保持下降得趋势。原因是原油胶质分子间存在电荷转移作用丶偶极间作用力及氢键作用力而容易使泡沫剂分子吸附于其分子表面，降低泡沫剂的表面活性，使其发泡性能和稳定性下降。 2.4.3 沥青质对起泡性能的影响 用模拟地层水配制的起泡体系CXF（0.4%），按比例为0、5%、10%、15%、20%、25%、30%加入分离出来的沥青质，在80条件下用搅拌法测定其泡沫性能。实验结果见表1-12。表1-12 沥青质对泡沫体系起泡性能的影响沥青质含量，%起泡体积，m