CN102749419A - 一种高温高压条件下起泡剂起泡性能评价装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高温高压条件下起泡剂起泡性能评价装置及方法。其技术方案是：取一定量的起泡剂溶液，从容器底部进气口充入气体，采用气流法产生泡沫，充入设定气量后停止充气，记录泡沫体积，表征起泡剂的起泡能力，同时开始计时，泡沫析出起泡剂溶液一半液体的时间为泡沫的半衰期，表征泡沫的稳定性；重复按设定流量持续充入气体，持续产生泡沫，使泡沫经回压阀流出，在出口用量筒计量泡沫携带出液体的量，充入气体总量达到设定量后，停止充气，计量出口泡沫携带出液体的量，表征泡沫的携液能力；有益效果是：以气流法产生泡沫，控制气体流速和气量，可以在高温高压条件下对起泡剂的起泡能力、稳定性和携液能力进行评价。
Description
技术领域
本发明涉及石油与天然气开采领域，特别涉及一种高温高压条件下起泡剂起泡性能评价装置及方法。
背景技术
泡沫流体广泛应用于石油与天然气开采过程中，起泡剂的筛选及评价是其应用的基础。目前起泡剂评价常用的方法有4种：（1）Ross-Miles法或改进的Ross-Miles法，其所用的仪器称为Ross-Miles仪或者罗氏泡沫仪，此方法为测定表面活性剂发泡性能的国家标准推荐方法，标准代号为GB/T 13173.6-1991。其原理是通过表面活性剂溶液在一定高度向下流动产生的冲击力起泡，其优点是操作简单，可以较好地评价起泡剂的发泡能力，但是不能准确地反映出泡沫的稳定性。（2）Waring Blender法，是美、日等国使用最多的一种方法，近年来我们国家采用也较多，该法所用仪器是一台高速搅拌器。实验时，在量杯中加入100ml一定浓度的发泡剂溶液，高速（>1000r/min）搅拌一定时间后，关闭开关，马上读取泡沫体积，表示发泡剂的发泡能力。然后纪录从泡沫中析出50mL液体或泡沫高度下降一半所需的时间，作为泡沫的半衰期，反映其稳定性。该方法所用的药品少，实验周期短，使用条件受限制较少，可作为标准评价方法之一，现行的石油行业标准“钻井液用发泡剂评价程序”即采用该方法，标准代号SY/T 5350-2009。（3）气流法，是石油与天然气行业评价排水采气用起泡剂携液能力的标准推荐方法，见石油行业标准SY/T6465-2000第7.2章，其原理是在一个长圆筒形容器中通过气流流动搅拌产生泡沫，能够较好的评价起泡剂的起泡能力和携液能力。（4）阻力因子法，其原理是通过岩心驱替实验测定泡沫渗流的阻力因子和残余阻力因子，能够较好的反应起泡剂在多孔介质中的综合性能，但不能得出起泡剂的起泡能力、稳定性等参数，且实验过程复杂，不易操作，重复性也不是很好。
在石油与天然气开发应用中，泡沫的流动主要包括管流和地层渗流两种形式，且很多是在高温高压条件下的应用。上述4种方法是石油和天然气开发过程中起泡剂的常用评价方法，其中前3种都是在常压条件下进行评价，第4种看可以在高温高压条件下进行，但其评价结果仅对泡沫地层中渗流有指导意义，对于泡沫在管道及井筒中的应用指导意义不大，比如泡沫排水采气，需要评价起泡剂在高温高压条件下的起泡能力、稳定性和携液能力，目前的评价方法无法满足要求。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种高温高压条件下起泡剂起泡性能评价装置及方法。
一种高温高压条件下起泡剂起泡性能评价装置，主体为一个长圆筒型带观察窗可控温的高温高压容器，高温高压容器的上部出口安装出口双阀门，出口双阀门的一个出口连接回压阀，出口双阀门的另一个出口连接高压气瓶；高温高压容器的底部设有多个进气孔，进气孔通过进气口阀门、气体质量流量计和进口双阀门，再与高压气瓶连接，通过气体质量流量计测量进入高温高压容器内的气体流量，采用气流法产生泡沫，并可记录泡沫体积以及泡沫携带出液体的体积。
上述的高温高压容器的外侧设有加热套，观察窗旁边标有容积刻度；出口双阀门上安装压力表，用来测量容器内压力。
一种高温高压条件下起泡剂起泡性能评价方法，包括以下方法：
（1）取一定量的起泡剂溶液，控制高温高压容器温度到实验温度，控制回压阀到实验压力，用实验气体从容器上部给容器增压到实验压力；
（2）从容器底部进气口充入气体，并控制气体流量到设计流量，采用气流法产生泡沫，充入设定气量后停止充气，记录泡沫体积，表征起泡剂的起泡能力，同时开始计时，泡沫析出起泡剂溶液一半液体的时间为泡沫的半衰期，表征泡沫的稳定性；
（3）重复第（1）步，按设定流量持续充入气体，持续产生泡沫，使泡沫经回压阀流出，在出口用量筒计量泡沫携带出液体的量，充入气体总量达到设定量后，停止充气，计量出口泡沫携带出液体的量，表征泡沫的携液能力；
上述的高温高压容器为一个带观察窗的长圆筒型容器，底部的进口通过进口双阀门与高压气瓶连接，底部的进口与进口双阀门之间设有气体质量流量计；高温高压容器的顶部出口通过出口双阀门的一路与回压阀连接，双阀门的另一路直接通过进口双阀门与高压气瓶连接。
本发明的有益效果是：通过本发明的装置和方法，以气流法产生泡沫，控制气体流速和气量，可以在高温高压条件下对起泡剂的起泡能力、稳定性和携液能力进行评价；对于泡沫在管道及井筒中的应用指导意义重大。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
上图中：1—高压气瓶，2—进口双阀门，3—气体质量流量计，4—进气口阀门，5—观察窗，6—高温高压容器，7—加热套，8—泡沫液面，9—出口双阀门，10—压力表，11—回压阀，12—量筒。
具体实施方式
结合附图1，对本发明作进一步的描述：
本发明提出的一种高温高压条件下起泡剂起泡性能评价装置，主体为一个长圆筒型带观察窗5可控温的高温高压容器6，观察窗5旁边标有容积刻度，高温高压容器6的外侧设有加热套7；高温高压容器6的上部出口安装出口双阀门9，出口双阀门9的一个出口连接回压阀11，出口双阀门9的另一个出口连接高压气瓶1；高温高压容器6的底部设有3~10个进气孔，进气孔通过进气口阀门4、气体质量流量计3和进口双阀门2，再与高压气瓶1连接，通过气体质量流量计3测量进入高温高压容器内的气体流量，采用气流法产生泡沫，并可记录泡沫体积以及泡沫携带出液体的体积。
本发明提出的一种高温高压条件下起泡剂起泡性能评价方法，具体参照如下实施例：
实施例1：如图1所示，取100mL质量浓度0.5%的现有市售的十二烷基硫酸钠起泡剂溶液加入高温高压容器6中，通过加热套7控制温度到实验温度90℃，控制回压阀11到实验压力8MPa，打开容器顶部出口双阀门7和双阀门2中与高压气瓶1相连的阀门，给高温高压容器6增压到实验压力8MPa，关闭出口双阀门7和双阀门2中与高压气瓶1相连的阀门；打开出口双阀门7中与回压阀11相连的阀门，设定气体质量流量计3到设计流量200mL/s，然后打开容器底部进气口阀门4充入气体，采用气流法产生泡沫，充入1000 mL气体后关闭进气口阀门4停止充气，记录泡沫液面8为650mL，该参数为起泡剂的起泡体积，表征起泡剂的起泡能力；同时开始计时，当泡沫析出50mL（即起泡剂溶液体积的一半）液体时，时间为12.6min，该时间为泡沫的半衰期，表征起泡剂形成泡沫的稳定性。
实施例2：如图1所示，取100mL质量浓度0.5%的现有市售的十二烷基硫酸钠起泡剂溶液加入高温高压容器6中，通过加热套7控制温度到实验温度70℃，控制回压阀11到实验压力6MPa，打开容器顶部出口双阀门7和双阀门2中与高压气瓶1相连的阀门，给高温高压容器6增压到实验压力6MPa，关闭出口双阀门7和双阀门2中与高压气瓶1相连的阀门；打开出口双阀门7中与回压阀11相连的阀门，设定气体质量流量计3到设计流量300mL/s，然后打开容器底部进气口阀门4充入气体，采用气流法产生泡沫，充入1800 mL气体后关闭进气口阀门4停止充气，此时，泡沫已充满高温高压容器6，并经回压阀进入量筒12中，向量筒12中倒入5mL煤油并摇晃（倒入煤油用于消除泡沫），记录起泡剂溶液体积（5mL煤油体积不计在内）为10.3mL，该体积为泡沫携带出液体的量，表征起泡剂形成的泡沫的携液能力。
Claims (3)
1.一种高温高压条件下起泡剂起泡性能评价装置，其特征是：主体为一个长圆筒型带观察窗（5）可控温的高温高压容器（6），高温高压容器（6）的上部出口安装出口双阀门（9），出口双阀门（9）的一个出口连接回压阀（11），出口双阀门（9）的另一个出口连接高压气瓶（1）；高温高压容器（6）的底部设有多个进气孔，进气孔通过进气口阀门（4）、气体质量流量计（3）和进口双阀门（2），再与高压气瓶（1）连接，通过气体质量流量计（3）测量进入高温高压容器内的气体流量，采用气流法产生泡沫，并可记录泡沫体积以及泡沫携带出液体的体积。
2.根据权利要求1所述的高温高压条件下起泡剂起泡性能评价装置，其特征是：高温高压容器（6）的外侧设有加热套（7），观察窗（5）旁边标有容积刻度。
3.一种高温高压条件下起泡剂起泡性能评价方法，其特征是包括以下方法：
（1）取一定量的起泡剂溶液，控制高温高压容器温度到实验温度，控制回压阀到实验压力，用实验气体从容器上部给容器增压到实验压力；
（2）从容器底部进气口充入气体，并控制气体流量到设计流量，采用气流法产生泡沫，充入设定气量后停止充气，记录泡沫体积，表征起泡剂的起泡能力，同时开始计时，泡沫析出起泡剂溶液一半液体的时间为泡沫的半衰期，表征泡沫的稳定性；
（3）重复第（1）步，按设定流量持续充入气体，持续产生泡沫，使泡沫经回压阀流出，在出口用量筒计量泡沫携带出液体的量，充入气体总量达到设定量后，停止充气，计量出口泡沫携带出液体的量，表征泡沫的携液能力；
上述的高温高压容器为一个带观察窗（5）的长圆筒型容器，底部的进口通过进口双阀门（2）与高压气瓶（1）连接，底部的进口与进口双阀门（2）之间设有气体质量流量计（3）；高温高压容器的顶部出口通过出口双阀门（9）的一路与回压阀（11）连接，双阀门（9）的另一路直接通过进口双阀门（2）与高压气瓶（1）连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20121024 |