CN109517592A - 一种油气田用超高特征值三相烟道气泡沫及其制备方法 - Google Patents

一种油气田用超高特征值三相烟道气泡沫及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109517592A
CN109517592A CN201811375287.0A CN201811375287A CN109517592A CN 109517592 A CN109517592 A CN 109517592A CN 201811375287 A CN201811375287 A CN 201811375287A CN 109517592 A CN109517592 A CN 109517592A
Authority
CN
China
Prior art keywords
foam
phase
flue gas
characteristic value
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811375287.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109517592B (zh
Inventor
吕其超
邵温琪
张娟
董朝霞
林梅钦
杨子浩
刘洋
郑嵘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Petroleum Beijing
Original Assignee
China University of Petroleum Beijing
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Petroleum Beijing filed Critical China University of Petroleum Beijing
Priority to CN201811375287.0A priority Critical patent/CN109517592B/zh
Publication of CN109517592A publication Critical patent/CN109517592A/zh
Priority to US16/687,615 priority patent/US10793763B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN109517592B publication Critical patent/CN109517592B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02—Well-drilling compositions
    • C09K8/38—Gaseous or foamed well-drilling compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/62—Compositions for forming crevices or fractures
    • C09K8/70—Compositions for forming crevices or fractures characterised by their form or by the form of their components, e.g. foams
    • C09K8/703—Foams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/50—Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls
    • C09K8/504—Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/506—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/50—Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls
    • C09K8/516—Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls characterised by their form or by the form of their components, e.g. encapsulated material
    • C09K8/518—Foams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/52—Compositions for preventing, limiting or eliminating depositions, e.g. for cleaning
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/58—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/58—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
    • C09K8/594—Compositions used in combination with injected gas, e.g. CO2 orcarbonated gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/602—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation containing surfactants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/62—Compositions for forming crevices or fractures
    • C09K8/66—Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/68—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/92—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation characterised by their form or by the form of their components, e.g. encapsulated material
    • C09K8/94—Foams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2208/00—Aspects relating to compositions of drilling or well treatment fluids
    • C09K2208/10—Nanoparticle-containing well treatment fluids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)

Abstract

本发明公开了一种油气田用超高特征值三相烟道气泡沫及其制备方法。所述三相烟道气泡沫，由气相、液相和固相制成；气相为燃煤电厂产生的烟道气；液相为表面活性剂、pH值调剂和无机盐的水溶液；固相为粉煤灰和纳米二氧化硅的复合物；泡沫特征值为90％～99％。本发明超高特征值三相烟道气泡沫所使用的固相稳泡剂为粉煤灰颗粒与纳米二氧化硅颗粒的复配体系，不仅成本较低，而且可以在泡沫液膜上形成稳固的固相颗粒吸附层，大幅减弱泡沫的液膜破裂、气体扩散和气泡聚并等不稳定特征，有效提高泡沫的稳定性。本发明超高特征值三相烟道气泡沫体系可适应230℃高温，且其稳定性随压力升高而增强，具有良好的耐温性和耐压性，可适用于高温高压油气层的开发作业。

Description

一种油气田用超高特征值三相烟道气泡沫及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种油气田用超高特征值三相烟道气泡沫及其制备方法，属于油气田开发工程技术领域。
背景技术
泡沫是一种被国内外油气田开发工业广泛使用的作业流体，由于其具备独特的气液混合结构、复杂的液膜形态、可变的物性特征，在石油工程中发挥着不可替代的作用，并被评为高效智能流体。目前，泡沫几乎被应用到了油气开发的全过程中，在钻完井工程中，泡沫钻井液、泡沫完井液、泡沫压裂液已被成功应用；在采油工程中，各类氮气及二氧化碳泡沫被应用于调剖、堵水、驱油、酸化等作业，并不断被证明其在提高采收率过程中的独特作用；此外，泡沫也在冲砂、洗井、排液、诱喷等多种修井工艺中也发挥着突出优势。
随着我国经济快速发展，油气能源消耗日益增长，油气开发工业面临更大的挑战，特别是针对现阶段东部各大老油田已进入减产的特殊时期，中西部油田大规模开发持续加大，地面上荒漠、戈壁、高原环境面临极度缺水、高材料成本、生态脆弱等问题，地下深井和超深井增多，高温、超高温等苛刻油气藏环境增多，这也对各类油气开采工艺提出了更高的要求。目前，传统泡沫流体在新的油气开发形式下面临一些突出问题。首先，虽然泡沫中气体的存在一定程度降低了用水量，但泡沫的特征值较低(约为50％～80％)，即液体在泡沫中占比较高，约为20％～50％。这就意味着泡沫作业过程中仍然会消耗不少的水资源，使其在极度缺水地区的应用受到限制。例如在中国专利文件CN102766450B(申请号：201210290466.0)公开了一种煤层气氮气泡沫压裂液及其制备方法，该泡沫包括气相和液相两相，气相是氮气，液相中起泡剂是由十二烷基硫酸钠和N-(2-羟基丙基)全氟辛酰胺按质量比8～10：1组成的复配体系，稳泡剂为C16～C20烷基三甲基氯化铵，破胶剂是由过硫酸铵和亚硫酸钠按质量比1.0～2.0：1组成的氧化还原体系，液相为0.20～0.50wt％起泡剂、0.4～1.0wt％稳泡剂、0.10～0.30wt％破胶剂的水溶液，气液比为2～4：1体积比，相应泡沫质量为65％～80％，该泡沫压裂液体系具有对煤层伤害小，滤失低，摩阻小，反排迅速和携砂能力强的有点。然而，这一技术在应用过程中，平均每注入2m3气体要至少消耗1m3的水，在大规模泡沫压裂中耗水量仍然较高，难以满足缺水地区的压裂要求。此外，泡沫中气相所采用的氮气也会进一步增加泡沫的整体应用成本，有必要为泡沫体系寻求一种的低成本的内相气体作为替代品。
同时，由于泡沫在高温刻地层条件下稳定性面临更大挑战，传统发泡液中通过添加的各类有机稳泡剂如植物胶、聚丙烯酰胺、胶束来提升泡沫基液粘度进而强化泡沫稳定性，但有机强化剂的耐温性能有限，泡沫的稳定性受到强化剂有效性的制约。近年来，无机纳米材料强化泡沫技术开始应用于石油工程行业，其作为新型强化泡沫体系越来越得到人们的关注，主要因为：无机纳米颗粒具有小尺寸、高表面自由能、耐受高温等优异的性质，能吸附在液液和气液界面上，增加液膜粘弹性，达到稳定和强化泡沫性能的目的。例如在中国专利文件CN105038756B(申请号：201510398725.5)公开了一种驱油用添加亲水型纳米颗粒的二氧化碳泡沫体系及其制备方法，该泡沫有质量组分包括非离子表面活性剂0.1～0.3份，亲水型纳米颗粒1～2份，无机盐0.01～0.2份，二氧化碳0.2～0.8份，水100份。经过亲水纳米颗粒强化的二氧化碳泡沫相比仅含有普通表面活性剂的二氧化碳泡沫具有更强的耐温耐盐能力。然而，目前纳米颗粒作为泡沫强化剂的应用成本依然较高，特别是纳米颗粒表面的亲疏水改性修饰进一步提高的纳米颗粒的应用成本。此外，当发泡液中强化剂添加浓度保持恒定时，泡沫特征值越低，泡沫中液相含量就越高，所使用的强化剂总量越大，泡沫的使用成本也越高。因此，在保证泡沫稳定性和其他作业性能的基础上，升高泡沫特征值是降低泡沫应用成本的有效手段。
发明内容
本发明的目的是提供一种油气田用超高特征值三相烟道气泡沫及其制备方法，所制备的三相烟道气泡沫的泡沫特征值为90％～99％，具有高的泡沫特征值。
本发明所述的泡沫特征值，指的是泡沫中气相体积占泡沫总体积的百分比。
本发明所提供的油气田用三相烟道气泡沫，由气相、液相和固相制成；
所述气相为燃煤电厂产生的烟道气；
所述液相为表面活性剂、pH值调剂和无机盐的水溶液；
所述固相为粉煤灰和纳米二氧化硅的复合物；
所述油气田用三相烟道气泡沫的泡沫特征值为90％～99％，具有高的泡沫特征值。
上述的油气田用三相烟道气泡沫中，所述烟道气经过脱硫、脱硝和脱氧处理；
所述烟道气中氮气和二氧化碳的总体积分数≥90％。
上述的油气田用三相烟道气泡沫中，所述表面活性剂为α-烯烃磺酸钠与十二烷基苯磺酸钠的复合物；
所述α-烯烃磺酸钠与所述十二烷基苯磺酸钠的质量比为1：4～5；
所述α-烯烃磺酸钠的碳原子数为14～18。
上述的油气田用三相烟道气泡沫中，所述pH调节剂为碳酸氢钠、碳酸钠或碳酸钾；所述无机盐为氯化钾，主要用于防止地层中的粘土膨胀。
上述的油气田用三相烟道气泡沫中，所述液相的质量百分比组成如下：
上述的油气田用三相烟道气泡沫中，所述油气田用三相烟道气泡沫中，所述固相与所述表面活性剂的浓度比为1.5～1.75：1，具体可为1.5：1。
由于过高的表面活性剂浓度会与固相在泡沫气液界面上产生竞争吸附，致使泡沫稳定性较差，而过低的表面活性剂浓度则无法起到良好的发泡效果。本发明设计的浓度比例下，表面活性剂既可以起到良好的发泡效果，同时表面活性剂也可以提升固相在泡沫气液界面上的吸附稳定性。
上述的油气田用三相烟道气泡沫中，所述粉煤灰由燃煤火电厂静电捕集得到。
上述的油气田用三相烟道气泡沫中，所述粉煤灰呈球形，平均粒径≤15μm，其中石英(SiO2)、莫来石(Al6Si2O13)、氧化铁(Fe2O3)三种物质总共所占质量比例≥80wt％；
所述纳米二氧化硅颗粒的粒径为8～30nm，比表面积为100～300m2/g；
所述纳米二氧化硅颗粒表面对水的润湿角为30°～65°，可以较为良好的分散在自来水和地下水中。
所述粉煤灰与所述纳米二氧化硅颗粒的质量比为8～9：1，如8.5：1，该比值下，粉煤灰颗粒可以替代纳米二氧化硅颗粒起到稳定泡沫作用，同时大幅降低纳米二氧化硅颗粒的使用量，减少应用成本。此外，固相中少量的纳米二氧化硅颗粒也可以加强粉煤灰颗粒稳泡效果，两者在泡沫气液界面上形成更为稳定的固相颗粒吸附层，减弱泡沫的液膜破裂、气体扩散和气泡聚并等不稳定特征，有效提高泡沫的稳定性。
本发明进一步提供了所述油气田用三相烟道气泡沫的制备方法，包括如下步骤：
1)取部分量的所述表面活性配制水溶液，得到表面活性剂水溶液；
2)将所述固相加入至所述表面活性剂水溶液中，充分搅拌使所述固相均匀分散，得到第一混合液；
3)将剩余量的所述表面活性剂加入至所述第一混合液中，缓慢搅拌至所述表面活性剂完全溶解，得到第二混合液；
4)将所述pH值调节剂和所述无机盐加入至所述第二混合液中，缓慢搅拌至所述pH调节剂和所述无机盐完全溶解，得到第三混合液；
5)将所述烟道气和所述第三混合液同时注入至泡沫发生器中，经混合后即得到所述油气田用三相烟道气泡沫；
所述烟道气的注入速度不低于所述第三混合液的注入速度的9倍，即单位时间内所述烟道气的注入量不低于所述第三混合液的注入量的9倍。
上述的制备方法中，步骤1)中，具体可取1/4～1/2的所述表面活性剂，如1/3。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明制备的超高特征值三相烟道气泡沫体系中含水量极少，且配置过程中耗水量也极低，适合在缺水地区的油气田开发中使用；
(2)本发明制备的高特征值三相烟道气泡沫同时兼容使用了烟道气和粉煤灰两种工业排放物作为原材料，变废为宝，不仅有利于减少大气环境工业污染源，而且降低了油气田用泡沫流体的作业成本。
(3)本发明制备的超高特征值三相烟道气泡沫具有配置工艺简单、粘度高等特点，可适用于压裂、驱油、调剖、排液、冲砂、洗井等多种油气田开发作业。
(4)本发明制备的超高特征值三相烟道气泡沫所使用的固相稳泡剂为粉煤灰颗粒与纳米二氧化硅颗粒的复配体系，不仅成本较低，而且可以在泡沫液膜上形成稳固的固相颗粒吸附层，大幅减弱泡沫的液膜破裂、气体扩散和气泡聚并等不稳定特征，有效提高泡沫的稳定性。
(5)本发明制备的超高特征值三相烟道气泡沫体系可适应230℃高温，且其稳定性随压力升高而增强，具有良好的耐温性和耐压性，可适用于高温高压油气层的开发作业。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、油气田用超高特征值三相烟道气泡沫
原料为气相、液相和固相，具体成分如下：
气相为燃煤电厂产生的烟道气，已经过脱硫、脱硝和脱氧工艺，烟道气中氮气和二氧化碳的总体积分数≈93％。
固相中粉煤灰粒径最大为46μm，平均粒径1.3μm，SiO2占比为63wt％，Al6Si2O13占比为26wt％，Fe2O3占比为6wt％，粉煤灰颗粒对蒸馏水润湿角为57°；固相中纳米二氧化硅平均粒径约为15nm，比表面积160m2/g，纳米二氧化硅颗粒对蒸馏水润湿角为63°，粉煤灰与纳米二氧化硅颗粒的质量比为8.5：1。
液相的质量百分比组成如下：0.4wt％的表面活性剂，0.025wt％的NaHCO3，0.5wt％的KCl，余量为水，其中表面活性剂为α-烯烃磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠按质量比1：4组成的复配体系，其中α-烯烃磺酸钠中碳原子数为14～18。
按照下述方法进行制备：
将1/3预设百分比的表面活性剂和水混合，搅拌至表面活性剂完全溶解，配置成表面活性剂溶液；将质量分数0.6wt％的固相(形成的泡沫中，固相与表面活性剂的浓度比为1.5：1)加入表面活性剂溶液中，充分搅拌直至，固相颗粒均匀分散，制成第一混合液；将2/3预设百分比的表面活性剂加入第一混合液，缓慢搅拌至表面活性剂完全溶解，制成第二混合液；将预设百分比的NaHCO3和KCl加入第二混合液，缓慢搅拌至NaHCO3和KCl完全溶解，制成第三混合液；将燃煤电厂烟道气和第三混合液同时注入泡沫发生器中，其中燃煤电厂烟道气的注入速度应控制为第三混合液注入速度的9倍，在常温常压下经过泡沫发生器充分混合后制成超高特征值三相烟道气泡沫，泡沫特征值为90％。
泡沫制成完成后注入可视化裂缝模型中，静止泡沫流动，观测并记录泡沫粒径的随时间的变化，具体观测方法参照中南大学学报(自然科学版)2017年第48卷第9期中《泡沫在裂缝中流动特征的物理模拟》一文中实验方法。所形成的泡沫致密均匀，静止5分钟、15分钟、60分钟所观测到的平均泡沫粒径分别为52μm、61μm、96μm，泡沫中含水量仅约为10％，液膜薄而稳定，气泡之间聚并速度慢，泡沫表现出良好的稳定性。
泡沫制备完成后注入安东帕MCR302流变仪的同轴圆筒测试单元中，在转子剪切速率170s-1，温度为常温，压力为常压下，泡沫的初始时刻表观粘度约为85mPa.s，60分钟时泡沫的表观粘度约为52mPa.s。在相同条件下所述第三混合液(即泡沫发泡液)的表观粘度粘度稳定在2.6mPa.s，泡沫相对于第三混合液的粘度大幅提升。
泡沫制备完成后在10MPa的回压下注入安东帕MCR302流变仪的同轴圆筒测试单元中，在转子剪切速率170s-1，温度为常温下，泡沫的初始时刻表观粘度约为96mPa.s，60分钟时的表观粘度约为87mPa.s。高压下泡沫相对于常压下泡沫的粘度更高，稳定时间更长，泡沫表现出了良好的耐压性。
泡沫制备完成后在10MPa的回压下注入安东帕MCR302流变仪的同轴圆筒测试单元中，在转子剪切速率170s-1，温度为230℃时泡沫的初始时刻表观粘度约为62mPa.s，60分钟时泡沫的表观粘度约为30mPa.s，泡沫特征值为90％的泡沫体系在230℃高温条件仍然可以存在并表现出一定的粘度，泡沫表现出了良好的耐温性。
实施例2、油气田用超高特征值三相烟道气泡沫
原料为气相、液相和固相，具体成分如下：
气相为燃煤电厂产生的烟道气，已经过脱硫、脱硝和脱氧工艺，烟道气中氮气和二氧化碳的总体积分数≈93％。
固相中粉煤灰粒径最大为13μm，平均粒径0.5μm，SiO2占比为71wt％，Al6Si2O13占比为18wt％，Fe2O3占比为3％，粉煤灰颗粒对蒸馏水润湿角为54°；固相中纳米二氧化硅平均粒径约为15nm，比表面积160m2/g，纳米二氧化硅颗粒对蒸馏水润湿角为63°。—粉煤灰与纳米二氧化硅颗粒的质量比为8.5：1。
液相的质量百分比组成如下：0.4wt％的表面活性剂，0.025wt％的NaHCO3，0.5wt％的KCl，余量为水，其中表面活性剂为α-烯烃磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠按质量比1：4组成的复配体系，其中α-烯烃磺酸钠中碳原子数为14～18。
按照下述方法进行制备：
将1/3预设百分比的表面活性剂和所述水混合，搅拌至表面活性剂完全溶解，配置成表面活性剂溶液；将质量分数0.6wt％的固相(形成的泡沫中，固相与表面活性剂的浓度比为1.5：1)加入表面活性剂溶液中，充分搅拌直至，固相颗粒均匀分散，制成第一混合液；将2/3预设百分比的表面活性剂加入第一混合液，缓慢搅拌至表面活性剂完全溶解，制成第二混合液；将预设百分比的NaHCO3和KCl加入第二混合液，缓慢搅拌至NaHCO3和KCl完全溶解，制成第三混合液；将燃煤电厂烟道气和第三混合液同时注入泡沫发生器中，其中燃煤电厂烟道气的注入速度应控制为第三混合液注入速度的12倍，在温度95℃和常压下经过泡沫发生器充分混合后制成超高特征值三相烟道气泡沫，泡沫特征值为90％。
泡沫制备完成后注入可视化裂缝模型中，静止泡沫流动，观测并记录泡沫粒径的随时间的变化，具体观测方法参照中南大学学报(自然科学版)2017年第48卷第9期中《泡沫在裂缝中流动特征的物理模拟》一文中实验方法。所形成的泡沫致密均匀，静止5分钟、15分钟、60分钟所观测到的平均泡沫粒径分别为47μm、64μm、118μm，泡沫中含水量仅约为7.7％，泡沫液膜薄而稳定，气泡之间聚并速度慢，泡沫表现出良好的耐温稳定性。
泡沫制备完成后注入安东帕MCR302流变仪的同轴圆筒测试单元中，在转子剪切速率170s-1，温度为常温，压力为常压下，泡沫的初始时刻表观粘度约为76mPa.s，60分钟时泡沫的表观粘度约为49mPa.s。在相同条件下所述第三混合液(即泡沫发泡液)的表观粘度粘度稳定在2.1mPa.s，泡沫相对于第三混合液的粘度大幅提升。
泡沫制备完成后在10MPa的回压下注入安东帕MCR302流变仪的同轴圆筒测试单元中，在转子剪切速率170s-1，温度为常温下，泡沫的初始时刻表观粘度约为85mPa.s，60分钟时的表观粘度约为71mPa.s。高压下泡沫相对于常压下泡沫的粘度更高，稳定时间更长，泡沫表现出了良好的耐压性。
泡沫制备完成后在10MPa的回压下注入安东帕MCR302流变仪的同轴圆筒测试单元中，在转子剪切速率170s-1，温度为230℃时泡沫的初始时刻表观粘度约为53mPa.s，60分钟时泡沫的表观粘度约为29mPa.s，泡沫特征值为90％的泡沫体系在230℃高温条件仍然可以存在并表现出一定的粘度，泡沫表现出了良好的耐温性。

Claims (9)

1.一种油气田用超高特征值三相烟道气泡沫，由气相、液相和固相制成；
所述气相为燃煤电厂产生的烟道气；
所述液相为表面活性剂、pH值调剂和无机盐的水溶液；
所述固相为粉煤灰和纳米二氧化硅的复合物；
所述三相烟道气泡沫的泡沫特征值为90％～99％。
2.根据权利要求1所述的油气田用超高特征值三相烟道气泡沫，其特征在于：所述烟道气经过脱硫、脱硝和脱氧处理；
所述烟道气中氮气和二氧化碳的总体积分数≥90％。
3.根据权利要求1或2所述的油气田用超高特征值三相烟道气泡沫，其特征在于：所述表面活性剂为α-烯烃磺酸钠与十二烷基苯磺酸钠的复合物；
所述α-烯烃磺酸钠与所述十二烷基苯磺酸钠的质量比为1：4～5；
所述α-烯烃磺酸钠的碳原子数为14～18。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的油气田用超高特征值三相烟道气泡沫，其特征在于：所述pH调节剂为碳酸氢钠、碳酸氢钠或碳酸钾；所述无机盐为氯化钾。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的油气田用超高特征值三相烟道气泡沫，其特征在于：所述液相的质量百分比组成如下：
表面活性剂 0.1～0.5％；
pH调节剂 0.025～0.085％；
无机盐 0.5～2％；
余量的水。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的油气田用超高特征值三相烟道气泡沫，其特征在于：所述油气田用三相烟道气泡沫中，所述固相与所述表面活性剂的浓度比为1.5～1.75：1。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的油气田用超高特征值三相烟道气泡沫，其特征在于：所述粉煤灰由燃煤火电厂静电捕集得到。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的油气田用超高特征值三相烟道气泡沫，其特征在于：所述粉煤灰呈球形，平均粒径≤15μm；
所述纳米二氧化硅颗粒的粒径为8～30nm，比表面积为100～300m2/g；
所述纳米二氧化硅颗粒表面对水的润湿角为30°～65°；
所述粉煤灰与所述纳米二氧化硅颗粒的质量比为8～9：1。
9.权利要求1-8中任一项所述油气田用超高特征值三相烟道气泡沫的制备方法，包括如下步骤：
1)取部分量的所述表面活性配制水溶液，得到表面活性剂水溶液；
2)将所述固相加入至所述表面活性剂水溶液中，得到第一混合液；
3)将剩余量的所述表面活性剂加入至所述第一混合液中，得到第二混合液；
4)将所述pH值调节剂和所述无机盐加入至所述第二混合液中，得到第三混合液；
5)将所述烟道气和所述第三混合液同时注入至泡沫发生器中，经混合后即得到所述油气田用超高特征值三相烟道气泡沫；
所述烟道气的注入速度不低于所述第三混合液的注入速度的9倍。
CN201811375287.0A 2018-11-19 2018-11-19 一种油气田用超高特征值三相烟道气泡沫及其制备方法 Active CN109517592B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811375287.0A CN109517592B (zh) 2018-11-19 2018-11-19 一种油气田用超高特征值三相烟道气泡沫及其制备方法
US16/687,615 US10793763B2 (en) 2018-11-19 2019-11-18 Ultra-dry three-phase flue gas foam for oil-gas fields and preparation method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811375287.0A CN109517592B (zh) 2018-11-19 2018-11-19 一种油气田用超高特征值三相烟道气泡沫及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109517592A true CN109517592A (zh) 2019-03-26
CN109517592B CN109517592B (zh) 2019-12-10

Family

ID=65776628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811375287.0A Active CN109517592B (zh) 2018-11-19 2018-11-19 一种油气田用超高特征值三相烟道气泡沫及其制备方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10793763B2 (zh)
CN (1) CN109517592B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109943313A (zh) * 2019-04-23 2019-06-28 中国石油大学(华东) 一种超临界二氧化碳微乳液与粉煤灰颗粒复配分散体制备设备及方法
CN112048290A (zh) * 2020-10-21 2020-12-08 陕西延长石油（集团）有限责任公司 一种用于低渗油气田高矿化度地层水的酸性纳米起泡剂及其制备方法和应用
CN112226227A (zh) * 2020-11-13 2021-01-15 中国石油大学(北京) 一种油田用气凝胶颗粒-二氧化碳-水基三相泡沫体系及其应用
CN113236204A (zh) * 2021-05-17 2021-08-10 付万春 一种表活石墨烯和工业烟道气泡沫控水驱油气方法及系统
CN115011319A (zh) * 2022-06-22 2022-09-06 中国地质大学（武汉） 一种耐温耐盐驱油用三相泡沫体系及其制备方法与应用
CN115960598A (zh) * 2023-03-17 2023-04-14 中国石油大学(华东) 微纳米粉煤灰颗粒强化泡沫体系的应用方法
CN116474307A (zh) * 2023-03-24 2023-07-25 太原理工大学 采空区用高保水性三相泡沫及其制备方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112811932A (zh) * 2021-01-14 2021-05-18 武汉理工大学 一种泡沫混凝土用高稳定性泡沫及其制备方法
CN114088879B (zh) * 2021-11-16 2022-07-29 中国石油大学(北京) 一种二氧化碳水基三相泡沫内相演化与协同调堵作用测试装置及其应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130029883A1 (en) * 2011-07-29 2013-01-31 Cesi Chemical, Inc. Gas generating system for stimulation and deliquification
CN103694983A (zh) * 2014-01-06 2014-04-02 中国石油大学(华东) 一种泡沫驱油用粘土稳泡复合剂及其制备方法与应用
CN102746841B (zh) * 2012-06-29 2014-10-08 中国石油大学(华东) 一种油气田用添加纳米颗粒的复合泡沫体系及其制备方法
CN104152126A (zh) * 2014-07-24 2014-11-19 中国石油天然气股份有限公司 一种适用于油田深度调剖的泡沫调剖体系及其制备方法
CN105238380A (zh) * 2015-09-21 2016-01-13 中国石油大学(华东) 一种油气田用新型无机微细颗粒强化泡沫体系及其制备方法
CN103721625B (zh) * 2014-01-04 2016-04-06 山东大学 一种水基泡沫稳定剂、制备方法及具有超高稳定性的水基泡沫体系
CN106753307A (zh) * 2016-11-10 2017-05-31 东北石油大学 一种用于稠油油藏热采的耐温耐盐发泡剂体系及制备方法
CN107841302A (zh) * 2017-10-19 2018-03-27 中国石油大学(华东) 一种改性纳米石墨颗粒三相泡沫调驱体系及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9028607B2 (en) * 2005-02-24 2015-05-12 Wisconsin Electric Power Company Carbon dioxide sequestration in foamed controlled low strength materials
CN102766450B (zh) 2012-08-15 2014-03-26 中国石油大学(华东) 煤层气氮气泡沫压裂液及其制备方法
CN105038756B (zh) 2015-07-08 2018-04-24 中国石油大学(华东) 一种驱油用添加亲水型纳米颗粒的二氧化碳泡沫体系及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130029883A1 (en) * 2011-07-29 2013-01-31 Cesi Chemical, Inc. Gas generating system for stimulation and deliquification
CN102746841B (zh) * 2012-06-29 2014-10-08 中国石油大学(华东) 一种油气田用添加纳米颗粒的复合泡沫体系及其制备方法
CN103721625B (zh) * 2014-01-04 2016-04-06 山东大学 一种水基泡沫稳定剂、制备方法及具有超高稳定性的水基泡沫体系
CN103694983A (zh) * 2014-01-06 2014-04-02 中国石油大学(华东) 一种泡沫驱油用粘土稳泡复合剂及其制备方法与应用
CN104152126A (zh) * 2014-07-24 2014-11-19 中国石油天然气股份有限公司 一种适用于油田深度调剖的泡沫调剖体系及其制备方法
CN105238380A (zh) * 2015-09-21 2016-01-13 中国石油大学(华东) 一种油气田用新型无机微细颗粒强化泡沫体系及其制备方法
CN106753307A (zh) * 2016-11-10 2017-05-31 东北石油大学 一种用于稠油油藏热采的耐温耐盐发泡剂体系及制备方法
CN107841302A (zh) * 2017-10-19 2018-03-27 中国石油大学(华东) 一种改性纳米石墨颗粒三相泡沫调驱体系及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
秦波涛: "粉煤灰三相泡沫组成成分及形成机理研究", 《煤炭学报》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109943313A (zh) * 2019-04-23 2019-06-28 中国石油大学(华东) 一种超临界二氧化碳微乳液与粉煤灰颗粒复配分散体制备设备及方法
CN109943313B (zh) * 2019-04-23 2021-03-12 中国石油大学(华东) 一种超临界二氧化碳微乳液与粉煤灰颗粒复配分散体制备设备及方法
CN112048290A (zh) * 2020-10-21 2020-12-08 陕西延长石油（集团）有限责任公司 一种用于低渗油气田高矿化度地层水的酸性纳米起泡剂及其制备方法和应用
CN112048290B (zh) * 2020-10-21 2023-02-28 陕西延长石油（集团）有限责任公司 一种用于低渗油气田高矿化度地层水的酸性纳米起泡剂及其制备方法和应用
CN112226227A (zh) * 2020-11-13 2021-01-15 中国石油大学(北京) 一种油田用气凝胶颗粒-二氧化碳-水基三相泡沫体系及其应用
CN113236204A (zh) * 2021-05-17 2021-08-10 付万春 一种表活石墨烯和工业烟道气泡沫控水驱油气方法及系统
CN113236204B (zh) * 2021-05-17 2024-01-26 付万春 一种表活石墨烯和工业烟道气泡沫控水驱油气方法及系统
CN115011319A (zh) * 2022-06-22 2022-09-06 中国地质大学（武汉） 一种耐温耐盐驱油用三相泡沫体系及其制备方法与应用
CN115960598A (zh) * 2023-03-17 2023-04-14 中国石油大学(华东) 微纳米粉煤灰颗粒强化泡沫体系的应用方法
CN115960598B (zh) * 2023-03-17 2023-06-09 中国石油大学(华东) 微纳米粉煤灰颗粒强化泡沫体系的应用方法
CN116474307A (zh) * 2023-03-24 2023-07-25 太原理工大学 采空区用高保水性三相泡沫及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10793763B2 (en) 2020-10-06
CN109517592B (zh) 2019-12-10
US20200157406A1 (en) 2020-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109517592A (zh) 一种油气田用超高特征值三相烟道气泡沫及其制备方法
CN104927817B (zh) 一种三相自生泡沫堵水剂
CN100571855C (zh) 发泡剂及可循环微泡钻井液及钻井工艺方法
US20070044965A1 (en) Coarse-foamed fracturing fluids and associated methods
CN105238380A (zh) 一种油气田用新型无机微细颗粒强化泡沫体系及其制备方法
CN104592960B (zh) 一种钻进页岩的两性钾基聚合醇水基钻井液
CN103555304A (zh) 一种高效油基冲洗隔离液及其制备方法
CN102477287B (zh) 钻井液及其复合添加剂
CN113136193A (zh) 一种高活性纳米驱油剂及其制备方法
CN104448136A (zh) 一种油基钻井液用随钻堵漏剂的制备方法
CN108659801A (zh) 抗248℃超高温的低密度水基钻井液及其制备方法与应用
NO305238B1 (no) Br°nnsementblanding med forbedrede egenskaper og fremgangsmÕte for sementering av en underjordisk sone
CN101775273A (zh) 一种抗高温油气井固井用基液及制备方法和应用
CN109439307B (zh) 一种油气田用石墨烯铠甲强化的泡沫体系及其制备方法
CN111808596B (zh) 耐高温强化型钻完井液及其制备方法
CN110551493B (zh) 一种凝胶泡沫携带改性二硫化钼体系的制备方法
CN106085404A (zh) 一种低伤害、超低浓度瓜胶压裂液体系、制备方法及应用
CN102191022A (zh) 一种低乳化剂加量的油基钻井液
CN113684015A (zh) 一种耐高温高盐自生泡沫压裂液及其制备方法
CN112341998A (zh) 一种堵漏材料及其制备方法
CN110028944A (zh) 剪切增稠型驱油剂及其制备方法与在特低渗油藏中的应用
CN105969323A (zh) 一种页岩气水平井用高密度水基钻井液
CN113789162B (zh) 一种耐高温高强度泡沫调堵体系及其制备方法与应用
CN101089114A (zh) 含盐隔离液体系及制备方法
CN114350330A (zh) 一种高强度强吸附封堵剂及油基钻井液

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant