CN113237794B - 一种评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响的方法，包括：步骤S10、根据常规动态表面张力衰减测定方法确定泡沫体系的表面张力衰减曲线；步骤S20、根据泡沫体系的表面张力衰减曲线获得泡沫体系体相‑表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率；步骤S30、重复步骤S10‑S20，获得不同盐度下泡沫体系体相‑表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率；步骤S40、根据不同盐度下泡沫体系体相‑表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响。本发明基于表面扩张粘弹性的形成机理建立，涉及的测试技术成熟、测试仪器常见，同时拟合计算简单，因此，该方法具有可靠、准确、简便、易实施等特点。

Description

一种评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响的方法
技术领域
本发明涉及一种评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响的方法，属于油气田开发技术领域。
背景技术
高盐油藏在我国陆上广泛分布，它们普遍非均质性强，层内、层间矛盾突出，且大多已进入高含水开发阶段。泡沫驱因流度控制能力强、耐盐性好，在该类油藏开发上具有显著技术优势。盐的存在会改变泡沫的各种性质，包括其液膜扩张粘弹性。液膜扩张粘弹性会影响泡沫的排液、粗化、聚并过程，与泡沫的稳定性密切相关。因此，掌握盐度对液膜扩张粘弹性的影响，对于揭示泡沫稳定机理，改善高盐油藏泡沫驱油效果具有重要意义。
评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响的一般方案是直接测量不同盐度下的表面扩张粘弹性。表面扩张粘弹性的测量方法通常包括两大类，一类是Langmuir槽法，另一类是液滴(气泡)扩张法。Langmuir槽法通过Langmuir槽上滑障的运动来实现表面的压缩或扩张。郑最胜采用JMP2000A型界面膨胀流变仪，基于Langmuir槽法研究了不同价态盐对表面活性剂气-液界面扩张粘弹性的影响。姚瑰玮使用相同方法与仪器，研究了天然表面活性剂的气液界面扩张粘弹性质。液滴(气泡)扩张法通过周期性改变毛细管末端液滴(或气泡)的大小来实现表面的压缩或扩张，张贵成、孙乾、蒋平等使用该方法，利用DSA100界面扩张流变仪、Tracker全自动界面流变仪等研究了不同泡沫体系的表面扩张粘弹性。Langmuir槽法和液滴(气泡)扩张法能够准确测定泡沫液膜的扩张粘弹性，但它们均需使用昂贵的高精度测试仪器，且测试过程较复杂，耗时较长。
因此，亟需建立能够使用常规仪器评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响的简便方法。
发明内容
为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响的方法，根据表面扩张粘弹性的定义，其值与新生表面上表面张力梯度维持的时间正相关。表面张力梯度的维持时间受表面弛豫过程，尤其是快弛豫过程控制，而在各种影响表面张力梯度维持时间的表面弛豫过程中，体相-表面扩散交换弛豫过程最快。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响的方法，包括：
步骤S10、根据常规动态表面张力衰减测定方法确定泡沫体系的表面张力衰减曲线；
步骤S20、根据泡沫体系的表面张力衰减曲线获得泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率；
步骤S30、重复步骤S10-S20，获得不同盐度下泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率；
步骤S40、根据不同盐度下泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响。
进一步的技术方案是，所述常规动态表面张力衰减测定方法为悬滴法。
进一步的技术方案是，所述步骤S10的具体步骤为：
步骤S11、使用悬滴法表面张力测试仪从注射器中打出一滴泡沫体系形成悬挂液滴，并监测液滴表面张力；
步骤S12、待液滴表面张力达到平衡，再从注射器中快速打出泡沫体系令液滴表面积增加10-15％；从液滴表面积扩张结束的第一时刻开始记录表面张力，直至其值达到平衡；以各时刻表面张力与平衡表面张力的差值为纵坐标，时间t为横坐标作图建立泡沫体系的表面张力衰减曲线。
进一步的技术方案是，所述步骤S20的具体步骤为：
步骤S21、对泡沫体系的表面张力衰减曲线进行拟合，得到不同弛豫过程的特征频率；
步骤S22、比较泡沫体系各特征频率的大小，得到泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率。
进一步的技术方案是，所述步骤S21中的拟合方程为：
Figure BDA0003060366160000031
式中：τi为第i个弛豫过程的特征频率；Δγi为第i个弛豫过程对恢复平衡的贡献；n是弛豫过程的总数；t为时间；Δγ(t)为各时刻表面张力与平衡表面张力的差值。
进一步的技术方案是，所述步骤S30中至少获得两个不同盐度下泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响。
进一步的技术方案是，所述步骤S40中的评价标准为：
若某盐度范围内泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率递增，代表该盐度范围内泡沫液膜扩张粘弹性随盐度增大而减弱；
若某盐度范围内泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率递减，代表该盐度范围内泡沫液膜扩张粘弹性随盐度增大而增强。
本发明具有以下有益效果：本发明利用悬滴法表面张力测试仪获取泡沫体系的表面张力衰减曲线，再经过简单的指数方程拟合得到体相-表面扩散交换弛豫过程的特征频率，即可实现对泡沫液膜扩张粘弹性盐效应的评价；
该方法基于表面扩张粘弹性的形成机理建立，涉及的测试技术成熟、测试仪器常见，同时拟合计算简单，因此，该方法具有可靠、准确、简便、易实施等特点。
附图说明
图1是实施例1的不同盐度下0.2％OH的表面张力衰减曲线图；
图2是实施例1的不同盐度下0.2％OH的表面扩张粘弹性图；
图3是实施例2的不同盐度下0.2％OD的表面张力衰减曲线图；
图4是实施例2的不同盐度下0.2％OD的表面扩张粘弹性图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一种评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响的方法，包括以下步骤：
步骤S10、根据常规动态表面张力衰减测定方法确定泡沫体系的表面张力衰减曲线；
步骤S11、使用悬滴法表面张力测试仪从注射器中打出一滴9-10μl某盐度泡沫体系形成悬挂液滴，并监测液滴表面张力；
步骤S12、待液滴表面张力达到平衡，于1s内从注射器中快速打出一定体积的待测泡沫体系令液滴表面积增加10～15％；从液滴表面积扩张结束的第一时刻开始记录表面张力，直至其值达到平衡；以各时刻表面张力与平衡表面张力的差值Δγ(t)为纵坐标，时间t为横坐标作图，即得到某盐度下的表面张力衰减曲线；
步骤S20、根据泡沫体系的表面张力衰减曲线获得泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率；
步骤S21、基于以下公式所示指数方程对步骤S10获得的泡沫体系的表面张力衰减曲线进行拟合，得到不同弛豫过程的特征频率；
Figure BDA0003060366160000051
式中：τi为第i个弛豫过程的特征频率；Δγi为第i个弛豫过程对恢复平衡的贡献；n是弛豫过程的总数；t为时间；Δγ(t)为各时刻表面张力与平衡表面张力的差值；
步骤S22、比较某盐度下泡沫体系各特征频率的大小，获得泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率；
步骤S30、重复步骤S10-S20，获得不同盐度下各个泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率；
步骤S40、根据不同盐度下泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响；
若某盐度范围内泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率递增，代表该盐度范围内泡沫液膜扩张粘弹性随盐度增大而减弱；
若某盐度范围内泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率递减，代表该盐度范围内泡沫液膜扩张粘弹性随盐度增大而增强。
实施例1
本发明的一种评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响的方法，包括以下步骤：
步骤1、测定泡沫体系0.2％OH的表面张力衰减曲线：
步骤11、使用悬滴法表面张力测试仪从注射器中打出一滴9-10μl0.4mol/LNaCl盐水配制的0.2％OH溶液，并监测液滴表面张力；
步骤12、待液滴表面张力达到平衡，于1s内从注射器中打出一定体积的OH溶液令液滴表面积增加10％；从液滴表面积扩张结束的第一时刻开始记录表面张力，直至其值达到平衡；以各时刻表面张力与平衡表面张力的差值Δγ(t)为纵坐标，时间t为横坐标作图，即得到0.4mol/LNaCl下0.2％OH的表面张力衰减曲线，如图1所示：
步骤S2、根据泡沫体系的表面张力衰减曲线获得泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率；
步骤S21、基于公式(1)所示指数方程对0.4mol/LNaCl下0.2％OH的表面张力衰减曲线进行拟合，得到不同弛豫过程的特征频率；
步骤22、比较0.4mol/LNaCl下各特征频率的大小，获得泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率为5.32Hz；
步骤S3、重复步骤S10-S20，分别获得2.4mol/LNaCl和3.64mol/LNaCl下下各个泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率，其结果如表1所示。
表1
NaCl浓度(mol/L) 0.4 2.4 3.6
特征频率(Hz) 5.32 3.36 0.57
步骤S4、根据不同盐度下泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响；根据表1中的数据，NaCl浓度0.4-3.6mol/L范围内，0.2％OH体相-表面扩散交换弛豫过程的特征频率递减，代表该盐度范围内泡沫液膜的扩张粘弹性随盐度增大而增强。
利用振荡滴法测定0.4mol/L、3.6mol/L NaCl下0.2％OH的表面扩张粘弹性，结果如图2所示。该图表明，盐度增加，泡沫液膜的扩张粘弹性增大。这一结论与利用本发明测试方法获得的结论一致。
实施例2
本发明的一种评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响的方法，包括以下步骤：
步骤1、测定泡沫体系0.2％OD的表面张力衰减曲线：
步骤11、使用悬滴法表面张力测试仪从注射器中打出一滴9-10μl0.4mol/LNaCl盐水配制的0.2％OD溶液，并监测液滴表面张力；
步骤12、待液滴表面张力达到平衡，于1s内从注射器中打出一定体积的OD溶液令液滴表面积增加15％；从液滴表面积扩张结束的第一时刻开始记录表面张力，直至其值达到平衡；以各时刻表面张力与平衡表面张力的差值Δγ(t)为纵坐标，时间t为横坐标作图，即得到0.4mol/LNaCl下0.2％OD的表面张力衰减曲线，如图2所示：
步骤S2、根据泡沫体系的表面张力衰减曲线获得泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率；
步骤S21、基于公式(1)所示指数方程对0.4mol/LNaCl下0.2％OD的表面张力衰减曲线进行拟合，得到不同弛豫过程的特征频率；
步骤22、比较0.4mol/LNaCl下各特征频率的大小，获得泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率为22.92Hz；
步骤S3、重复步骤S10-S20，分别获得2.4mol/LNaCl和3.64mol/LNaCl下下各个泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率，其结果如表2所示。
表2
Figure BDA0003060366160000071
Figure BDA0003060366160000081
步骤S4、根据不同盐度下泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响；根据表1中的数据，NaCl浓度0.4-3.6mol/L范围内，0.2％OD体相-表面扩散交换弛豫过程的特征频率递减，代表该盐度范围内泡沫液膜的扩张粘弹性随盐度增大而增强。。
利用振荡滴法测定NaCl浓度0.4-3.6mol/L范围内0.2％OD的表面扩张粘弹性，结果如图4所示。该图表明，盐度增加，泡沫液膜的扩张粘弹性增大。这一结论与利用本发明测试方法获得的结论一致。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响的方法，其特征在于，包括：
步骤S10、根据常规动态表面张力衰减测定方法确定泡沫体系的表面张力衰减曲线；
步骤S11、使用悬滴法表面张力测试仪从注射器中打出一滴泡沫体系形成悬挂液滴，并监测液滴表面张力；
步骤S12、待液滴表面张力达到平衡，再从注射器中快速打出泡沫体系令液滴表面积增加10-15％；从液滴表面积扩张结束的第一时刻开始记录表面张力，直至其值达到平衡；以各时刻表面张力与平衡表面张力的差值为纵坐标，时间t为横坐标作图建立泡沫体系的表面张力衰减曲线；
步骤S20、根据泡沫体系的表面张力衰减曲线获得泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率；
步骤S21、对泡沫体系的表面张力衰减曲线进行拟合，得到不同弛豫过程的特征频率；
步骤S22、比较泡沫体系各特征频率的大小，得到泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率；
步骤S30、重复步骤S10-S20，获得不同盐度下泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率；
步骤S40、根据不同盐度下泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响；
若某盐度范围内泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率递增，代表该盐度范围内泡沫液膜扩张粘弹性随盐度增大而减弱；
若某盐度范围内泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率递减，代表该盐度范围内泡沫液膜扩张粘弹性随盐度增大而增强。
2.根据权利要求1所述的一种评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响的方法，其特征在于，所述常规动态表面张力衰减测定方法为悬滴法。
3.根据权利要求1所述的一种评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响的方法，其特征在于，所述步骤S21中的拟合方程为：
Figure FDA0003627693710000021
式中：τi为第i个弛豫过程的特征频率；Δγi为第i个弛豫过程对恢复平衡的贡献；n是弛豫过程的总数；t为时间；Δγ(t)为各时刻表面张力与平衡表面张力的差值。
4.根据权利要求3所述的一种评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响的方法，其特征在于，所述步骤S30中至少获得两个不同盐度下泡沫体系体相-表面扩散交换弛豫过程中数值最大的特征频率评价盐度对泡沫液膜扩张粘弹性影响。
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《气/液界面膨胀流变性与泡沫性质研究》;孟军;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技I辑》;20061215;第B014-402页 *
《泡沫复合驱模拟体系界面扩张粘弹与泡沫性质研究》;张春荣;《中国优秀博士学位论文全文数据库工程科技I辑》;20071015;第B019-2页 *

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