專利名稱：一種高溫高壓條件下起泡劑起泡性能評(píng)價(jià)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油與天然氣開采領(lǐng)域，特別涉及一種高溫高壓條件下起泡劑起泡性能評(píng)價(jià)裝置及方法。
背景技術(shù)：
泡沫流體廣泛應(yīng)用于石油與天然氣開采過程中，起泡劑的篩選及評(píng)價(jià)是其應(yīng)用的基礎(chǔ)。目前起泡劑評(píng)價(jià)常用的方法有4種(I) Ross-Miles法或改進(jìn)的Ross-Miles法，其所用的儀器稱為Ross-Miles儀或者羅氏泡沫儀，此方法為測(cè)定表面活性劑發(fā)泡性能的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦方法，標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為GB/T 13173.6-1991。其原理是通過表面活性劑溶液在一定高度向下流動(dòng)產(chǎn)生的沖擊力起泡，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，可以較好地評(píng)價(jià)起泡劑的發(fā)泡能力， 但是不能準(zhǔn)確地反映出泡沫的穩(wěn)定性。(2)Waring Blender法,是美、日等國(guó)使用最多的一種方法，近年來我們國(guó)家采用也較多，該法所用儀器是一臺(tái)高速攪拌器。實(shí)驗(yàn)時(shí)，在量杯中加入IOOml —定濃度的發(fā)泡劑溶液，高速(>1000r/min)攪拌一定時(shí)間后，關(guān)閉開關(guān)，馬上讀取泡沫體積，表示發(fā)泡劑的發(fā)泡能力。然后紀(jì)錄從泡沫中析出50mL液體或泡沫高度下降一半所需的時(shí)間，作為泡沫的半衰期，反映其穩(wěn)定性。該方法所用的藥品少，實(shí)驗(yàn)周期短，使用條件受限制較少，可作為標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)方法之一，現(xiàn)行的石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“鉆井液用發(fā)泡劑評(píng)價(jià)程序”即采用該方法，標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)SY/T 5350-2009。(3)氣流法，是石油與天然氣行業(yè)評(píng)價(jià)排水采氣用起泡劑攜液能力的標(biāo)準(zhǔn)推薦方法，見石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T6465-2000第7. 2章，其原理是在一個(gè)長(zhǎng)圓筒形容器中通過氣流流動(dòng)攪拌產(chǎn)生泡沫，能夠較好的評(píng)價(jià)起泡劑的起泡能力和攜液能力。(4)阻力因子法，其原理是通過巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)測(cè)定泡沫滲流的阻力因子和殘余阻力因子，能夠較好的反應(yīng)起泡劑在多孔介質(zhì)中的綜合性能，但不能得出起泡劑的起泡能力、穩(wěn)定性等參數(shù)，且實(shí)驗(yàn)過程復(fù)雜，不易操作，重復(fù)性也不是很好。在石油與天然氣開發(fā)應(yīng)用中，泡沫的流動(dòng)主要包括管流和地層滲流兩種形式，且很多是在高溫高壓條件下的應(yīng)用。上述4種方法是石油和天然氣開發(fā)過程中起泡劑的常用評(píng)價(jià)方法，其中前3種都是在常壓條件下進(jìn)行評(píng)價(jià)，第4種看可以在高溫高壓條件下進(jìn)行，但其評(píng)價(jià)結(jié)果僅對(duì)泡沫地層中滲流有指導(dǎo)意義，對(duì)于泡沫在管道及井筒中的應(yīng)用指導(dǎo)意義不大，比如泡沫排水采氣，需要評(píng)價(jià)起泡劑在高溫高壓條件下的起泡能力、穩(wěn)定性和攜液能力，目前的評(píng)價(jià)方法無法滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種高溫高壓條件下起泡劑起泡性能評(píng)價(jià)裝置及方法。一種高溫高壓條件下起泡劑起泡性能評(píng)價(jià)裝置，主體為一個(gè)長(zhǎng)圓筒型帶觀察窗可控溫的高溫高壓容器，高溫高壓容器的上部出口安裝出口雙閥門，出口雙閥門的一個(gè)出口連接回壓閥，出口雙閥門的另一個(gè)出口連接高壓氣瓶；高溫高壓容器的底部設(shè)有多個(gè)進(jìn)氣孔，進(jìn)氣孔通過進(jìn)氣口閥門、氣體質(zhì)量流量計(jì)和進(jìn)口雙閥門，再與高壓氣瓶連接，通過氣體質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量進(jìn)入高溫高壓容器內(nèi)的氣體流量，采用氣流法產(chǎn)生泡沫，并可記錄泡沫體積以及泡沫攜帶出液體的體積。上述的高溫高壓容器的外側(cè)設(shè)有加熱套，觀察窗旁邊標(biāo)有容積刻度；出口雙閥門上安裝壓力表，用來測(cè)量容器內(nèi)壓力。一種高溫高壓條件下起泡劑起泡性能評(píng)價(jià)方法，包括以下方法
(1)取一定量的起泡劑溶液，控制高溫高壓容器溫度到實(shí)驗(yàn)溫度，控制回壓閥到實(shí)驗(yàn)壓力，用實(shí)驗(yàn)氣體從容器上部給容器增壓到實(shí)驗(yàn)壓力；
(2)從容器底部進(jìn)氣口充入氣體，并控制氣體流量到設(shè)計(jì)流量，采用氣流法產(chǎn)生泡沫，充入設(shè)定氣量后停止充氣，記錄泡沫體積，表征起泡劑的起泡能力，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，泡沫析出起泡劑溶液一半液體的時(shí)間為泡沫的半衰期，表征泡沫的穩(wěn)定性；
(3)重復(fù)第(I)步，按設(shè)定流量持續(xù)充入氣體，持續(xù)產(chǎn)生泡沫，使泡沫經(jīng)回壓閥流出，在 出口用量筒計(jì)量泡沫攜帶出液體的量，充入氣體總量達(dá)到設(shè)定量后，停止充氣，計(jì)量出口泡沫攜帶出液體的量，表征泡沫的攜液能力；
上述的高溫高壓容器為一個(gè)帶觀察窗的長(zhǎng)圓筒型容器，底部的進(jìn)口通過進(jìn)口雙閥門與高壓氣瓶連接，底部的進(jìn)口與進(jìn)口雙閥門之間設(shè)有氣體質(zhì)量流量計(jì)；高溫高壓容器的頂部出口通過出口雙閥門的一路與回壓閥連接，雙閥門的另一路直接通過進(jìn)口雙閥門與高壓氣瓶連接。本發(fā)明的有益效果是通過本發(fā)明的裝置和方法，以氣流法產(chǎn)生泡沫，控制氣體流速和氣量，可以在高溫高壓條件下對(duì)起泡劑的起泡能力、穩(wěn)定性和攜液能力進(jìn)行評(píng)價(jià)；對(duì)于泡沫在管道及井筒中的應(yīng)用指導(dǎo)意義重大。


附圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 上圖中I一高壓氣瓶，2—進(jìn)口雙閥門，3—?dú)怏w質(zhì)量流量計(jì)，4一進(jìn)氣口閥門，5—觀察窗，6—高溫高壓容器，7—加熱套，8—泡沫液面，9—出口雙閥門，10—壓力表，11一回壓閥，12—量筒。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖1，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述
本發(fā)明提出的一種高溫高壓條件下起泡劑起泡性能評(píng)價(jià)裝置，主體為一個(gè)長(zhǎng)圓筒型帶觀察窗5可控溫的高溫高壓容器6，觀察窗5旁邊標(biāo)有容積刻度，高溫高壓容器6的外側(cè)設(shè)有加熱套7 ;高溫高壓容器6的上部出口安裝出口雙閥門9，出口雙閥門9的一個(gè)出口連接回壓閥11，出口雙閥門9的另一個(gè)出口連接高壓氣瓶I ;高溫高壓容器6的底部設(shè)有3 10個(gè)進(jìn)氣孔，進(jìn)氣孔通過進(jìn)氣口閥門4、氣體質(zhì)量流量計(jì)3和進(jìn)口雙閥門2，再與高壓氣瓶I連接，通過氣體質(zhì)量流量計(jì)3測(cè)量進(jìn)入高溫高壓容器內(nèi)的氣體流量，采用氣流法產(chǎn)生泡沫，并可記錄泡沫體積以及泡沫攜帶出液體的體積。本發(fā)明提出的一種高溫高壓條件下起泡劑起泡性能評(píng)價(jià)方法，具體參照如下實(shí)施例
實(shí)施例I :如圖I所示，取IOOmL質(zhì)量濃度0. 5%的現(xiàn)有市售的十二烷基硫酸鈉起泡劑溶液加入高溫高壓容器6中，通過加熱套7控制溫度到實(shí)驗(yàn)溫度90°C，控制回壓閥11到實(shí)驗(yàn)壓力8MPa，打開容器頂部出口雙閥門7和雙閥門2中與高壓氣瓶I相連的閥門，給高溫高壓容器6增壓到實(shí)驗(yàn)壓力8MPa，關(guān)閉出口雙閥門7和雙閥門2中與高壓氣瓶I相連的閥門；打開出口雙閥門7中與回壓閥11相連的閥門，設(shè)定氣體質(zhì)量流量計(jì)3到設(shè)計(jì)流量200mL/s，然后打開容器底部進(jìn)氣口閥門4充入氣體，采用氣流法產(chǎn)生泡沫，充入1000 mL氣體后關(guān)閉進(jìn)氣口閥門4停止充氣，記錄泡沫液面8為650mL，·該參數(shù)為起泡劑的起泡體積，表征起泡劑的起泡能力；同時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)泡沫析出50mL (即起泡劑溶液體積的一半)液體時(shí)，時(shí)間為12. 6min,該時(shí)間為泡沫的半衰期,表征起泡劑形成泡沫的穩(wěn)定性。實(shí)施例2 :如圖I所示，取IOOmL質(zhì)量濃度0. 5%的現(xiàn)有市售的十二烷基硫酸鈉起泡劑溶液加入高溫高壓容器6中，通過加熱套7控制溫度到實(shí)驗(yàn)溫度70°C，控制回壓閥11到實(shí)驗(yàn)壓力6MPa，打開容器頂部出口雙閥門7和雙閥門2中與高壓氣瓶I相連的閥門，給高溫高壓容器6增壓到實(shí)驗(yàn)壓力6MPa，關(guān)閉出口雙閥門7和雙閥門2中與高壓氣瓶I相連的閥門；打開出口雙閥門7中與回壓閥11相連的閥門，設(shè)定氣體質(zhì)量流量計(jì)3到設(shè)計(jì)流量300mL/s，然后打開容器底部進(jìn)氣口閥門4充入氣體，采用氣流法產(chǎn)生泡沫，充入1800 mL氣體后關(guān)閉進(jìn)氣口閥門4停止充氣，此時(shí)，泡沫已充滿高溫高壓容器6，并經(jīng)回壓閥進(jìn)入量筒12中，向量筒12中倒入5mL煤油并搖晃(倒入煤油用于消除泡沫)，記錄起泡劑溶液體積(5mL煤油體積不計(jì)在內(nèi))為10. 3mL，該體積為泡沫攜帶出液體的量，表征起泡劑形成的泡沫的攜液能力。
權(quán)利要求
1.一種高溫高壓條件下起泡劑起泡性能評(píng)價(jià)裝置，其特征是主體為一個(gè)長(zhǎng)圓筒型帶觀察窗(5)可控溫的高溫高壓容器(6)，高溫高壓容器(6)的上部出口安裝出口雙閥門(9)，出口雙閥門(9 )的一個(gè)出口連接回壓閥(11)，出口雙閥門(9 )的另一個(gè)出口連接高壓氣瓶(I);高溫高壓容器(6)的底部設(shè)有多個(gè)進(jìn)氣孔，進(jìn)氣孔通過進(jìn)氣口閥門(4)、氣體質(zhì)量流量計(jì)(3 )和進(jìn)口雙閥門(2 )，再與高壓氣瓶(I)連接，通過氣體質(zhì)量流量計(jì)(3 )測(cè)量進(jìn)入高溫高壓容器內(nèi)的氣體流量，采用氣流法產(chǎn)生泡沫，并可記錄泡沫體積以及泡沫攜帶出液體的體積。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高溫高壓條件下起泡劑起泡性能評(píng)價(jià)裝置，其特征是高溫高壓容器(6)的外側(cè)設(shè)有加熱套(7)，觀察窗(5)旁邊標(biāo)有容積刻度。
3.—種高溫高壓條件下起泡劑起泡性能評(píng)價(jià)方法，其特征是包括以下方法 (1)取一定量的起泡劑溶液，控制高溫高壓容器溫度到實(shí)驗(yàn)溫度，控制回壓閥到實(shí)驗(yàn)壓力，用實(shí)驗(yàn)氣體從容器上部給容器增壓到實(shí)驗(yàn)壓力； (2)從容器底部進(jìn)氣口充入氣體，并控制氣體流量到設(shè)計(jì)流量，采用氣流法產(chǎn)生泡沫，充入設(shè)定氣量后停止充氣，記錄泡沫體積，表征起泡劑的起泡能力，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，泡沫析出起泡劑溶液一半液體的時(shí)間為泡沫的半衰期，表征泡沫的穩(wěn)定性； (3)重復(fù)第(I)步，按設(shè)定流量持續(xù)充入氣體，持續(xù)產(chǎn)生泡沫，使泡沫經(jīng)回壓閥流出，在出口用量筒計(jì)量泡沫攜帶出液體的量，充入氣體總量達(dá)到設(shè)定量后，停止充氣，計(jì)量出口泡沫攜帶出液體的量，表征泡沫的攜液能力； 上述的高溫高壓容器為一個(gè)帶觀察窗(5)的長(zhǎng)圓筒型容器，底部的進(jìn)口通過進(jìn)口雙閥門(2 )與高壓氣瓶(I)連接，底部的進(jìn)口與進(jìn)口雙閥門(2 )之間設(shè)有氣體質(zhì)量流量計(jì)(3 );高溫高壓容器的頂部出口通過出口雙閥門(9)的一路與回壓閥(11)連接，雙閥門(9)的另一路直接通過進(jìn)口雙閥門(2)與高壓氣瓶(I)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高溫高壓條件下起泡劑起泡性能評(píng)價(jià)裝置及方法。其技術(shù)方案是取一定量的起泡劑溶液，從容器底部進(jìn)氣口充入氣體，采用氣流法產(chǎn)生泡沫，充入設(shè)定氣量后停止充氣，記錄泡沫體積，表征起泡劑的起泡能力，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，泡沫析出起泡劑溶液一半液體的時(shí)間為泡沫的半衰期，表征泡沫的穩(wěn)定性；重復(fù)按設(shè)定流量持續(xù)充入氣體，持續(xù)產(chǎn)生泡沫，使泡沫經(jīng)回壓閥流出，在出口用量筒計(jì)量泡沫攜帶出液體的量，充入氣體總量達(dá)到設(shè)定量后，停止充氣，計(jì)量出口泡沫攜帶出液體的量，表征泡沫的攜液能力；有益效果是以氣流法產(chǎn)生泡沫，控制氣體流速和氣量，可以在高溫高壓條件下對(duì)起泡劑的起泡能力、穩(wěn)定性和攜液能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。
文檔編號(hào)G01N33/00GK102749419SQ20121021527
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者劉崴, 李兆敏, 李賓飛, 李松巖 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)