CN104330409B - 化学驱油用起泡剂体系的泡沫性能测量装置及其定量评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学驱油用起泡剂体系的泡沫性能测量装置及使用方法，本发明还公开了一种化学驱油用起泡剂体系泡沫性能的定量评价方法、一种评价起泡剂体系起泡体积衰减情况的方法及一种评价起泡剂体系泡沫携液稳定性的方法。以上方法均用到该泡沫性能测量装置得到的数据，进而进行评价。本发明的评价方法适用于起泡剂体系泡沫性能的分析和筛选，通过定量的方式对其进行全面的评定，且该方法简单、客观、准确，重复性好，误差小，具有很好的操作性和实用性，为起泡剂体系的确定提供了科学的理论依据。该评价方法中相关的计算参数可根据实际应用情况进行调整和改变，以适应更多领域的起泡剂体系。
Description
技术领域
本发明涉及化学及化工领域，特别涉及化学驱油用起泡剂体系的泡沫性能测量装置及其定量评价方法。
背景技术
随着表面活性剂开发和研究的不断深入，其应用领域也越来越广泛。表面活性剂独特的泡沫性能被广泛应用于洗涤剂、化妆品、纺织、矿物浮选及石油天然气开采等不同领域。由于泡沫在多孔介质内具有渗流特性，即泡沫堵大不堵小、堵水不堵油的作用，导致泡沫在高、低渗透层内能均匀推进，因此泡沫具有调剖和驱油作用；同时，泡沫还具有一定的降低界面张力的作用，因此泡沫能够提高采收率。近几年对用于石油原油开采过程中的起泡剂体系的泡沫性能研究引起了广大科研人员的关注。
评价起泡剂体系的泡沫性能有几个最为重要的指标：起泡体积、泡沫稳定性、泡沫携液量和泡沫携液稳定性等。目前泡沫性能的评价方法主要有：倾斜法、搅拌法、气流法或振荡法等，每种方法有对应的评价装置。这些评价方法虽简单易行，适用场所广泛，但这些评价方法都是定性评价，且评价装置产生泡沫的方式与泡沫在石油开采过程中的地下储层中实际形成方式具有较大差距，评价筛选出来的起泡剂体系很可能不适合泡沫驱油应用。同时这些装置存在人为操作及读数误差，重复性差，准确度不高等方面的不足，实际指导意义不大。
如今，大部分关于起泡剂体系泡沫性能定量评价的报道中，仅用上述评价方法测定了泡沫的起泡性和稳泡性，其评价结果也仅由两个指标分别给出。可是，在对比和筛选不同起泡剂体系的泡沫性能时，还需考察泡沫携液量及携液稳定性等参数，这就需要同时对比分析这四个指标，目前的各种评价方法很难同时兼顾到这四个不同指标的综合效果，这也是导致现有评价方法准确度不高的原因之一。
因此，有必要探究一种能够更真实地模拟地下储层中起泡剂体系并测量其泡沫性能的装置。同时，为了方便和简化泡沫性能的表征方法，也有必要开发一种能够同时综合起泡剂体系更多参数定量评价泡沫性能的方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种自动化程度、准确度及重复性都高的用于化学驱油用起泡剂体系的泡沫性能测量装置，包括一控温箱和计算机，所述控温箱内包括通过增压泵分别与透明泡沫计量容器上端和气体活塞容器上端相连的气体容器；底部分别连有恒速恒压泵，上部依次通过单向阀、四通、阀门连有多孔介质和超声波均化器的气体活塞容器、起泡剂活塞容器和油活塞容器；还包括用来照射透明泡沫计量容器中泡沫的两个光源、用来定时拍摄泡沫和起泡剂溶液图像的摄像机和用来定时拍摄泡沫微观结构的高倍放大摄像机；所述多孔介质和超声波均化器均与所述透明泡沫计量容器底部相连，所述透明泡沫计量容器、气体活塞容器、气体容器、气体活塞容器、起泡剂活塞容器、油活塞容器、多孔介质、超声波均化器、增压泵、恒速恒压泵、光源、控温箱、摄像机和高倍放大摄像机都与所述计算机电连接。
所述透明泡沫计量容器底部有两根高出底面的第一电极，侧壁间隔设置有用于测量不同高度泡沫携液量的第二电极。
所述多孔介质中的介质为天然岩心、人造岩心、不同含油饱和度的天然岩心或不同含油饱和度的人造岩心。
本发明还有一个目的在于提供一种使用上述泡沫性能测量装置定量评价化学驱油用起泡剂体系泡沫性能的方法，包括以下步骤：
(1)设定控温箱的温度，用计算机控制增压泵向透明泡沫计量容器和气体活塞容器中加压，向起泡剂活塞容器中加入起泡剂溶液；向油活塞容器中加入原油；
(2)用计算机控制恒速恒压泵的流速或压力，使气体、起泡剂溶液和油分别通过单向阀，在四通处初步混合形成气液混合物，该气液混合物进入多孔介质、或超声波均化器、或依次通过多孔介质和超声波均化器产生泡沫；
(3)步骤(2)产生的泡沫在透明泡沫计量容器累积，泡沫中携带的起泡剂溶液在透明泡沫计量容器底部析出，通过计算机控制摄像机定时拍摄泡沫和起泡剂溶液的图像，通过计算机计算泡沫和起泡剂溶液的体积，然后记录起泡体积和泡沫携液量随时间的变化。
(4)步骤(2)产生的泡沫在透明泡沫计量容器累积，通过计算机控制高倍放大摄像机定时拍摄泡沫的微观图像，记录泡沫的微观结构及其随时间的变化。
所述恒速恒压泵的压力范围为0-20MPa，流速为0-200mL/min。
本发明还有一个目的在于提供一种化学驱油用起泡剂体系泡沫性能的定量评价方法，包括以下步骤：
1)、用上述泡沫性能测量装置的使用方法测量出起泡剂体系的起泡体积随时间的变化关系，作出泡沫稳定性曲线，用多项式对曲线进行拟合，对拟合曲线多项式进行积分得到泡沫稳定指数FSI；
2)、用上述泡沫性能测量装置的使用方法测量出起泡剂体系的泡沫携液量随时间的变化关系，作出泡沫携液稳定性曲线，用多项式对曲线进行拟合，对拟合曲线多项式进行积分得到泡沫携液稳定指数FLSI；
3)、根据步骤1)得到泡沫稳定指数FSI及步骤2)得到的泡沫携液稳定指数FLSI按下式计算得出泡沫综合指数FCI，
FCI＝FSI×FLSI或FCI＝(FSI×α)+[FLSI×(1-α)]
其中，α为权重系数，取值范围为0-1；
FCI越大，起泡剂体系的泡沫性能越好；FCI越小，起泡剂体系的泡沫性能越差。
步骤1)中所述泡沫稳定性曲线拟合的多项式为：FS(t)＝A+B1t+B2t2+…Bntn，其中n值可以选取1-7之间的整数，以使该泡沫稳定性曲线的拟合相关系数大于0.995；所述泡沫稳定指数(FSI)的积分计算方法选用下式中的一种：或其中FTstable为泡沫稳定性时间，可根据实际需要选用衰减至1/5、1/4/、1/3、1/2、2/3、3/4、4/5等的起泡体积对应的时间。
步骤2)中所述泡沫携液稳定性曲线拟合的多项式为：FLS(t)＝A+B1t+B2t2+…Bntn，其中n值可以选取1-7之间的整数，以使该泡沫携液稳定性曲线的拟合相关系数大于0.995；所述泡沫携液稳定指数(FLSI)的积分计算方法选用下式中的一种：或其中FLTstable为泡沫携液稳定性时间，可根据实际需要选用衰减至1/5、1/4/、1/3、1/2、2/3、3/4、4/5等的泡沫携液量对应的时间。
本发明的另一个目的在于提供一种评价起泡剂体系起泡体积衰减情况的方法，对上述的泡沫稳定性曲线求一阶导数FS(t)′，以FS(t)′为纵坐标，以时间为横坐标作图，得到起泡体积衰减曲线，根据曲线变化趋势分析泡沫体积在一段时间内破裂速度快慢；所述起泡体积衰减曲线越平缓，起泡剂体系起泡体积衰减越缓慢，所述起泡体积衰减曲线起伏越大，起泡剂体系起泡体积衰减越迅速。
本发明的另一个目的在于提供一种评价起泡剂体系泡沫携液稳定性的方法，对上述的泡沫携液稳定性曲线求一阶导数FLS(t)′，以FLS(t)′为纵坐标，以时间为横坐标作图，得到泡沫携液量衰减曲线，根据曲线变化趋势分析泡沫携液量在一段时间内的衰减速度快慢；所述泡沫携液量衰减曲线越平缓，起泡剂体系的泡沫携液量衰减速度越慢，泡沫携液稳定性越高，所述泡沫携液量衰减曲线起伏越大，起泡剂体系的泡沫携液量衰减速度越快，泡沫携液稳定性越低。
本发明的泡沫性能测量装置产生泡沫的方式与起泡剂体系在地下储层中产生泡沫的方式相似。该装置中多孔介质采用岩心，可以更真实的模拟泡沫在地下储层中的生成，并可以通过调节气液比、流速、温度、压力等来评价不同条件下产生的起泡剂体系的泡沫性能。该测量装置的自动化程度高，适用范围广，提高了测量准确度，降低劳动强度。同时本发明还提出了一种定量评价起泡剂体系泡沫性能的方法，并创造性提出了泡沫综合指数FCI，该方法同时将起泡剂体系的起泡体积、泡沫稳定性、泡沫携液量和泡沫携液稳定性这四个参数整合起来，用泡沫综合指数FCI来综合定量评价起泡剂体系的泡沫性能。这种评价方法有利于综合对比和分析不同起泡剂体系的泡沫性能，对于油田开采用起泡剂体系泡沫性能的分析有直接的指导意义。本发明的评价方法适用于起泡剂体系泡沫性能的分析和筛选，通过定量的方式对其进行全面的评定，且该方法简单、客观、准确，重复性好，误差小，具有很好的操作性和实用性，为起泡剂体系的确定提供了科学的理论依据。该评价方法中相关的计算参数可根据实际应用情况进行调整和改变，以适应更多领域的起泡剂体系。
附图说明
图1所示为本发明泡沫性能测量装置的结构示意图；
图2所示为实施例1起泡剂体系的泡沫稳定性曲线图；
图3所示为实施例6起泡剂体系的泡沫稳定性曲线图；
图4所示为实施例1起泡剂体系的泡沫携液稳定性衰减曲线图；
图5所示为实施例6起泡剂体系的泡沫携液稳定性曲线图；
图6所示为实施例1起泡剂体系的泡沫稳定性曲线一阶导数图；
图7所示为实施例6起泡剂体系的泡沫稳定性曲线一阶导数图；
图8所示为实施例1起泡剂体系的泡沫携液稳定性曲线一阶导数图；
图9所示为实施例6起泡剂体系的泡沫携液稳定性曲线一阶导数图。
具体实施方式
本发明提供了一种用于起泡剂体系泡沫性能的测量装置及定量评价方法，尤其适用于化学驱油用起泡剂体系泡沫性能的测量和定量评价。该测量装置主要由透明泡沫计量容器，多孔介质，恒速恒压泵，起泡剂活塞容器，气体活塞容器，油活塞容器，单向阀，电极，摄像机，光源，控温箱，计算机和高倍放大摄像机组成。该评价方法主要包括以下步骤：(1)用上述测量装置测量出起泡剂体系中起泡体积随时间变化的衰减关系，作出泡沫稳定性曲线，用多项式对曲线进行拟合，对拟合曲线多项式进行积分得到泡沫稳定指数FSI。(2)用上述测量装置同时测量出起泡剂体系中泡沫携液量随时间变化的衰减关系，作出泡沫携液稳定性曲线，用多项式对曲线进行拟合，对拟合曲线多项式进行积分得到泡沫携液稳定指数FLSI。(3)根据泡沫稳定指数FSI及泡沫携液稳定指数FLSI计算得出泡沫综合指数FCI。其中起泡体积为气液停止注入时泡沫体积，泡沫携液量为气液停止注入时起泡剂溶液注入体积与底部析出起泡剂溶液体积的差。泡沫稳定性为起泡体积衰减到1/5、1/4/、1/3、1/2、2/3、3/4、4/5的起泡体积所用的时间，泡沫携液稳定性为泡沫携液量衰减到1/5、1/4/、1/3、1/2、2/3、3/4、4/5的泡沫携液量所用的时间。由于该泡沫性能测量装置可以通过调节气液比、流速、多孔介质种类、温度、压力等模拟不同条件下产生泡沫，更真实地还原出地下储层中产生的泡沫，且该装置的自动化程度高，该方法简单、客观、准确，重复性好，因此有利于综合对比、评价和筛选不同起泡剂体系的泡沫性能，为起泡剂体系的确定提供了科学的理论依据。
以下结合附图和具体实施例，更具体地说明本发明的内容，并对本发明作进一步阐述，但这些实施例绝非对本发明有任何限制。本领域技术人员在本说明书的启示下对本发明实施例中所作的任何变动都将属于本发明权利要求书的范围内。
一、本发明的泡沫性能测量装置
本发明提供的泡沫性能测量装置的结构示意图如图1所示，主要包括透明泡沫计量容器1，多孔介质2A或超声波均化器2B(太和达公司，THD-X型)，恒速恒压泵3A、3B、3C(华安科研仪器有限公司，HAS型)，增压泵4(华安科研仪器有限公司，ZYB型)，气体容器5，起泡剂活塞容器6，气体活塞容器7，油活塞容器17，单向阀8A、8B、8C，四通9，电极10A、10B，摄像机11(泰克利斯公司，TC)，光源12、16，控温箱13，计算机14(惠普公司，HP1740)和高倍放大摄像机15(泰克利斯公司，TCCD)。其中，气体容器5通过增压泵4分别与透明泡沫计量容器1上端和气体活塞容器7上端相连。第一恒速恒压泵3A、第二恒速恒压泵3B和第三恒速恒压泵3C分别与气体活塞容器7、起泡剂活塞容器6和油活塞容器17的底部相连，气体活塞容器7、起泡剂活塞容器6和油活塞容器17的上部分别通过第一单向阀8A、第二单向阀8B和第三单向阀8C与四通9相连。四通9再通过第一阀门18A和第二阀门18B与多孔介质2A和超声波均化器2B相连，多孔介质2A和超声波均化器2B又分别通过第四阀门18D和第三阀门18C与透明泡沫计量容器1底部相连。所有这些恒速恒压泵3A、3B、3C、增压泵4、电极10A、10B、光源12、16、控温箱13、摄像机11和高倍放大摄像机15都与计算机14电连接并由其控制，以上所有构成本发明泡沫性能测量装置的各部件，除计算机14外，均设置在控温箱13内。其余部件均为市售产品。
以上透明泡沫计量容器1底部设有两根第一电极10A，第一电极10A呈柱状且高出底面，用于测量泡沫中析出的起泡剂溶液的体积及起泡剂溶液的导电性能；透明泡沫计量容器1侧壁每隔一段高度有第二电极10B，即第二电极10B位于透明泡沫计量容器1侧壁不同高度，用于测量不同高度泡沫的携液量。多孔介质2A中的介质可以为天然岩心、人造岩心、不同含油饱和度的天然岩心或不同含油饱和度的人造岩心。第一光源12用来照射透明泡沫计量容器1中的泡沫A和起泡剂溶液B，摄像机11用来定时拍摄泡沫A和起泡剂溶液B的图像，计算机14根据图像分析计算泡沫A和起泡剂溶液B的体积。第二光源16用来照射透明泡沫计量容器1中的泡沫A。高倍放大摄像机15用来定时拍摄泡沫A的微观结构。
使用时，首先根据实验要求设定控温箱13的温度，用计算机14控制增压泵4向透明泡沫计量容器1和气体活塞容器7中加压，使压力满足实验要求；向起泡剂活塞容器6中加入起泡剂溶液，选择适当的多孔介质岩心或超声波均化器。其次，根据实验要求用计算机14控制恒速恒压泵3A、3B、3C的流速或压力，使气体和起泡剂溶液分别通过单向阀8A、8B、8C，在四通9初步混合，气液混合物进入多孔介质2A、或超声波均化器2B、或依次通过多孔介质2A和超声波均化器2B产生泡沫，泡沫在透明泡沫计量容器1累积，泡沫中携带的起泡剂溶液在底部析出，通过计算机14控制摄像机11定时拍摄泡沫A和起泡剂溶液B的图像，根据图像的灰度分析泡沫A和起泡剂溶液B的高度，通过计算机计算泡沫A和起泡剂溶液B的体积，然后记录起泡体积和泡沫携液量随时间的变化。
多孔介质2A可以真实模拟地下含油油藏条件，测量气体、起泡剂在油藏条件下的起泡性和稳泡性，尤其是可以模拟在不同含油饱和度的条件下，考察起泡剂的泡沫性能。超声波均化器2B可以使起泡剂溶液和气体形成均匀细腻的泡沫，有利于提高泡沫的稳定性。超声波均化器2B使气液混合是通过超声波的方法，而不是机械的方法，这种通过超声波使气液均匀混合形成泡沫过程中不破坏起泡剂溶液体系中的分子结构，保证了测量到的泡沫性能是起泡剂溶液的真实性能。而使用机械方法，起泡剂溶液体系中的分子结构被部分破坏，测量得到的结果是弱化后的，而不是真实的结果。
第二光源16照射泡沫计量容器1中的泡沫A，计算机14控制高倍放大摄像机15定时拍摄泡沫A的微观图像，通过微观图像可以从微观分析泡沫的结构及泡沫微观结构随时间的变化，可以用于研究泡沫结构的微观破裂及衰变机理。
本发明的泡沫性能测量装置中，通过计算机14控制电极10，记录不同时间各电极10的导电值，分析起泡剂溶液中第一电极10A的导电性，根据起泡剂溶液中第一电极10A导电值及第二电极10B的导电值，可以计算出泡沫在所对应第二电极高度的携液量，这可以得出泡沫在不同高度的携液量。通过各第二电极10B随时间变化，还可以得出泡沫在不同高度的携液量的稳定性。
另外，泡沫计量容器1为密封透明容器，可耐压20MPa，容积为100-500mL。多孔介质2A、超声波均化器2B、起泡剂活塞容器6、气体活塞容器7、油活塞容器17、单向阀8、四通9和所有管线均可耐压20MPa。增压泵4可以使气体增加到20MPa，恒压恒速泵3也可以增压到20MPa，流速为0-200mL/min。起泡剂活塞容器6容积为500mL，油活塞容器17容积为500mL，气体活塞容器7容积为2000mL。控温箱10温度为25-80℃。计算机记录泡沫体积的间隔可根据实际情况适当选取，如1、5、10、15、20min等；记录泡沫携液量随时间变化的间隔同样可根据实际情况适当选取，如30、60、120、180、300s等。
当起泡剂体系为含油泡沫时测量方式可以为以下任一种：
(1)计算机14根据实际情况控制第一恒速恒压泵3A、第二恒速恒压泵3B和第三恒速恒压泵3C的流速或压力，活塞容器中起泡剂溶液D、气体C、油E通过多孔介质2A、超声波均化器2B或依次通过多孔介质2A和超声波均化器2B产生含油泡沫，含油泡沫进入透明泡沫计量容器1中计量起泡体积、泡沫稳定性、泡沫携液量和泡沫携液稳定性四种性能。多孔介质2A中的介质可选用天然岩心或人造岩心。
(2)计算机14根据实际情况控制第一恒速恒压泵3A和第二恒速恒压泵3B的流速或压力，活塞容器中起泡剂溶液D、气体C通过多孔介质2A或依次通过多孔介质2A和超声波均化器2B产生含油泡沫，含油泡沫进入透明泡沫计量容器1中计量起泡体积、泡沫稳定性、泡沫携液量和泡沫携液稳定性四种性能。多孔介质2A中的介质可选用不同含油饱和度的天然岩心或人造岩心。
二、用本发明测量装置测量泡起泡剂体系的各参数
以表1中起泡剂体系为例，具体说明本发明测量装置和定量评价方法的具体实施过程。表1中的起泡剂体系均由椰油酰胺丙基甜菜碱和部分水解聚丙烯酰胺组成，其中起泡剂体系A含椰油酰胺丙基甜菜碱质量百分浓度为0.1％、部分水解聚丙烯酰胺分子量为1600万、浓度为200mg/L。起泡剂体系B含椰油酰胺丙基甜菜碱质量百分浓度为0.1％、部分水解聚丙烯酰胺分子量为1600万、浓度为600mg/L。起泡剂溶液流速为10mL/min，进液时间为6min。记录气液停止时产生的起泡体积和泡沫携液量，同时记录起泡体积和泡沫携液量随时间变化的数值，每隔1min记录一次泡沫体积，每隔30s记录一次泡沫携液量。不同条件下起泡剂体系的泡沫性能如表1所示。
表1不同条件下起泡剂体系的泡沫性能
由表1可知，本发明的泡沫性能测量装置可以测定不同气液比、多孔介质、温度、压力、原油等条件下的起泡体积、泡沫稳定性、泡沫携液量和泡沫携液稳定性。其不同条件对泡沫性能影响较大，如同等条件下气液比越大，泡沫性能越好；含油泡沫性能降低；超声波均化器产生的泡沫性能更稳定；温度升高泡沫性能降低。
三、用本发明方法定量评价起泡剂体系的泡沫性能
根据实施例1和实施例6的起泡剂体系的起泡体积与时间的关系作出泡沫稳定性曲线(如图2、3所示)，对这两条泡沫稳定性曲线用多项式进行拟合，实施例1和实施例6的起泡剂体系的泡沫衰减曲线拟合方程如式(1)和式(2)所示，其中n＝4，拟合曲线的相关系数均大于0.995。泡沫稳定性时间(FTstable)选取衰减至1/2起泡体积对应的时间，其中实施例1的起泡剂体系的FTstable＝73.4min，实施例6的起泡剂体系的FTstable＝54.3min。对泡沫衰减曲线多项式应用进行积分，得到如式(3)和式(4)所示的泡沫稳定指数(FSI)方程，计算得到实施例1和实施例6的起泡剂体系的泡沫稳定指数(FSI)如表2所示。
FS(t)＝175.34-2.01t+0.001t2+4.60×10-4t3-4.43×10-6t4 式(1)
FS(t)＝168.37-3.16t+0.055t2-6.09×10-4t3+2.39×10-6t4 式(2)
根据实施例1和实施例6的起泡剂体系的泡沫携液量与时间的关系作出泡沫携液稳定性曲线(如图4、5所示)，对曲线用多项式进行拟合，实施例1和实施例6的起泡剂体系的泡沫携液量衰减曲线拟合方程如式(5)和式(6)所示，其中n＝4，拟合曲线的相关系数均大于0.995。泡沫携液稳定性时间(FLTstable)选取衰减至1/2泡沫携液量对应的时间，其中实施例1的起泡剂体系的FLTstable＝290s，实施例6的起泡剂体系的FLTstable＝610s。对泡沫携液量衰减曲线多项式应用进行积分，得到如式(7)和式(8)所示的泡沫携液稳定指数(FLSI)方程，计算得到实施例1和实施例6的起泡剂体系的泡沫携液稳定指数(FLSI)如表2所示。
FLS(t)＝26.12-0.07t+8.64×10-5t2-5.95×10-8t3+2.36×10-11t4 式(5)
FLS(t)＝40.43-0.05t+2.81×10-5t2-9.81×10-9t3+1.52×10-12t4 式(6)
根据实施例1和实施例6的起泡剂体系的泡沫稳定指数(FSI)及泡沫携液稳定指数(FLSI)计算其泡沫综合指数(FCI)，泡沫综合指数(FCI)的计算方法选用FCI＝FSI×FLSI和FCI＝(FSI×α)+[FLSI×(1-α)](其中α＝0.3)两种方法(当起泡体积、泡沫稳定性、泡沫携液量和泡沫携液稳定性四个参数同样重要时，选用FCI＝FSI×FLSI计算泡沫综合指数。当侧重于起泡体积和泡沫稳定性两个参数、或泡沫携液量和泡沫携液稳定性两个参数，且以另外两个参数为辅助参数时，选用FCI＝(FSI×α)+[FLSI×(1-α)]计算泡沫综合指数。当实际使用中以泡沫稳定性指数为重点考察参数，而泡沫携液指数为辅助参数，α值取在0.5-1间。α值越接近1，泡沫稳定性指数权重越大。当泡沫携液指数为重点考察参数，而泡沫稳定性指数为辅助参数，α值取0-0.5间。α值越接近0，泡沫携液稳定性指数权重越大)通过计算得到起泡剂体系的泡沫综合指数(FCI)如表2所示。
表2起泡剂体系的泡沫性能参数
由表2可知，实施例1的起泡剂体系的起泡体积和泡沫稳定性能均好于实施例6的，而实施例1的起泡剂体系的泡沫携液量和泡沫携液稳定性低于实施例6的。如果按现有方法，通过起泡体积、泡沫稳定性、泡沫携液量和泡沫携液稳定性四个参数很难同时比较出哪种起泡剂体系的泡沫性能更好。于是通过比较这两种起泡剂体系的泡沫稳定指数(FSI)及泡沫携液稳定指数(FLSI)可以知，实施例1的起泡剂体系的泡沫稳定指数(FSI)好于实施例6的；实施例6的起泡剂体系的泡沫携液稳定指数(FLSI)明显好于实施例1的。用泡沫稳定指数(FSI)和泡沫携液稳定指数(FLSI)两个指数比较起泡剂体系的泡沫性能，虽然比较参数减少，对泡沫性能的分析和比较更有利，但仍不能得出哪种起泡剂体系的泡沫性能更好。而通过本发明的定量评价方法，使用两种不同方式计算出的两种泡沫综合指数(FCI)，可以很容易得到实施例6的起泡剂体系的泡沫性能好于实施例1的。
四、用本发明方法评价起泡剂体系的起泡体积和泡沫携液量衰减过程
对泡沫稳定性曲线求一阶导数FS(t)′，用FS(t)′对时间作图，得到泡沫稳定性曲线一阶导数与时间的曲线如图6、7所示。由图6可知，实施例1的起泡剂体系在0-10min及20-30min期间，FS(t)′快速上升，表明在对应时间内泡沫破裂速度加快，泡沫稳定性急剧变差；在10-20min之间，FS(t)′快速下降，表明在对应时间内泡沫破裂速度减慢；在40-80min之间FS(t)′值波动较大，表明泡沫破裂速度变化较大。由图7可知，实施例6的起泡剂体系在0-20min之间，FS(t)′快速上升，表明在对应时间内泡沫破裂速度加快，泡沫稳定性急剧变差；在20-80min之间，FS(t)′趋于平稳，泡沫破裂速度趋于平稳，泡沫稳定衰减。
对泡沫携液稳定性曲线求一阶导数FLS(t)′，用FLS(t)′对时间作图，得到泡沫稳定性曲线一阶导数与时间的曲线如图8、9所示。由图8、9可知，实施例1的起泡剂体系的FLS(t)′略有增加，而实施例6的起泡剂起泡剂体系的FLS(t)′趋于平稳，表明实施例6的起泡剂体系的泡沫携液稳定性好于实施例1的。
以上结论说明：本发明的定量评价泡沫性能的方法还能用于分析泡沫体积在一具体较小时间段内破裂速度快慢，对曲线求导后，原曲线的微小变化均能在导数曲线上明显表现出来，于是可用于评价泡沫在具体时间段内的稳定性好坏。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种化学驱油用起泡剂体系的泡沫性能测量装置，其特征在于，包括一控温箱和计算机，所述控温箱内包括通过增压泵分别与透明泡沫计量容器上端和气体活塞容器上端相连的气体容器；底部分别连有恒速恒压泵，上部依次通过单向阀、四通、阀门连有多孔介质和超声波均化器的气体活塞容器、起泡剂活塞容器和油活塞容器；所述控温箱内还包括用来照射透明泡沫计量容器中泡沫的两个光源、用来定时拍摄泡沫和起泡剂溶液图像的摄像机和用来定时拍摄泡沫微观结构的高倍放大摄像机；所述多孔介质和超声波均化器均与所述透明泡沫计量容器底部相连，所述透明泡沫计量容器、气体活塞容器、气体容器、起泡剂活塞容器、油活塞容器、多孔介质、超声波均化器、增压泵、恒速恒压泵、光源、控温箱、摄像机和高倍放大摄像机都与所述计算机电连接。
2.根据权利要求1所述泡沫性能测量装置，其特征在于，所述透明泡沫计量容器底部有两根高出底面的第一电极，侧壁间隔设置有用于测量不同高度泡沫携液量的第二电极。
3.根据权利要求1或2所述泡沫性能测量装置，其特征在于，多孔介质中的介质为天然岩心或人造岩心。
4.根据权利要求3所述泡沫性能测量装置，其特征在于，多孔介质中的介质为不同含油饱和度的天然岩心或不同含油饱和度的人造岩心。
5.权利要求1-4任一所述泡沫性能测量装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)设定控温箱的温度，用计算机控制增压泵向透明泡沫计量容器和气体活塞容器中加压，向起泡剂活塞容器中加入起泡剂溶液；向油活塞容器中加入原油；
(2)用计算机控制恒速恒压泵的流速或压力，使气体、起泡剂溶液和油分别通过单向阀，在四通处初步混合形成气液混合物，该气液混合物进入超声波均化器、或依次通过多孔介质和超声波均化器产生泡沫；
(3)步骤(2)产生的泡沫在透明泡沫计量容器累积，泡沫中携带的起泡剂溶液在透明泡沫计量容器底部析出，通过计算机控制摄像机定时拍摄泡沫和起泡剂溶液的图像，通过计算机计算泡沫和起泡剂溶液的体积，然后记录起泡体积和泡沫携液量随时间的变化；
(4)步骤(2)产生的泡沫在透明泡沫计量容器累积，通过计算机控制高倍放大摄像机定时拍摄泡沫的微观图像，记录泡沫的微观结构及其随时间的变化。
6.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，所述恒速恒压泵的压力范围为0-20MPa，流速为0-200mL/min。
7.一种化学驱油用起泡剂体系泡沫性能的定量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、用权利要求5或6所述泡沫性能测量装置的使用方法测量出起泡剂体系的起泡体积随时间的变化关系，作出泡沫稳定性曲线，用多项式对曲线进行拟合，对拟合曲线多项式进行积分得到泡沫稳定指数FSI；
2)、用权利要求5或6所述泡沫性能测量装置的使用方法测量出起泡剂体系的泡沫携液量随时间的变化关系，作出泡沫携液稳定性曲线，用多项式对曲线进行拟合，对拟合曲线多项式进行积分得到泡沫携液稳定指数FLSI；
3)、根据步骤1)得到泡沫稳定指数FSI及步骤2)得到的泡沫携液稳定指数FLSI按下式计算得出泡沫综合指数FCI，
FCI＝FSI×FLSI或FCI＝(FSI×α)+[FLSI×(1-α)]
其中，α为权重系数，取值范围为0-1；
FCI越大，起泡剂体系的泡沫性能越好；FCI越小，起泡剂体系的泡沫性能越差。
8.根据权利要求7所述定量评价方法，其特征在于，步骤1)中所述泡沫稳定性曲线拟合的多项式为：FS(t)＝A+B1t+B2t2+…Bntn，其中n值选取1-7之间的整数，以使该泡沫稳定性曲线的拟合相关系数大于0.995；所述泡沫稳定指数(FSI)的积分计算方法选用下式中的一种：或其中FTstable为泡沫稳定性时间，根据实际需要选用衰减至1/5、1/4/、1/3、1/2、2/3、3/4、4/5的起泡体积对应的时间。
9.根据权利要求7所述定量评价方法，其特征在于，步骤2)中所述泡沫携液稳定性曲线拟合的多项式为：FLS(t)＝A+B1t+B2t2+…Bntn，其中n值选取1-7之间的整数，以使该泡沫携液稳定性曲线的拟合相关系数大于0.995；所述泡沫携液稳定指数(FLSI)的积分计算方法选用下式中的一种：或其中FLTstable为泡沫携液稳定性时间，根据实际需要选用衰减至1/5、1/4/、1/3、1/2、2/3、3/4、4/5的泡沫携液量对应的时间。
10.一种评价起泡剂体系起泡体积衰减情况的方法，其特征在于，对权利要求8所述的泡沫稳定性曲线求一阶导数FS(t)′，以FS(t)′为纵坐标，以时间为横坐标作图，得到起泡体积衰减曲线，根据曲线变化趋势分析泡沫体积在一段时间内破裂速度快慢；所述起泡体积衰减曲线越平缓，起泡剂体系起泡体积衰减越缓慢，所述起泡体积衰减曲线起伏越大，起泡剂体系起泡体积衰减越迅速。
11.一种评价起泡剂体系泡沫携液稳定性的方法，其特征在于，对权利要求9所述的泡沫携液稳定性曲线求一阶导数FLS(t)′，以FLS(t)′为纵坐标，以时间为横坐标作图，得到泡沫携液量衰减曲线，根据曲线变化趋势分析泡沫携液量在一段时间内的衰减速度快慢；所述泡沫携液量衰减曲线越平缓，起泡剂体系的泡沫携液量衰减速度越慢，泡沫携液稳定性越高，所述泡沫携液量衰减曲线起伏越大，起泡剂体系的泡沫携液量衰减速度越快，泡沫携液稳定性越低。
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