CN113237795B - 一种评价泡沫液膜扩张粘弹性盐效应的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种评价泡沫液膜扩张粘弹性盐效应的方法，包括：步骤S10、根据常规动态表面张力测定方法确定泡沫体系的动态表面张力曲线；步骤S20、根据泡沫体系的动态表面张力曲线确定泡沫体系吸附初期的扩散系数；步骤S30、重复步骤S10‑S20，获得不同盐度下泡沫体系吸附初期的扩散系数；步骤S40、根据不同盐度下泡沫体系吸附初期的扩散系数评价泡沫液膜扩张粘弹性盐效应。本发明基于表面扩张粘弹性的产生原因，利用动态表面张力测试代替扩张模量测试评价盐度对泡沫液膜粘弹性的影响，极大降低了测试仪器门槛，减小了实验成本，并且快速、准确、可靠。

Description

一种评价泡沫液膜扩张粘弹性盐效应的方法
技术领域
本发明涉及一种评价泡沫液膜扩张粘弹性盐效应的方法，属于油气田开发技术领域。
背景技术
国内油田经过半个多世纪持续大规模的开发，高品质储量稀缺，在全国范围内普遍分布的非均质高盐油藏储量日渐成为增储上产的重点，如何提高其采收率成为我们面临的艰巨挑战。泡沫驱兼具气、液双重驱替介质特点，不但拥有良好的流度控制能力与一定的洗油能力，而且较普通化学驱耐温抗盐，因此，泡沫驱在非均质高盐油藏开发上具有显著技术优势。大量研究表明，泡沫驱提高采收率的效果与泡沫在储层中的稳定性息息相关，而泡沫稳定性在很大程度上由其液膜扩张粘弹性控制。因此，要充分发挥泡沫驱在高盐油藏的驱油潜力，必须清楚掌握泡沫液膜扩张粘弹性的盐效应。
泡沫液膜的扩张粘弹性通常用表面扩张模量定量表征。表面扩张模量是表面受到周期性压缩和扩张时，表面张力变化与表面面积变化的比值。当泡沫液膜扩张时，若新生表面上的表面张力梯度快速消失，那么表面扩张模量会很小，液膜扩张粘弹性相应很弱。表面扩张模量的测量分为Langmuir槽法和液滴(气泡)扩张法两类。Langmuir槽法基于Langmuir槽进行，表面的压缩或扩张通过滑障的运动来实现。根据滑障运动方式的不同，Langmuir槽法又可分为表面波法、稳态法和界面张力弛豫法等。液滴(气泡)扩张法通常利用滴外形分析仪进行，表面的压缩或扩张通过周期性改变液滴(气泡)的大小来实现。Langmuir槽法和液滴(气泡)扩张法各有其技术优势，但均需依靠如界面扩张流变仪等价格昂贵的测试仪器，这无疑拉高了研究者认识泡沫液膜扩张粘弹性的门槛，严重制约了泡沫驱的应用与发展。
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泡沫液膜扩张粘弹性盐效应的方法，泡沫液膜扩张粘弹性的强弱与新生液膜上表面张力梯度的大小相关，而新生液膜上表面张力梯度的大小受泡沫体系从体相至表面的吸附速率控制。由于初期吸附速率呈数量级高于后期吸附速率，其对表面张力梯度大小起着绝对控制作用。因此，通过分析盐度对泡沫体系初期吸附速率的影响即可获知其对泡沫液膜扩张粘弹性的影响，而泡沫体系的初期吸附速率利用动态表面张力曲线即可获得。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种评价泡沫液膜扩张粘弹性盐效应的方法，包括：
步骤S10、根据常规动态表面张力测定方法确定泡沫体系的动态表面张力曲线；
步骤S20、根据泡沫体系的动态表面张力曲线确定泡沫体系吸附初期的扩散系数；
步骤S30、重复步骤S10-S20，获得不同盐度下泡沫体系吸附初期的扩散系数；
步骤S40、根据不同盐度下泡沫体系吸附初期的扩散系数评价泡沫液膜扩张粘弹性盐效应。
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、滴体积法、最大气泡压力法中的一种。
进一步的技术方案是，所述步骤S20的具体步骤为：
步骤S21、根据泡沫体系的动态表面张力曲线绘制泡沫体系表面张力与时间平方根的关系曲线；
步骤S22、拟合计算泡沫体系表面张力与时间平方根的关系曲线左侧直线段的斜率；
步骤S23、根据关系曲线左侧直线段的斜率计算泡沫体系吸附初期的扩散系数。
进一步的技术方案是，所述步骤S23中的计算公式为：
Figure BDA0003060883990000031
式中：c0为表面活性剂体相浓度，mol/L；R为气体常数，8.314J/(mol·K)；T为绝对温度，K。
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吸附初期的扩散系数。
进一步的技术方案是，所述步骤S40中的评价标准为：
若扩散系数随盐度的增加而增加，则盐减效泡沫液膜的扩张粘弹性；
若扩散系数随盐度的增加而减小，则盐增效泡沫液膜的扩张粘弹性。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明基于表面扩张粘弹性的产生原因，利用动态表面张力测试代替扩张模量测试评价盐度对泡沫液膜粘弹性的影响，科学可靠；
2、本发明降低了扩张粘弹性评价的仪器门槛，减小了实验成本，并且快速、准确、可靠；
3、本发明所涉及动态表面张力曲线可使用各种动态表面张力测试仪器完成，具有简便易推广的优点。
附图说明
图1是实施例1中盐度对0.2％AB动态表面张力的影响图；
图2是实施例1中不同盐度下0.2％AB的表面扩张粘弹性图；
图3是实施例2中盐度对0.2％HH动态表面张力的影响图；
图4是实施例2中不同盐度下0.2％HH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。
本发明的一种评价泡沫液膜扩张粘弹性盐效应的方法，包括以下步骤：
步骤S10、使用悬滴法、滴体积法、最大气泡压力法等常规动态表面张力测定方法测试泡沫体系的动态表面张力曲线γ(t)-t；
步骤S20、根据泡沫体系的动态表面张力曲线确定泡沫体系吸附初期的扩散系数；
步骤S21、根据泡沫体系的动态表面张力曲线绘制泡沫体系表面张力与时间平方根的关系曲线γ(t)-t0.5；
步骤S22、拟合计算泡沫体系表面张力与时间平方根的关系曲线γ(t)-t0.5左侧直线段的斜率；
步骤S23、根据关系曲线左侧直线段(即吸附初期直线段)的斜率计算泡沫体系吸附初期的扩散系数；
Figure BDA0003060883990000041
式中：c0为表面活性剂体相浓度，mol/L；R为气体常数，8.314J/(mol·K)；T为绝对温度，K；
步骤S30、重复步骤S10-S20，获得不同盐度下泡沫体系吸附初期的扩散系数；
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；
若扩散系数随盐度的增加而增加，则盐减效泡沫液膜的扩张粘弹性；
若扩散系数随盐度的增加而减小，则盐增效泡沫液膜的扩张粘弹性。
实施例1
本发明的一种评价泡沫液膜扩张粘弹性盐效应的方法，包括以下步骤：
步骤1、测定1.2mol/LNaCl下泡沫体系0.2％AB的动态表面张力曲线γ(t)-t，如图1所示；
步骤2、绘制两盐度下0.2％AB的γ(t)-t0.5曲线，并拟合计算吸附初期直线段的斜率；根据公式(1)计算吸附初期的扩散系数D，其结果如表1所示；
步骤3、重复步骤1-2，获得2.4mol/LNaCl下泡沫体系吸附初期的扩散系数D，其结果如表1所示；
表1
NaCl浓度(mol/L) 1.2 2.4
D(10<sup>-12</sup>m<sup>2</sup>/s) 2.32 3.69
步骤4、根据表1，扩散系数随盐度的增加而增大，意味着盐减效泡沫液膜的扩张粘弹性。
利用振荡滴法测定1.2mol/L、2.4mol/L NaCl下0.2％AB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减小。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
本发明的一种评价泡沫液膜扩张粘弹性盐效应的方法，包括以下步骤：
步骤1、测定2.4mol/LNaCl下泡沫体系0.2％HH的动态表面张力曲线γ(t)-t，如图3所示；
步骤2、绘制两盐度下0.2％HH的γ(t)-t0.5曲线，并拟合计算吸附初期直线段的斜率；根据公式(1)计算吸附初期的扩散系数D，其结果如表2所示；
步骤3、重复步骤1-2，获得3.6mol/LNaCl下泡沫体系吸附初期的扩散系数D，其结果如表2所示；
表2
NaCl浓度(mol/L) 2.4 3.6
D(10<sup>-12</sup>m<sup>2</sup>/s) 7.49 4.07
步骤4、根据表2，扩散系数随盐度的增加而减小，意味着盐增效泡沫液膜的扩张粘弹性。
利用振荡滴法测定2.4mol/L、3.6mol/LNaCl下0.2％HH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 (2)

1.一种评价泡沫液膜扩张粘弹性盐效应的方法，其特征在于，包括：
步骤S10、根据常规动态表面张力测定方法确定泡沫体系的动态表面张力曲线；
步骤S20、根据泡沫体系的动态表面张力曲线确定泡沫体系吸附初期的扩散系数；
步骤S21、根据泡沫体系的动态表面张力曲线绘制泡沫体系表面张力与时间平方根的关系曲线；
步骤S22、拟合计算泡沫体系表面张力与时间平方根的关系曲线左侧直线段的斜率；
步骤S23、根据关系曲线左侧直线段的斜率计算泡沫体系吸附初期的扩散系数；
Figure FDA0003788295890000011
式中：c0为表面活性剂体相浓度，mol/L；R为气体常数，8.314J/(mol·K)；T为绝对温度，K；
步骤S30、重复步骤S10-S20，获得不同盐度下泡沫体系吸附初期的扩散系数；
所述步骤S30中至少获得两个不同盐度下泡沫体系吸附初期的扩散系数；
步骤S40、根据不同盐度下泡沫体系吸附初期的扩散系数评价泡沫液膜扩张粘弹性盐效应；
若扩散系数随盐度的增加而增加，则盐减效泡沫液膜的扩张粘弹性；
若扩散系数随盐度的增加而减小，则盐增效泡沫液膜的扩张粘弹性。
2.根据权利要求1所述的一种评价泡沫液膜扩张粘弹性盐效应的方法，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、滴体积法、最大气泡压力法中的一种。
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