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复配表面活性剂对泡沫性能的影响 泡沫是气液分散系统，压力小，有一定的粘度，连续流动，对水、油、砂和其他物质有随机性。控制配方使其具有一定的表面粘度和溶液粘度,可以保证泡沫有一定的稳定性。由于这些特点,泡沫在油田具有广泛的应用。笔者通过系统试验研制出了一种新的泡沫体系。 1 稳泡剂的筛选 起泡剂是产生泡沫的主要因素,起泡剂的种类和浓度直接影响溶液的起泡能力和泡沫的稳定性。国内现场常用的是阴离子表面活性剂。笔者采用常用起泡剂十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(ABS)、十六烷基三甲基溴化铵(HTAB)、辛基苯酚聚氧乙烯醚(OP-10)进行优选,结果见图1和图2。由图1和图2可知,4种起泡剂溶液起泡性能和稳泡性能由大到小的顺序是:SDSABSHTABOP-10。 阳离子表面活性剂起泡性和稳泡性较差,主要原因在于阳离子表面活性剂的极性头太大,影响分子间紧密排列,不容易形成致密的表面膜。 2 sds-abs复配实验 几种起泡剂复配有可能得到比单一起泡剂效果更好的新的复合起泡剂。SDS溶液在盐和酸碱等条件下起泡能力和稳泡能力都相对较好,选择SDS为起泡主剂,分别与ABS、HTAB和OP-10进行复配。表面活性剂配合使用时,两者配用比例比较关键,用浓度分别为1 g/L,2 g/L,3 g/L,4 g/L的SDS在不同质量比下分别与ABS、HTAB、OP-10进行复配,测定溶液的起泡体积和泡沫半衰期,结果如图3~8所示。 由图3可以看出,SDS-ABS复配表面活性剂溶液的起泡能力随溶液中SDS和ABS质量比的变化而变化。当SDS浓度为4 g/L,SDS与ABS质量比为8∶1时,复配表面活性剂溶液起泡能力达到最大。由图5~8可以看出,SDS-HTAB与SDS-OP复配表面活性剂溶液的起泡能力都比SDS溶液起泡能力低。确定起泡剂配比为SDS 4 g/L+ABS 0.5 g/L。 3 优优泡沫剂 3.1 二醇对泡沫保水性和发泡体积的影响 十二醇对SDS产生的泡沫具有良好的稳泡能力。考察十二醇对混合起泡剂的稳泡性能,结果如图9所示。 由图9可知,随着十二醇浓度的增加,泡沫半衰期和溶液起泡体积都呈现先增大后减小的趋势,当十二醇浓度为0.2 g/L时稳泡效果最好,此时十二醇对溶液起泡体积影响也较小。其原因可能是由于SDS和十二醇在气-液界面上形成了致密混合膜,增强了表面吸附膜强度,进而增强了泡沫稳定性。 3.2 稳泡剂的选用 为进一步增强泡沫的稳定性,选择聚合物羧甲基纤维素纳(CMC)、羟乙基纤维素(HEC)、聚丙烯酰胺(HPAM,300万)和阴离子聚丙烯酰胺(HPAM,800万)作稳泡试验,结果见图10和图11。 由图10可以看出,泡沫半衰期随着稳泡剂浓度增大而增大,原因在于在起泡剂配制液中加入了高分子稳泡剂,提高了基液粘度,一方面使气泡间的液膜不易流失,另一方面又使气体在液膜中的溶解度降低,从而使溶液起泡能力和泡沫半衰期增大。同时,由图11可知,溶液起泡体积随稳泡剂浓度增大而减小。这是由于液相粘度增大,溶液中起泡剂分子不能自由移动而使起泡能力下降,膜局部受损时,“伤口”不能迅速弥合,气泡容易破裂。综合考虑稳泡剂对泡沫性能的影响,选择HEC为主要稳泡剂,其用量为1.0 g/L。 由图10可以看出,HPAM(800万)具有良好的稳泡能力,所以选择HPAM(800万)作为稳泡助剂,用量为0.2 g/L。 通过上述试验确定泡沫体系的配方为:SDS(4.0 g/L)+ABS(0.5 g/L)+十二醇(0.2 g/L)+HEC(1.0 g/L)+HPAM(0.2 g/L)。在室温15 ℃、无其他因素干扰的情况下,测定泡沫体系性能。 4 稳泡剂的筛选 (1)室温常压下,4种起泡剂溶液起泡性能和稳泡性能由大到小的顺序是:SDSABSHTABOP-10;SDS-HTAB和SDS-OP复配对泡沫性能没有增效性,SDS与ABS质量比为8∶1时,复配表面活性剂溶液起泡能力达到最大。 (2)十二醇对SDS/ABS混合发泡剂溶液有明显的稳泡作用。本实验中,综合考虑起泡体积和泡沫稳定性,选择CMC/HPAM为高分子稳泡剂。 (3)确定泡沫体系配方为SDS(4.0 g/L)+ABS(0.5 g/L)+十二醇(0.2 g/L)+HEC(1.0 g/L)+HPAM(0.2 g/L),该体系成本低,价格低廉,具有良好起泡性和稳泡性。