泡沫沥青衰变方程与发泡特性评价

目前常用膨胀率和半衰期指标来评价沥青的发泡特性,由于缺乏明确的数值评价标准,有时难以判断最佳发泡参数.比较了现有的4种衰变方程,选定了泡沫沥青衰变方程的基本形式,应用微分方法推导出实际最大膨胀率的通式,由泡沫沥青衰变的边界条件修正得到标准衰变方程,从能量角度出发定义了泡沫能量指标,通过积分给出了计算公式.对实际工程所用4种沥青的发泡试验数据进行分析,泡沫能量指标物理意义明确,量化了沥青的发泡特性,既可确定沥青的最佳发泡参数,又可评价不同沥青的发泡特性.     

两种衰变分支比的研究

对跃迁到某一能级的比较半衰期或者称为部分比较半衰期ft1/2,i或logft1/2,i,与针对整个核衰变系统而言的比较半衰期fT1/2或logfT1/2作了比较和分析,它们是两个层次的概念,具有不同的对象。前者和部分衰变常量λi及衰变分支比I（或Ri）相联系,后者则和整个原子核衰变的衰变常量λ相联系,在研究和表述中应注意区别开来。作为一个例子,对101Mo基态跃迁到101Tc衰变实验中是如何提取比较半衰期的作了具体的描述。     

放射性衰变曲线的分析(Ⅲ)——~(46)Cu半衰期的准确测定

本文采用“λ法”分析了~(64)Cu 的衰变曲线,得出~(64)Cu 的半衰期为12.699±0.003小时.     

多孔介质内泡沫稳定性定量评价实验

为了克服常规泡沫稳定性评价方法难以模拟高温高压多孔介质环境的不足,基于激光探测技术,根据激光透过不同衰变阶段泡沫时的透射性能差异,首次提出了一种高温高压条件下定量评价多孔介质内泡沫稳定性的实验方法。此外,为验证激光法评价结果的准确性,同时开展了泡沫粒径微观可视化实验,研究了压力、温度、多孔介质对泡沫稳定性的影响及其机理。研究发现,相同条件下,较无多孔介质,泡沫在多孔介质中的稳定性更好,且在高压条件下,多孔介质更有利于稳泡。原因是压力升高,孔隙受压缩其水力半径减小,空气与表活剂疏水链的分子间作用力增强,二者均会导致泡沫粒径减小,稳定性增强;升高同样温度,多孔介质中泡沫稳定性下降的幅度更大。是由于多孔介质中的固态颗粒导热系数比纯泡沫更高,单位时间内辐射出的热量更多,加剧了气泡膨胀及液膜排液,使泡沫粒径增大,稳定性降低。     

泡沫-聚合物复合体系性能及长期稳定性评价

针对稳泡剂对泡沫体系XHY-4作用,开展了复合泡沫体系性能及长期稳定性评价实验。实验结果表明,当XHY-4有效浓度为0.15%、稳泡剂HPAM浓度1 200 mg/L时,复合泡沫体系较单一泡沫体系的发泡能力没有明显变化;但稳定性有很大提高,析液半衰期和泡沫半衰期增幅分别为119%和131%,并且随温度和矿化度的增大,泡沫稳定性降低;复合泡沫体系的稳定性与稳泡剂HPAM视黏度随老化时间变化具有相关性,均表现为随老化时间的增加,先呈缓慢下降趋势再大幅减少;第30 d和第60 d稳泡剂HPAM的黏度保留率分别为70%和16.6%;而较未老化时的析液半衰期分别下降23.4%和30.6%,泡沫半衰期分别下降9.52%和42.4%。驱油实验结果表明复合泡沫体系较单一泡沫体系更能够提高采收率,其增加幅度达5.43%;但复合泡沫体系提高采收率幅度随老化时间的增加而减小。     

清洁泡沫自转向酸转向机理研究

通过室内实验评价了一种新型清洁泡沫自转向酸;并利用并联岩心分流试验装置进行分流实验,研究了岩心渗透率大小、级差以及温度对清洁泡沫自转向酸转向效果的影响。实验结果表明:在170 s-1剪切速率下,初始黏度为21 mPa·s,与碳酸盐岩反应后黏度最高升至273 mPa·s。当温度小于60℃时,温度对酸液体系泡沫半衰期的影响较小;但在温度高于60℃后,泡沫稳定性迅速下降,100℃时泡沫半衰期仅为2.9 min。随着并联岩心渗透率级差的增加,低渗岩心渗透率改造率逐渐降低,转向效果下降;在相同渗透率级差下,岩心渗透率越小转向效果越差;当温度大于60℃时,该酸液体系转向效果大幅度下降。     

泡沫钻井流体稳定井壁机理分析与评价技术探索

采用泡沫流体钻进过程中,容易发生井壁失稳,但性能良好的泡沫流体对稳定井壁仍具有一定的积极作用。目前,针对泡沫钻井流体井壁稳定性的评价手段较为匮乏。通过对泡沫钻井流体的抑制性能和封堵性能进行实验评价,形成一套井壁稳定性评价方法,可以为评价泡沫钻井流体稳定井壁性能提供一定的技术参考。结果表明,所研究的泡沫钻井流体具有良好的抑制性和封堵性,化学抑制和物理封堵相结合,形成一定的稳定井壁性能。最后,对泡沫钻井流体稳定井壁机理进行阐述。     

高温高压条件下泡排剂PP-F13发泡性及稳定性评价

使用改进气流法,对泡排剂PP-F13在高温高压条件下的发泡能力、稳定性及携液能力开展了实验评价。结果表明,高压有利于泡沫性能,随着压力的增大,泡沫稳定性显著提高,20 MPa的泡沫半衰期较常压增幅为199.14%,并且压力高于10 MPa后,泡沫稳定性提高幅度不大;而随着温度的增加,泡沫稳定性大幅度降低。压力与温度对泡沫的发泡性影响都不大。稳泡剂能够改善泡排剂的高温稳定性,其中无机稳泡剂SiO_2稳泡能力优于有机稳泡剂HPAM及CMC,适用于高温气藏条件。当压力10 MPa、温度120℃时,含SiO_2复合泡沫体系的泡沫半衰期是相同条件下无稳泡剂泡沫体系的3.59倍,达到1 295 s。高温高压动态携液实验表明,气流速度较低时,SiO_2稳泡剂对泡排剂携液能力作用小,但随着气流速度的增大,SiO_2复合泡沫体系携液能力较无稳泡剂泡沫体系有显著提高。     

原油乳状液稳定性光学评价方法研究

以光散射原理为基础,建立了原油乳状液比表面积与时间的关系模型,进一步推导了原油乳状液衰变速率表达式。借助近红外扫描仪,评价了石油磺酸盐原油乳状液和碱原油乳状液两种体系的稳定性。红外扫描实验结果表明,碱原油乳状液体系、石油磺酸盐阴离子表面活性剂原油乳状液体系、OP-15非离子表面活性剂原油乳状液体系的半衰期分别为10.92,0.96,0.26 h。对各种原油乳状液体系的衰变速率进行了定量计算,计算结果表明,碱原油乳状液体系、石油磺酸盐阴离子表面活性剂原油乳状液体系、OP-15非离子表面活性剂原油乳状液体系的液珠衰变速率分别为0.000 652,0.055 6,0.121 8。计算结果和常规析水指数测定结果在分析原油乳状液稳定性方面具有一致性,验证了所建立的数学模型在原油乳状液稳定性评价中的可行性。     

巨型表面活性剂强化泡沫封堵性能研究

泡沫驱是一种重要的提升原油采收率技术。本文通过多重点击反应,采用一锅法合成了一种巨型表面活性剂类稳泡剂HPOSS-PS25,利用HPOSS-PS25较高的表面活性及较强的增粘性能,显著改善了起泡液的起泡性能及其泡沫稳定性、粘弹性。通过稳泡实验及泡沫流动实验测定并分析了HPOSS-PS25对起泡液起泡能力及泡沫稳定性、调驱性能的影响。结果发现,与HPAM/SDS泡沫及起泡体系相比,HPOSS-PS25/SDS体系起泡200 ml所用起泡时间缩短了40.1%,为42.3 s;泡沫消泡半衰期提升了128.0%,达871.4 s;50℃阻力因子提高了28.8%,达985。     

Modification and investigation of silica particles as a foam stabilizer

As a solid foam stabilizer, spherical silica particles with diameters ranging from 150 to 190 nm were prepared via an improved Stöber method and were subsequently modified using three different silane coupling agents to attain the optimum surface hydrophobicity of the particles. Fourier transform infrared (FTIR) spectra and the measured contact angles were used to characterize the surface properties of the prepared particles. The foam stability was investigated by the foam drainage half-life and the expansion viscoelastic modulus of the liquid film. The results demonstrate that all of the modified silica nanoparticles effectively improve the foam stability. The surface hydrophobicity of the modified particles is found to be a key factor influencing the foam stability. The optimum contact angle of the particles lies in the approximate range from 50° to 55°. The modifier molecular structure used can also influence the stabilizing foam property of the solid particles. The foam system stabilized by (CH₃)₂SiCl₂-modified silica particles exhibits the highest stability; its drainage half-life at maximum increases by 27% compared to that of the blank foam system and is substantially greater than those of the foam systems stabilized by KH570- and KH550-modified particles.     

压缩空气泡沫析液过程分析

利用压缩空气泡沫灭火系统和析液装置,对典型的蛋白型A类泡沫灭火剂在压缩空气泡沫产生方式下的泡沫析液(泡沫溶液的质量分数取0.3%~2.4%)过程进行了实验研究,同时通过建立分析模型来反映析液过程.研究发现泡沫在析液之前存在延迟现象,析液速率并非从一开始就递减,而是先有一个峰值,峰值过后其值逐步降低并趋近于0,此时析液质量趋于平稳.实验表明:最大析液速率、析液速率常数、50%析液时间都与溶液质量分数相关,增大溶液质量分数则最大析液速率、析液速率常数都会呈指数衰减而50%析液时间则呈指数上升.模型和实验结果的对比很吻合,能恰当地反映压缩空气泡沫的析液过程.     

考虑热伤害的氮气泡沫辅助蒸汽驱数值模拟研究

通过物理模拟的方式对发泡剂溶液的表面张力、发泡体积、半衰期以及封堵性能进行了测定。在物理模拟实验结果的基础上,建立了考虑储层热伤害的氮气泡沫辅助蒸汽驱数值模拟模型。模型将岩石骨架分为可动砂,流动砂以及基质砂三类,通过定义反应动力学方程在一定条件下将可动砂转化为流动砂从而近似模拟储层热伤害带来的孔渗参数变化。泡沫模型采用机理模型,考虑泡沫的生成、破灭以及原油对泡沫的影响。数值模拟结果表明储层热伤害造成的岩石骨架溶解以及热蚯孔的形成会加剧储层的非均质性,加快汽窜。而泡沫会对高渗通道产生有效的封堵,扩大蒸汽波及体积,延缓汽窜。     

冶金熔体泡沫演化中的转型

通过理论分析和实验验证,证实冶金熔体泡沫演化过程中存在由球状泡沫到多面体泡沫的转型．泡沫转型前的演化速率可由伽利略数Ｇａ定性判断,而泡沫转型后的多面体泡沫破灭阶段,可以用量纲为一的因子Ｓａ来定性判断．应用泡沫转型理论,解释了冶金熔体与常温溶液泡沫衰减过程机理的差异,也给出了内生气源更容易发泡的原因．     

环氧树脂乳液泡沫制备及固砂性能研究

为了克服化学防砂中存在的缺陷,改善其应用效果,开展了环氧树脂乳液泡沫固砂性能的研究.以环氧树脂、自制乳化剂为原料,采用相反转法,合成了具有较低黏度的环氧树脂水乳液.将合成的乳液稀释与起泡剂、稳泡剂混合搅拌可得到稳定性良好的泡沫.实验表明,在室温下质量分数50%乳液中,当起泡剂与稳定剂用量分别为乳液质量的0.4%、3.0%时,起泡体积倍数大于4,半衰期可达到29 h以上.通过室内模拟固砂实验发现,采用环氧树脂乳化泡沫固砂,所固结岩心强度高,渗透性好,抗压强度可达5 MPa,可以为非均质油藏或水平井的防砂提供一种有效的手段.     

铝土矿浮选泡沫消泡研究

以河南混合铝土矿浮选精矿泡沫为研究对象, 分析铝土矿浮选泡沫的稳定原因. 采用物理方法和化学方法, 进行三相泡沫的消泡研究. 结果表明: 油酸钠可以显著降低水溶液体系的表面张力, 同时微细疏水矿粒在气泡表面的吸附降低了气泡表面的排液速率, 并增强了气泡的机械强度, 导致铝土矿浮选泡沫稳定;另外, 转速对机械搅拌消泡有较大的影响, 消泡效果随转速的提高而增强;磷酸三丁酯、 Foamban-ms-575和BD3037对两相泡沫体系具有很好的消泡作用, 但在三相泡沫体系中由于在泡沫表面铺展速率的限制, 消泡效果并不明显;利用机械搅拌和添加消泡剂, 可以在较低的转速下, 大大改善消泡效果.     

酸性溶液中碳钢上钝化膜的生成和溶解

碳钢上的钝化膜为不均匀膜,其稳定性比纯铁的钝化膜低,并随酸度的降低和钝化时间的增长而增加。在0.8V钝化一个半小时后,开路电位衰减曲线出现两个平台。采用方波迭加法模拟了电流振荡现象。