润滑油中泡沫特性检测方案(润滑油检测仪)

泡沫特性的研究 1956年Fried首次对泡沫驱油作了研究(公布于1961年)，1958年Bond等 人发表了世界上 第一份泡沫驱油的专利(US 2866507): 在以后的30多年里，人们对泡沫在石油钻采工艺中 的应用进行了广泛和深入的研究。对此，作者和Marsden等人都曾柞过系统的论述L1,22. 我国于1965年最早在玉门油田进行泡沫驱油试验。1971 年开始在克拉玛依油田进行试 验。1980年在大庆油田进行试验。近几年来，国内外又在泡沫泥浆、压裂、酸化、调剖和驱油等方面作了一些研究工作。 实验部分 1.实验药品 起泡剂: FA (石油磺酸钠，活性物含量77.5%，矿物油含量5.3% ,无机盐含量3.5呢,挥发分11.2% ,当量421,新疆石油管理局勘探开发研究院提供); FB (石油磺酸盐，玉门石油管理局勘探开发研究院研制); FC (十二烷基苯磺酸钠,分子量272.38,含量>97%，水分1呢,不皂化物1.5%，氯化钠0.5%，C.P..西安化学试剂厂产品):固泡剂:明胶,C.P.:增粘剂:羧甲基纤维素(CMC), C.P.;硅酸钠,C.P.;氯化钙,C.P.:润滑油(KK-1 ，1号)，工业品。 2.实验装置如图1 所示。试验所用 空气由泵输入，氮气由氮气钢瓶供给。 3.实验方法 先在泡沫测试器中装入定量的起泡剂配制液(基液)， 在恒温条件下，遁入定量的气体测泡沫高度h和泡沫半衰期t，以此衡量起泡性和泡沫稳定性。起泡高度高，半衰期长，则说明该起泡剂的性 能良好。半衰期是指当泡沫流体静置时，析出的液量为基液体积一半时所需的时间。泡沫特 征值φ用下式计算: φ=[(泡沫高度一基液高度)/泡沫高度]x100% 在试验中采用如下符号: bn- 一氮气泡沫的高度,厘米: ba--空 气泡沫的高度,厘米; th一-氮 气泡沫的半衰期，分: tA-空气泡沫的半衰期， 分; C- - ~起泡剂的浓度，重呀。 结果与讨论 1.起泡剂C对h和t的影响 在20C和φ=0.9的条件下.对FA、FB两种起泡剂的h和t进行测试。由图2可知，b随起泡剂C增大而增高，当C=1.0咖时，由于表面张力最低(见表1 )，故b达到最大值，两种起泡剂的变化规律是一-致的。起泡性的优劣为: FA>FB,且hx>hA. t随起泡剂C增大而增长，当C=1.5%时，t达到最大值.两种起泡剂的变化规律是- - 致的，其泡沫的稳定性为: FA>FB，ta>tN. 2.温度对h和t的影晌 在φ=0.9、C=1.0%的条件下，测定温度对FA、FB两种起泡剂b的影响。由图3可知, 随着温度升高，h略有增高.主要是由于温度升高时溶液膨胀，分子间的距离增大，同时分子 的热运动加剧，导致分子间的吸引力减弱，表面张力下降所致8。在φ=0.9、C=1.5%的条 件下，由图3的实验结果可知，随温度升高，泡沫的t缩短。即泡沫的稳定性下降。这主要是由于温度升高时，液体的蒸发作用使泡沫表面的液膜变薄，其机槭强度降低所致。 3.固泡剂浓度对h和t的影响 在温度20C、φ=0.9、FA和FB两种起跑剂的C= 1 %的条件下，测定固泡剂明胶的浓 变(重%)对起泡性h的影响。由图4可知，随着明胶浓度的增加，起初h增高，当明胶浓度 为0.5呢时，h达最高值.此后由于起泡剂配制液的粘度过大，h又逐渐降低。两种起泡剂的 起泡性为: FA> >FB，且hN- > >hA。在两种起泡剂的浓度均为1.5喊时，测定明胶浓度对t的影响(图4)，可见泡沫的t随明胶浓度的增大而增大，使用FA时t的增大趋勢更为显著，且 tw>tw.在起泡剂配制夜中脯入明胶后，在气泡的周围能形成- -层具有一-定机械强度的保护 膜+-02,故可使泡沫的寿命显著延长(见表2)，稳定性大大提高。 4.温度对固泡剂作用的影响 当起泡剂FA、FB的浓度均为1.0%，固泡剂明胶的浓度为0.25咖时，测定温度对h和t的 影响。温度升高时明胶的粘度下降，故h增高，t下降(见图5).两种起泡剂的起泡性为; FA> >FB，且hx>hA.泡沫的稳定性为: FB>FA. 5.增粘剂浓度对h和t的影响 在温度20C、φ=0.9. FA和FB两种起泡剂的浓度为1 %的条件下，测定增粘剂CMC 的浓度(重%)对h和t的影响。由图6曲线可知，当CMC的浓度低于0.25呢时，h随CMC的浓度增大而增高，在CMC浓度为0.25%时h达最高值，当CMC的的浓度大于0.25%后，h随CMC的浓度增大而降低。两种起泡剂的起泡性为: FA>FB.且hw>hA. 当两种起泡剂的浓度均为1.5畅时，泡沫的t随CMC浓度的增大而增大，两种泡沫的稳定性为FA> > FB,且tA>tn。在起泡剂配制液中加入增粘剂CMC后，配制液具有了较大的粘度，气泡间的液膜不易流失，从而h和t增大。但CMC的浓度不宜太大，否则膜中起泡剂分子不能自由移动而使h下降,膜局部受损时“伤口”不能迅速弥合，泡容易破“+-82。增粘剂CMC可使泡沫寿命 显著延长(见表2),泡沫的稳定性大大提高。 6.温度对增粘剂作用的影响 当起泡剂FA. FB的浓度均为1 .0%，增粘剂CMC的浓度为0 .25%时,测定温度对h和t的 影响。随着温度升高，配制液粘度下降，泡沫b增高，t下降(见图7). 两种起泡剂的起泡 性为: FA>FB，且hx>ha;泡沫的稳定性为: FA> >FB，且ta>tN. 7.两相泡沫与三相泡沫的比较 以上讨论的均为两相泡沫，即由气、液两相形成的泡沫。在两相泡沫的配制液中加入固体粉末物质可得到三相泡沫。典型配方如下“2:起泡剂十二烷基苯磺酸钠0.5- -2%(重量，下同)，增粘剂CMC1 %，润滑油0.06%,硅酸钠11%,用自来水配制。在起泡组分中加入的少量润滑油中的非极性分子能嵌入并吸附在气泡膜层内的表面活性剂分子之间，使吸附层的极性部分加厚，从而使泡沫的稳定性增加。对泡沫稳定性影响最大的是硅酸钠和氯化钙，它们与溶解于水中的碳酸、OH离子和阴离子起跑剂作用生成的胶体分散性化合物，可提高气液间液膜的机械性能，防止膜层变薄，显著地提高泡沫的稳定性。 在20C和φ =0 ,90的条件下，对三相泡沫的稳定性进行测试，并与两相泡沫进行比较. 由图8所示的结果可知，当起泡剂为FB时，三相泡沫的t远大于两相泡沫，郎三相泡沫的稳定性高于两相泡沫。 结论 1.随着起泡剂浓度C的增大，泡沫高度h和泡沫半衰期t先增大，达到最大值后又降低、 2。升高一定温度时，两种起泡剂(FA和FB) 的h均有不同程度的升高, t有明显的下 降。 3。随着固泡剂明胶和增粘剂CMC浓度的增加，h先增大，达到最大值后又下降，而t则 单调增大。含有明胶和ICMC的泡沫，当温度升高时，其h增大，而t下降。 4. FA的起泡性和泡沫稳定性优于FB。采用不同的介质(氦气和空气),对起泡性和稳 定性也有一定的影响。 5.三相泡沫与两相泡沫相比，t较大，稳定性较高。 结论1.随着起泡剂浓度C的增大，泡沫高度h和泡沫半衰期t先增大，达到一定值后又降低、2。升高一定温度时，两种起泡剂(FA和FB) 的h均有不同程度的升高, t有明显的下降。3。随着固泡剂明胶和增粘剂CMC浓度的增加，h先增大，达到一定值后又下降，而t则单调增大。含有明胶和ICMC的泡沫，当温度升高时，其h增大，而t下降。4. FA的起泡性和泡沫稳定性优于FB。采用不同的介质(氦气和空气),对起泡性和稳定性也有一定的影响。5.三相泡沫与两相泡沫相比，t较大，稳定性较高。