油-水-气三相泡沫的排液动力学机理研究

摘要

泡沫在石油与天然气开采中的应用广泛，诸如泡沫驱油、泡沫堵水、泡沫排液、泡沫压裂等。本文围绕原油含量对水相泡沫排液量、泡沫层压力、泡沫电导率、排出液电导率影响及泡沫的微观结构等做了研究，并得出如下几个结论：
　　（1）原油的加入对原水相泡沫产生一定影响。表面活性剂一定时，随着含油量的不断增加，初始发泡量均有着明显的降低，但半衰期却有所提高；含油量相同的情况下，随着起泡剂浓度的增大，初始起泡量有所增加，添加SDS质量分数为0.125％时，半衰期存在最大值。油量一定时，选择不同的表面活性剂，综合起泡性能SDS要远好于SDBS；表面活性剂一定时，不同油相的添加对于原水相泡沫的影响结果为癸烷初始发泡量相对较大，而十二烷的半衰期则相对较长；泡沫随着剪切速率提高而出现剪切稀释的现象，同时剪切应力也会随着剪切速率的提高而增大。
　　（2）泡沫自由排液时，泡沫层电导率及压力随时间的推移均出现了下降的趋势。随着含油量的增大，电导率及压力的下降速率有所放缓；排液层的电导率随时间推移逐渐增大。随着含油量的提高，排液层电导率的增长速率有所放缓；当表面活性剂浓度一定时，随着油相含量的不断增加，泡沫体系的稳定性有所增加，排液量随时间的曲线变得平缓，排液时间有所增加，排液速率下降；显微镜下观察泡沫排液过程发现，油水比较小时，形成的乳状液并不稳定，而随着油水比不断加大，当油水比一定（超过3:7）时，泡沫稳定性有了显著的提高，排液速率有所减缓。
　　（3）就综合发泡性能而言，纯水相泡沫基本是随着起泡剂浓度的增大而线性减小，而含油相泡沫在相同起泡剂浓度条件下比纯水相泡沫略差一些。从微观角度显微镜观察发现纯水相泡沫的Plateau通道明显比含油相泡沫更宽，液体流动速度更快。就排液机理来看，纯水相泡沫排液过程分为两个阶段，即初始时的排液阶段及排液后期阶段；而油水气三相泡沫的排液过程分为三个阶段，即排液初期阶段，快速排液阶段及排液后期阶段。

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第一章 绪论

1.1 选题依据及意义

1.2 国内外现状

1.3 泡沫的基本性质及分类

1.3.1 泡沫的概念

1.3.2 泡沫的基本结构

1.3.3 泡沫的分类

1.4 水相泡沫的排液行为

1.4.1 泡沫的演化过程

1.4.2 泡沫排液的分类

1.4.3 水相泡沫的排液机理

1.4.4目前测试泡沫排液过程采用的试验方法

1.5 原油对水相泡沫排液行为的影响

1.5.1 原油在水相泡沫中的存在构型

1.5.2 原油在水相泡沫中的“铺展-进入”理论

1.5.3 原油对泡沫作用的分类及“膜数”理论

1.5.4 假乳状液膜对泡沫稳定性影响

1.6 研究目的及主要研究内容

1.6.1 研究目的

1.6.2 主要研究内容

第二章 含油泡沫的性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验试剂及仪器

2.2.2 常用的表征泡沫稳定性方法

2.2.3 泡沫的制备

2.3 实验结果与讨论

2.3.1 不同浓度表面活性剂对于发泡性能的影响

2.3.2 不同表面活性剂对于发泡性能的影响

2.3.3 不同碳链长度的油相对于发泡性能的影响

2.3.4 泡沫粒径对于泡沫稳定性的影响

2.3.5 含油泡沫的流变特性

2.3.6 含油相泡沫与纯水相泡沫的比较

2.4 本章小结

第三章 油相对于泡沫自由排液动力学的影响

3.1 引言

3.1.1 泡沫排液的流动方程

3.2 实验部分

3.2.1 实验试剂与仪器

3.2.2 实验方法

3.3 实验结果与讨论

3.3.1 含油泡沫的电导率变化

3.3.2 泡沫排出液体的电导率变化

3.3.3 含油泡沫的压力变化

3.3.4 不同碳链长度的油相对于泡沫排液性能的影响

3.3.5 宏观条件下添加染料观察液体泡沫的排液过程

3.3.6 微观条件下观察液体泡沫的排液过程

3.3.7 含油相泡沫与纯水相泡沫排液过程的比较

3.4 本章小结

第四章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文