阅读说明：本技术 一种泡沫稳定性的评价方法 (Foam stability evaluation method ) 是由 华朝 靖波 王姗姗 张健 王秀军 胡科 陈文娟 赵文森 王大威 张世仑 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种泡沫稳定性的评价方法。该方法包括：1)在温度T下,取体积为V的起泡剂溶液进行搅拌,搅拌结束后立即启动秒表计时；2)将步骤1)产生的泡沫倒入量筒中,加入浮标,读取并记录起泡剂的发泡体积V<Sub>0</Sub>；3)在设定温度下,读取t时刻泡沫总体积V<Sub>1</Sub>及析出液体体积V<Sub>2</Sub>,按公式K<Sub>t</Sub>＝(V<Sub>1</Sub>-V<Sub>2</Sub>)/V<Sub>0</Sub>计算泡沫衰变率；令K<Sub>t</Sub>＝0时,t＝T<Sub>0</Sub>；若T<Sub>0</Sub><120min,则所述起泡剂溶液产生的泡沫强度为0级；所述K<Sub>t</Sub>越小,则所述起泡剂溶液产生的泡沫强度越低。该方法操作简单,规避“虚泡”影响,泡沫界面清晰,数据读取方便,同时对高强度泡沫实现分级评价,有效实现对泡沫强度快速评价。(The invention discloses an evaluation method of foam stability. The method comprises the following steps: 1) at the temperature T, stirring the foaming agent solution with the volume of V, and starting a stopwatch to time immediately after the stirring is finished; 2) pouring the foam produced in step 1) into a measuring cylinder, adding a buoy, reading and recording the foaming volume V of the foaming agent 0 (ii) a 3) At a set temperature, reading the total foam volume V at the time t 1 And volume V of precipitated liquid 2 According to formula K t ＝(V 1 ‑V 2 )/V 0 Calculating the foam decay rate; let K t When T is 0, T is T 0 (ii) a If T 0 <120min, the foam strength generated by the foaming agent solution is 0 grade; said K t The smaller the frother solution, the lower the froth strength produced. The method is simple to operate, avoids the influence of 'virtual bubbles', is clear in foam interface, is convenient to read data, and meanwhile, realizes grading evaluation on high-strength foam and effectively realizes quick evaluation on the foam strength.)

一种泡沫稳定性的评价方法

技术领域

本发明属于油田化学领域，涉及一种泡沫稳定性的评价方法。

背景技术

起泡剂是石油行业一种广泛应用的化学药剂，可应用于排水采气、高温蒸汽泡沫驱及钻井液等，海上油田也有较多起泡剂相关的措施应用。起泡剂的各项评价指标，包括起泡剂的发泡能力、泡沫的稳定性、热稳定性、配伍性等，基于起泡剂的不同用途，同一评价参数的实验方法不尽相同，所用的实验仪器也不同统一。

目前针对起泡剂的评价方法主要有罗氏泡高法、泡沫扫描仪、Waring搅拌法。其中：罗氏泡高法“大型玻璃仪器”，组装使用费时费力，制备读取不分离；测定数据单一，无法测定析液半衰期；玻璃仪器非标准产品多。泡沫扫描仪配备仪器昂贵；制备测量不分离，不适合大量样品评价。Waring搅拌法中测定泡沫稳定性时虚泡影响界面读取，同时泡沫半衰期时间长，很难读取，束缚人力；在考察泡沫的热稳定性时，泡沫半衰期无法实时观察。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速、简便的适用不同应用领域的泡沫稳定性的评价方法。

本发明要求保护一种泡沫稳定性的评价方法，该方法包括：

1)在温度T下，取体积为V的起泡剂溶液进行搅拌，搅拌结束后立即启动秒表计时；

2)将步骤1)产生的泡沫倒入量筒中，加入浮标，读取并记录起泡剂的发泡体积V₀；

3)在设定温度下，读取t时刻泡沫总体积V₁及析出液体体积V₂，按公式K_t＝(V₁-V₂)/V₀计算泡沫衰变率K_t；

令K_t＝0时，t＝T₀；若T₀≤120min，则所述起泡剂溶液产生的泡沫强度为0级；

所述K_t越小，则所述起泡剂溶液产生的泡沫强度越低。

上述方法的步骤1)中，所述T为0～100℃；

所述V为50～200mL；

所述搅拌步骤中，速度为200～20000r/min；时间为20～300s；

所述起泡剂溶液可以为各种能够起泡的单一体系或复合体系，如十二烷基硫酸钠或十二烷基硫酸钠-聚合物复合体系；所述十二烷基硫酸钠-聚合物复合体系中，所述聚合物具体选自部分水解聚丙烯酰胺、疏水缔合聚合物和两亲聚合物中至少一种；

所述步骤1)搅拌可在各种搅拌器中进行；如可在吴茵搅拌器中进行。

所述步骤2)中，量筒的量程为250～2000mL；内径R满足如下条件：40mm<R<90mm。

所述浮标的直径D、浮标外壁深度H、浮标内壁深度h及浮标壁厚b满足如下条件：

1.5mm≤R-D≤2.5mm，h≥1mm，1mm<b<4mm；所述b具体为2mm；

其中，R为所述量筒的内径；D为所述浮标的直径；H为所述浮标的外壁深度；h为所述浮标的内壁深度；b为所述浮标的壁厚。

所述浮标的材质为聚四氟乙烯或塑料。

所述步骤2)还包括：在所述将步骤1)产生的泡沫倒入量筒之后，在所述加入浮标之前，用刮具将泡沫盛具中残留的泡沫转移至所述量筒中。

所述刮具为硅胶刮刀、硅胶刷子、毛刷或橡胶刮刀。

本发明提供的泡沫评价方法操作简单，规避“虚泡”影响，泡沫界面清晰，数据读取方便，同时对高强度泡沫实现分级评价，有效实现对泡沫强度快速评价。

附图说明

图1为加入浮标30min后量筒中泡沫照片；

图2为加入浮标80min后量筒中泡沫照片；

图3为加入浮标80min后量筒中泡沫照片；

图4为加入浮标后不同时刻量筒中泡沫照片：(a)30min,(b)60min,(c)110min。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。下述实施例中，所述析液半衰期的定义为：在温度T下，读取从泡沫中析出液体达到V/2时的时间，即为析液半衰期；所述析液半衰期越长，则起泡剂溶液产生泡沫的泡沫稳定性越强。

实施例1

将起泡剂WZJ013-H溶液用蒸馏水(或用户所需水样)配制成质量分数为0.5％溶液(或用户所需浓度)，称取配制好的起泡剂200g，加入搅拌杯中，使用3000r/min的转速搅拌30s后，即刻启动秒表，将搅拌杯中的泡沫倒入量筒中，并配合用硅胶刮刀将杯壁上残留泡沫转移到量筒中，用玻璃棒沿量筒壁缓缓送入不同尺寸及重量浮标(见表1)到泡沫液面处，泡沫转移过程应在30s内完成。

读取并记录起泡剂的发泡体积，记录不同时刻的泡沫体积和析液体积，计算析液半衰期及不同时刻泡沫衰变率，实验结果如表2所示。

表1、不同量筒、浮标参数

表中“-”表示此组实验中无浮标

表2、不同尺寸及重量的浮标对发泡体积、析液半衰期及不同时刻泡沫衰变率的影响

加入浮标后实验结果照片分别如图1-3所示，从实验结果可以看出，浮标的加入有利于获得清晰的泡沫界面，浮标重量及尺寸对不同时刻泡沫衰变率影响显著。加入最重的1#浮标的样品，在82分钟内完全消泡，其次是3#浮标121分钟完全消泡，再次是2#浮标，最轻的4#浮标消泡作用不显著。5#浮标下降速度快。

分析实验结果可以看出，2#浮标外径太大，与量筒间环隙间距只有0.5mm，造成浮标与量筒间摩擦力偏大；4#浮标壁面太薄，材料易变形，易卡在量筒内，且清洗量筒时不易拿出浮标。5#浮标重且直径相对量筒小(R-D＝3mm)，浮标易下沉且倾斜，泡沫易从量筒与浮标间隙中溢出。1#、3#浮标重量及尺寸均较合适。

当R-D＝1mm，浮标与量筒间摩擦力偏大，浮标不能自由下沉；当R-D＝3mm，浮标与量筒环隙间距偏大，浮标易倾斜，泡沫易从量筒与浮标间隙中溢出；浮标与量筒环隙间距过小或过大，都不利于泡沫量准确读取，考虑量筒加工误差，推荐1.5mm≤R-D≤2.5mm。

当b＝1mm，浮标易变形；当b太大时，浮标太重，可能导致浮标下沉速率快且易倾斜，不能评价强度较弱泡沫的稳定性；浮标壁厚太小或太大，都不合适；为了使评价范围大，涵盖较弱泡沫，此处推荐b＝2mm。

实施例2

选取烯基磺酸盐样品，在浓度为0.5％时，室温和50℃条件下开展组平行实验。每次实验称取配制好的起泡剂溶液200g，加入搅拌杯中，使用3000r/min的转速搅拌30s后，即刻启动秒表，将搅拌杯中的泡沫倒入量筒中，并配合用硅胶刮刀将杯壁上残留泡沫转移到量筒中，用玻璃棒沿量筒壁缓缓送入硅胶浮标(D＝62mm、b＝2mm、m＝29g)到泡沫液面处，泡沫转移过程应在30s内完成。读取并记录起泡剂的发泡体积，记录不同时刻的泡沫体积和析液体积，计算析液半衰期及不同时刻泡沫衰变率，实验结果如表3和表4所示。

从实验结果看出，两次平行实验，其发泡体积、析液半衰期及不同时间的泡沫衰变率均呈现较好的重现性。与常温下相比，50℃下泡沫的稳定性均有不同程度下降，证明方法可行。

同时通过比较不同时刻泡沫衰变率，可以分级评价泡沫稳定性：针对较高强度泡沫，可以比较60min或90min时泡沫衰变率(K₆₀、K₉₀)，当泡沫强度较低时，适合采用较短时间(30min)的泡沫衰变率。

表3、室温下起泡剂发泡体积、析液半衰期及泡沫衰变率

表4、50℃下起泡剂发泡体积、析液半衰期及泡沫衰变率

实施例3

配制浓度0.5％十二烷基硫酸钠溶液(溶液1)、浓度0.5％十二烷基硫酸钠+0.07％稠油活化剂(合成方法参见专利201710659444.X)溶液(溶液2)，室温条件下对两组溶液开展实验。每次实验称取配制好的溶液200g，加入搅拌杯中，使用3000r/min的转速搅拌30s后，即刻启动秒表，将搅拌杯中的泡沫倒入量筒中，并配合用硅胶刮刀将杯壁上残留泡沫转移到量筒中，用玻璃棒沿量筒壁缓缓送入硅胶浮标(D＝62mm、b＝2mm、m＝29g)到泡沫液面处，泡沫转移过程应在30s内完成。读取并记录溶液的发泡体积，记录不同时刻的泡沫体积和析液体积，计算析液半衰期及不同时刻泡沫衰变率，实验结果如图4和表5所示。

表5、不同溶液发泡体积、析液半衰期及泡沫衰变率

从实验结果看出，十二烷基硫酸钠溶液形成泡沫在120min时的泡沫衰变率K₁₂₀＝0，说明120min内能观察到完整的消泡过程；十二烷基硫酸钠与稠油活化剂的复合体系溶液形成的泡沫非常稳定，在240min时的泡沫衰变率K₁₂₀＝0.24，说明240min内仍然无法观察到完整的消泡过程，实验周期过长，导致实验操作不便且难以掌握泡沫稳定时间。