为了在对煤岩储层进行压裂施工时，给压裂液的配置和压裂施工提供一个基本参数，本章研究煤岩储层的渗透率采用常规油气工业中通过实验室煤岩芯测定渗透率的方法。将煤岩储层岩芯按垂直层面的方向钻取圆柱体，两端磨平，端面与光滑的圆柱面相垂直。岩芯直径为2.5mm左右，岩芯长度为直径的1～1.5倍。挤入压差根据岩芯渗透率确定，挤入液量为岩芯孔隙体积的10倍以上，待煤油流量稳定后测定其流量，并计算出煤油通过岩芯的渗透率K1。......
2023-11-18
泡沫性能测定方法-压裂液增产技术研究
【摘要】：泡沫性能的测定通常是指起泡性和稳泡性的测定。测试泡沫性能的方法主要有以下几种：气流法、搅动法、Ross-Miles法、光学法、近红外扫描仪法、共焦显微镜法、强化电阻技术、电导率法[64，65]等。搅拌停止时产生的泡沫体积为V0，表示试液的起泡性能。图6-2气流法测试泡沫性能Ross-Miles法也称为罗氏法，已作为国家标准采用。图6-3Ross-Miles法仪器光学法是Rusanov等人开发出来的测量泡沫稳定性的方法。本章中测定CO2混相泡沫稳定性能的方法是改进的气流法。
泡沫性能的测定通常是指起泡性和稳泡性的测定。测试泡沫性能的方法主要有以下几种：气流法、搅动法、Ross-Miles法、光学法、近红外扫描仪法、共焦显微镜法、强化电阻技术、电导率法[64，65]等。前3种是比较传统的方法，后5种是研究者们根据前面的方法加以改进得到的。
（1）气流法就是气体以一定的流速通过玻璃砂滤板，滤板上有一定量的试液，气流通过滤板就形成了小的气泡，气泡通过试液时就产生了泡沫，如图6-2所示。当气流的速度固定并使用相同的仪器测量，流动平衡时的泡沫高度就可以作为泡沫性能的一个量度。因为这个泡沫高度是在一定的气流速度下，泡沫生成与破坏处于动态平衡的高度，所以这种方法可以定性地说明起泡和稳泡这两种性能。
（2）搅动法是通过在气体中搅动液体，将气体（一般是空气）搅入液体中从而产生泡沫。此种方法要求严格规定搅动仪器的规格、搅动方式、速度、时间、试液用量等条件，以保证实验结果的重复性和再现性。搅拌停止时产生的泡沫体积为V0，表示试液的起泡性能。记录停止搅动后泡沫体积随时间的变化比，即记录停止搅拌后不同时间（t）的泡沫体积（V），做出V-t曲线，然后量出V-t曲线的积分量，也就是泡沫体积对时间的积分面积，用Lf来表示泡沫的稳定性。
图6-2 气流法测试泡沫性能
（3）Ross-Miles法也称为罗氏法，已作为国家标准采用。其仪器见图6-3。将滴液管注满试液至刻度线，如图安装好。打开玻璃管的活塞，使溶液流下，当滴管中的液体流完时，立刻记录泡沫高度。测试温度可以利用夹套量筒的夹套中通满恒温的水来保证。目前有很多发泡力都是通过改进的Ross-Miles法来测定的，这种方法是：使500mL表面活性剂溶液从450mm的高度流到相同溶液的液体表面，然后测量得到的泡沫体积[66]。
图6-3 Ross-Miles法仪器(www.chuimin.cn)
（4）光学法是Rusanov等人开发出来的测量泡沫稳定性的方法。光学法直接测量的是气泡半径随时间的变化。原理是：光源发出的白光经瞄准仪折射后形成准平行光，遮光板上的小孔直径约为1cm（不小于10个气泡的直径），光线通过遮光板后照射到装有气泡的玻璃容器上，透过泡沫到达光电倍增管，光电流的大小由检流器来记录。这种方法可以监测泡沫破裂衰变的过程。
（5）近红外扫描仪法是使用MA2000型近红外分散稳定性扫描仪对泡沫体系的稳定性进行分析，是由李晓明发现的。该扫描仪带有1个近红外线脉冲光源和2个同步的监测器（一个是投射光监测器，另一个是反射光监测器）。由于不同的流体对光线有不同的透射率和反射率，同一流体的稳定性随时间而变化，它对光线的透射率和反射率也会发生变化。此方法就是根据这样的原理对泡沫的稳定性进行测量的。
（6）共焦显微镜法是Koehler等人以传统的气流法为基础，在量筒的侧面装有共焦显微镜和转译层，通过观测示踪荧光乳胶球的运动情况来解释Plateau边界内的液体流动情况。
（7）强化电阻技术是Barigou等人在传统的气流法的基础上，在量筒的内侧上放置5对相互独立的电极，各对电极将测得的电阻数据输入到数据采集器，对5个不同位置的泡沫的排液情况进行实时监测。
（8）电导率法是Dame等人采用直径为2mm的玻璃珠在量筒底部形成多孔介质，利用气流产生泡沫，而量筒的侧面装有探针来测量靠壁液膜的厚度的变化以及泡沫中液体含量的变化，配置外部校准探针来消除温度变化对电导率的影响。
本章中测定CO2混相泡沫稳定性能的方法是改进的气流法。使用CO2钢瓶来通气，以流量计来控制通气的速度，记录通气的时间，根据通气量和所起泡沫的体积来计算泡沫质量；观察泡沫液起泡的高度及泡沫的半衰期。再改变温度、泡沫质量等各个条件，观察体系的起泡性能和半衰期的变化。这种方法的优点是操作简单方便，常压下的结果准确；缺点是无法改变环境压力，压力变化引起的泡沫不稳定则需要通过压缩因子来修正。
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2023-11-18
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