确定乳化-起泡体系多组分共吸附界/表面电荷分布方法技术

本发明专利技术涉及的是确定乳化

【技术实现步骤摘要】
确定乳化
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起泡体系多组分共吸附界/表面电荷分布方法

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[0001]本专利技术涉及的是油气田地面工艺中油水乳化体系及气液起泡体系破乳、消泡工艺技术，具体涉及的是确定乳化
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起泡体系多组分共吸附界/表面电荷分布方法。

技术介绍
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[0002]我国提高原油采收率(EOR)潜力评价及实践证明，化学驱技术是我国增加可采储量的主要方法和攻关方向，根据驱油机理可分为基于扩大波及体积的聚合物驱、基于降低界面张力以形成湿润反转的表面活性剂驱、基于中和岩层有机酸发生硬膜溶解的碱驱、以及多元化学剂(碱、表面活性剂、聚合物)组合使用的二元/三元复合驱，其中，由于三元复合驱包含了聚合物、表面活性剂、碱等多种化学剂组分，在油气田开发采油过程中，通过聚合物分子对油
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水界面膜或油滴产生拉伸作用以增加驱替介质粘度、强化驱替介质洗油能力、扩大驱替介质波及效率，并利用表面活性剂将微小油滴聚并形成油带，进一步提高驱替介质洗油效率，同时针对酸性岩层油气田的开采，控制三元复合驱中碱的含量以捕集处于分散状态的油滴或油膜，进而与表面活本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定乳化
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起泡体系多组分共吸附界/表面电荷分布方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、构建考虑乳化液滴/起泡泡沫形态特征的有效电场模型；假设界/表面膜在剪切流场作用下拉伸呈椭球状，建立三维坐标系，在椭球状乳化液滴/起泡泡沫的中心设置一假想内在点电荷，引入球状电场，通过XOY平面截取椭球面上的曲线，所引入球状电场在该曲线上任意微元体垂直法向的有效电场：式中，E为测点的电场强度；ε
rd
为乳化液滴/起泡泡沫的相对介电常数；a为乳化液滴/起泡泡沫在X轴方向的半轴长；b为乳化液滴/泡沫在Y轴方向的半轴长；c为乳化液滴/泡沫在Z轴方向的半轴长；z0为截取平面的高度；β为椭球中心发散的电场方向与界/表面膜上任意一点的法线所成夹角；k＝9.0
×
109N
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m2/C2；q为假想内在点电荷的电荷量；步骤二、建立多元组分共吸附作用下界/表面电荷分布与假想内在点电荷的关联：取界/表面膜上任意点面积为dA的微元体，一个完整界/表面膜的任意微元体自身电容处处相等，界/表面电荷分布与假想内在点电荷的关联式：式中，δ为界/表面膜厚度；C
bi
是对应于这种组分、组分分子堆砌分数所形成界/表面膜的测量电容；S是通过电流的界/表面膜面积；步骤三、获取油气水乳化
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起泡体系空间的属性参数；根据乳化液滴/起泡泡沫所处的空间位置，将三维空间直角坐标系原点设于乳化液滴/起泡泡沫的几何中心，构建油气水乳化
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起泡体系的简化六面体空间边界，将油气水乳化
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起泡体系空间定义为有效空间与无效空间，有效空间进一步划分为面空间、线空间、点空间，进而获取油气水乳化
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起泡体系空间的属性参数；步骤四、建立油气水乳化
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起泡体系中界/表面电荷间静电力的向量形式；步骤五、确定考虑乳化液滴/起泡泡沫切向力学平衡的界/表面电荷的分布，用于油气田地面集输处理不同生产节点中多元组分加剧油气水乳化、起泡行为的揭示，实现对油田三次采油复合驱油气水乳化
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起泡体系的高效破乳分离处理；
上式中ε
rc
为乳化液滴/起泡泡沫周围连续相的相对介电常数；φ为油气水乳化
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起泡体系分散相的体积占比；ε
rc
为乳化液滴/起泡泡沫周围连续相的相对介电常数；ρ
d
为油气水乳化
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起泡体系中分散相的密度；ρ
c
为油气水乳化
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起泡体系中连续相的密度；d为油气水乳化
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起泡体系中乳化液滴/起泡泡沫发生形变前的等效粒径；υ为界/表面张力；2.根据权利要求1所述的确定乳化
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起泡体系多组分共吸附界/表面电荷分布方法，其特征在于：所述的步骤一的具体方法：在乳化液滴/起泡泡沫内部引入一个假想内在点电荷，使得界/表面膜极化产生的极化电荷与多元组分共吸附作用形成的自由电荷等效、力学响应平衡效果一致；假设界/表面膜在剪切流场作用下拉伸呈椭球状，建立三维坐标系，在椭球状乳化液滴/起泡泡沫的中心设置一假想内在点电荷，以入球状电场，对于取界/表面膜上任意一点，由椭球中心发散的电场方向与该点的法线所成夹角为β，椭球状乳化液滴/起泡泡沫中心处假想内在点电荷的球状电场强度为：式中，E为测点的电场强度，V/m；k为静电力常量，k＝9.0
×
109N
·
m2/C2；q为假想内在点电荷的电荷量，C；r为场源点电荷与测点的距离，m；ε
rd
为乳化液滴/起泡泡沫的相对介电常数；则通过XOY平面截取椭球面上的曲线方程为：式中，a为乳化液滴/起泡泡沫在X轴方向的半轴长，m；b为乳化液滴/泡沫在Y轴方向的半轴长，m；c为乳化液滴/泡沫在Z轴方向的半轴长，m；z0为截取平面的高度，m；转换椭球曲面方程为隐函数形式，有：则用XOY平面截取的曲线上任意一点(x,y,z0)的法向量具体形式表示为：根据向量夹角的坐标表达形式，得到法向量与直线向量所成投影角的余
弦值cosβ为：所引入球状电场在该曲线上任意微元体垂直法向的有效电场：3.根据权利要求2所述的确定乳化
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起泡体系多组分共吸附界/表面电荷分布方法，其特征在于：所述的步骤二的具体方法：取界/表面膜上任意点面积为dA的微元体，结合界/表面膜厚度极小的几何特征，其认为是平面极板，同时假设界/表面膜的组分均一，即一个完整界/表面膜的任意微元体自身电容处处相等，根据电容决定式有：式中，ε
r
为电容极板间介质的相对介电常数；S为电容极板的正对面积，m2，d
s
为电容极板的距离，m；k为库仑常数，N
·
m2/C2；对于不同共吸附环境的微元体电容表示为：式中，C
i
是相对于某一种组分、组分分子堆砌分数下界/表面膜微元体的电容值，F；C
bi
是对应于这种组分、组分分子堆砌分数所形成界/表面膜的测量电容，F；S是通过电流的界/表面膜面积，m2；dA是微元体的面积；在乳化液滴/起泡泡沫内部假想内在点电荷的有效电场作用下，分子极化产生的极化电荷应与界/表面电荷等效，且由界/表面膜的电容值决定，据平行板电容定义式有：式中，U＝E
⊥
δ，Q是平行板极板上所带电荷量，C；U是极板压差，V；δ为界/表面膜厚度，m；则结合总电荷量与电荷分布密度之间的定义关系，联立微元体的电容表达有：式中，σ为微元体的电荷分布密度，C/m2；同时，将步骤一中构建的有效电场代入，得到界/表面电荷分布与假想内在点电荷的关
联式：4.根据权利要求3所述的确定乳化
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起泡体系多组分共吸附界/表面电荷分布方法，其特征在于：所述的步骤三的具体方法为：油气水乳化
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起泡体系内存在的乳化液滴/起泡泡沫在体系空间的任意位置处分布概率随机，根据乳化液滴/起泡泡沫所处的空间位置，将三维空间直角坐标系原点设于乳化液滴/起泡泡沫的几何中心，构建油气水乳化
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起泡体系的简化六面体空间边界为：式中，a1+a2＝l
a
，l
a
为油气水乳化
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起泡体系沿X轴边界的长度，m；a1、a2分别为该边界两端顶点在X轴正半轴与负半轴的坐标绝对值，m；b1+b2＝l
b
，l
b
为油气水乳化
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起泡体系沿Y轴的长度，m；b1、b2分别为该边界两端顶点在Y轴正半轴与负半轴的坐标绝对值，m；c1+c2＝l
c
，l
c
为油气水乳化
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起泡体系沿Z轴的长度，m；c1、c2分别为该边界两端顶点在Z轴正半轴与负半轴的坐标绝对值，m；假设在整个油气水乳化
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起泡体系中乳化、起泡程度均匀，体系空间中任意点所包含的乳化液滴/起泡泡沫理化性质相同，则产生界/表面电荷分布的假想内在点电荷一致，根据对称空间点施加在对称中心的静电力反向抵消的原则，以乳化液滴/起泡泡沫为对称中心，与油气水乳化
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起泡体系边界距离最近的三边界交点为角点所构成的六面体中所有的界/表面电荷对中心位置处乳化液滴/起泡泡沫产生的静电力合力为零；将油气水乳化
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起泡体系空间定义为有效空间与无效空...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪家骏，王志华，许云飞，王群，钟会影，李晓威，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：