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专利号: 2023104291448
申请人: 广东石油化工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.纳米CaCO3/SiO2核颗粒的稳泡性能测试方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤1,合成纳米CaCO3/SiO2核颗粒,对纳米CaCO3/SiO2核颗粒进行改性,得到超支化纳米颗粒;

步骤2,搭建测试环境;

步骤3,通过搅拌法起泡和稳泡测试,采集泡沫图像;

步骤4,从泡沫图像中提取泡沫特征,包括泡沫体积以及泡沫半衰期,获得稳泡性能。

2.根据权利要求1所述的纳米CaCO3/SiO2核颗粒的稳泡性能测试方法,其特征在于,步骤1中,合成纳米CaCO3/SiO2核颗粒,对纳米CaCO3/SiO2核颗粒进行改性,得到超支化纳米颗粒的子步骤为:称取碳酸钙粉体,加入乙醇和去离子水加热至45℃ 55℃,加入氨水并搅拌;

~

温度稳定后加入正硅酸乙酯(TEOS)溶液,保持搅拌和恒定45℃ 55℃,10h后冷却得到~产物;对产物进行抽滤得到滤饼,用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤滤饼后,真空干燥,温度55℃~65℃,时长12h,得到纳米CaCO3/SiO2核颗粒;

使纳米CaCO3/SiO2核颗粒和氨基硅烷偶联剂γ‑氨丙基三乙氧基硅烷(KH‑550)反应后得到含活性羟基CaCO3@SiO2纳米颗粒;

含活性羟基CaCO3@SiO2纳米颗粒与CPAM(阳离子聚丙烯酰胺)在甲醇为溶剂,温度50℃下反应,反应后真空抽滤,得到半代反应物;

真空干燥半代反应物后加入乙二胺(EDA),以甲醇为溶剂50℃下反应,得到超支化纳米颗粒。

3.根据权利要求1所述的纳米CaCO3/SiO2核颗粒的稳泡性能测试方法,其特征在于,步骤2中,搭建测试环境的子步骤为:测试环境包括Waring Blender高速搅拌器、超声波震荡器,烧杯和量筒;

测试试剂包括发泡剂,溶剂,稳泡剂和超支化纳米颗粒;

溶剂包括脱水原油或者地层模拟水,或去离子水;

发泡剂为十二烷基硫酸钠(SDS,阴离子表面活性剂)或者α‑烯烃磺酸钠(AOS,阴离子表面活性剂)的混合物;

稳泡剂包括QD‑1、十二醇、CMC、三乙醇胺中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的纳米CaCO3/SiO2核颗粒的稳泡性能测试方法,其特征在于,步骤3中,通过搅拌法起泡和稳泡测试,采集泡沫图像的子步骤为:在65℃压力0.1MPa下用地层模拟水配制发泡剂有效浓度为0.10%的母液,并按比例稀释成有效浓度分别为0.01%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.15%及0.20%的发泡剂溶液;

在烧杯中使用地层模拟水或去离子水配制稳泡剂溶液,超声波震荡分散后在稳泡剂溶液中加入超支化纳米颗粒;

将100mL发泡剂溶液加入到高速搅拌器中,之后加入发泡剂溶液,搅拌把发泡剂溶液倒入1000mL量筒中,并覆盖量筒口;以发泡剂溶液完全倒入1000mL量筒中的时刻为原点;

发泡剂溶液倒入量筒中开始产生泡沫,在泡沫体积达到最大时采集量筒中泡沫的侧面照片为第一泡沫图像;

记录量筒下方排出50mL液体时的时间为泡沫析液半衰期t1/2,同时获得量筒中泡沫的侧面照片为第二泡沫图像。

5.根据权利要求4所述的纳米CaCO3/SiO2核颗粒的稳泡性能测试方法,其特征在于,步骤4中,从泡沫图像中提取泡沫特征,包括泡沫体积以及泡沫半衰期,获得稳泡性能的子步骤为:从第一泡沫图像中计量泡沫体积,记泡沫体积最大时泡沫的体积为发泡体积Vmax;

根据Vmax和t1/2的值得到稳泡剂的稳泡能力,在使用相同的发泡剂时不同稳泡剂的稳泡性能与Vmax和t1/2正相关。

6.根据权利要求5所述的纳米CaCO3/SiO2核颗粒的稳泡性能测试方法,其特征在于,步骤4中,从泡沫图像中提取泡沫特征,包括泡沫体积以及泡沫半衰期,获得稳泡性能的子步骤还可以为;

对第一泡沫图像进行边缘识别,边缘识别提取得到泡沫与空气的分界线和液面与泡沫的分界线,分别记为曲线La和Lb;

取曲线La和Lb的所有交点记为集合Pn;

如果曲线Lb和La的交点数量大于2,则跳转步骤4.2,否则跳转步骤4.1;

步骤4.1,获取曲线La的最高点为A1,曲线Lb的最低点为B1,La的2个端点为La1和La2,通过点B1,La1和La2构建最小外切圆记为C,获得最小外切圆C的圆心Oa;如果圆C与量筒壁没有交点,跳转步骤4.1.1,否则跳转步骤4.1.2;

步骤4.1.1,设置泡沫限缩条件得到泡沫体积系数:;

其中,BC为泡沫体积系数,L()为取曲线的长度,L(A,B)表示取两A,B点之间的直线距离;

得到BC后跳转步骤4.1.3;

步骤4.1.2,取圆C与量筒壁交点的中点为Ca,设置泡沫限缩条件得到泡沫体积系数:;

其中,BC为泡沫体积系数,L(A,B)表示取A,B点之间的直线距离;

得到BC后跳转步骤4.1.3;

步骤4.1.3,计算泡沫核心体积Vc=Vmax×BC,跳转步骤4.3;式中,Vmax为第一泡沫图像中泡沫体积最大时泡沫的体积,BC是步骤4.1.2得到的泡沫体积系数;

步骤4.2,对第一泡沫图像进行边缘识别分割得到多个泡沫区域,取分别取每个区域的几何中心点,记为集合D;初始化变量i=1,记Di为集合D中的第i个点;跳转步骤4.2.1;

步骤4.2.1,以Di所在的泡沫区域为边界做最大内接圆,记获得的最大内接圆的面积为AC(Di),以Di所在的泡沫区域的面积记为A(Di),圆心为Ci,集合D的大小为len(D);

步骤4.2.2,获取曲线La的最高点为A1,曲线La的最低点为A2,曲线Lb的最低点为B1,曲线Lb的最高点为B2,计算单体泡沫核心系数:;

式中,exp()为以自然对数为底的指数函数,L()为取曲线长度,Vci为第i个圆的单体泡沫核心系数;

如果i<len(D)则使i的值增加1并跳转步骤4.2.1,否则跳出循环至步骤4.2.3;

步骤4.2.3,计算泡沫核心系数,VC=∑Vci,对所有Vci的值求和得到VC,其中,i∈[1,len(D)];

跳转步骤4.3;

步骤4.3,计算稳泡系数,

BUL=VC/Vmax+t1/2/mean(t1/2);

式中,BUL为一个起泡剂和稳泡剂组合的稳泡系数,VC为步骤4.1或步骤4.2得到的泡沫核心系数,Vmax为第一泡沫图像中泡沫体积最大时泡沫的体积,t1/2为量筒下方排出50mL液体时的时间,mean(t1/2)为所有起泡剂和稳泡剂组合的泡沫析液半衰期的平均值;

通过对比不同起泡剂和稳泡剂组合的稳泡系数得到不同起泡剂和稳泡剂组合的稳泡性能,稳泡系数越大则稳泡性能越好。