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18566398802
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動(dòng)態(tài)表面張力測(cè)試儀
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表面清潔度測(cè)試儀
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接觸角測(cè)量?jī)x
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周一至周五: 8:30 - 17:30
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德國(guó)析塔
德國(guó)析塔
泡沫流體因具有靜液柱壓力低、濾失量小、攜砂性能好、助排能力強(qiáng)及對(duì)地層傷害小等特征,廣泛用于低壓、漏失及水敏性地層的鉆井、完井、修井和油氣井增產(chǎn)措施(如泡沫排水、負(fù)壓沖砂等) 中。在國(guó)外石油工業(yè)中,泡沫流體的應(yīng)用已有三十多年的歷史了,現(xiàn)已成為油氣田開(kāi)發(fā)中的一個(gè)重要發(fā)展方向。近年來(lái),雖然我國(guó)石油工業(yè)在泡沫流體應(yīng)用技術(shù)方面已積累了一些經(jīng)驗(yàn),但還不十分成熟。
泡沫的穩(wěn)定性和發(fā)泡性是泡沫在實(shí)際應(yīng)用中最重要的兩個(gè)性質(zhì)。泡沫的穩(wěn)定性是泡沫的主要性能，好的發(fā)泡性是研究泡沫穩(wěn)定性的前提。
2.1泡沫的衰變機(jī)理
目前普遍認(rèn)為泡沫衰變的機(jī)理有兩個(gè)：一是液膜的排液;另一個(gè)是氣體透過(guò)液膜的擴(kuò)散。兩種機(jī)理均與液膜性質(zhì)及液膜與Plateau(三個(gè)氣泡的交界區(qū))邊界間的相互作用有直接關(guān)系。
2.1.2液膜的排液
泡沫中液膜的排液是氣泡相互擠壓和重力作用的結(jié)果。氣泡的擠壓主要來(lái)源于曲面壓力。
2.1.3氣體透過(guò)液膜的擴(kuò)散
由于氣泡的大小總是不均勻的，根據(jù)Laplace方程，泡沫中小氣泡內(nèi)的氣體壓力高于大氣泡。在這一壓力差作用下，小氣泡中氣體會(huì)透過(guò)液膜擴(kuò)散到大氣泡中，導(dǎo)致小氣泡變小，以致消失，而大氣泡變大，最終破裂。對(duì)于浮在液面上的氣泡，氣體會(huì)透過(guò)液膜直接向氣相擴(kuò)散，導(dǎo)致泡沫衰變。
泡沫是相當(dāng)復(fù)雜的體系，影響泡沫穩(wěn)定性的因素較多,主要討論以下幾個(gè)方面。
3.1 起泡溶液的表面張力
隨著泡沫的生成,液體表面積增大,表面能增高。根據(jù)Gibbs原理,體系總是趨向于較低的表面能狀態(tài),低表面張力,可使泡沫體系能量降低,有利于泡沫的穩(wěn)定。
3.2 表面粘度
表面粘度是指液體表面單分子層內(nèi)的粘度。這種粘度,主要是表面活性劑分子在表面單分子層內(nèi)的親水基間相互作用及水化作用而產(chǎn)生的。皂素、蛋白質(zhì)及其他類(lèi)似物質(zhì)的分子間, 除范德華力外,分子間的羧基、胺和羰基間有形成氫鍵的能力;因而, 有很高的表面粘度, 形成很穩(wěn)定的泡沫。
3.3 溶液粘度
SITA等研究了水溶性聚合物對(duì)泡沫穩(wěn)定性的影響, 他們?cè)?.2%C12 H25OSO3Na和0.5%NaCl的水溶液中, 加入C12H25OH和羥甲基纖維素鈉鹽,并測(cè)定了泡沫的有關(guān)參數(shù),得出以下結(jié)論:水溶性聚合物的加入,提高了溶液的粘度,增長(zhǎng)了泡沫重力排液松馳時(shí)間,氣體擴(kuò)散松馳時(shí)間及泡沫半衰期。
3.4 壓力和氣泡大小分布
泡沫在不同壓力下穩(wěn)定性不同,壓力越大,泡沫越穩(wěn)定。Rand研究了活性劑水溶液泡沫,在不同壓力下的排液時(shí)間,發(fā)現(xiàn)壓力與泡沫排液時(shí)間呈直線關(guān)系。這是因?yàn)榕菽|(zhì)量一定時(shí),壓力越大,泡沫半徑越小;泡膜的面積越大,液膜變得越薄,排液速度越低。
3.5 溫度
大量實(shí)踐表明, 泡沫穩(wěn)定性隨溫度升高而下降。在低溫和高溫下泡沫的衰變過(guò)程不同:(1)低溫下,泡沫排液使泡膜達(dá)到一定厚度時(shí), 就呈亞穩(wěn)狀態(tài),其衰變機(jī)理主要是氣體擴(kuò)散.(2)高溫下,泡沫破滅由泡沫柱頂端開(kāi)始, 泡沫體積隨時(shí)間增長(zhǎng)有規(guī)律地減小。
3.6 泡沫質(zhì)量的影響
泡沫質(zhì)量是指泡沫中氣體所占總體積的百分比。Minssieux[20]認(rèn)為泡沫質(zhì)量對(duì)其穩(wěn)定性有決定性影響，且這種影響隨泡沫衰變的主要機(jī)理不同而異。以排液為主要衰變機(jī)理的泡沫，其穩(wěn)定性隨泡沫質(zhì)量的增加而增加;以氣體擴(kuò)散為主要衰變機(jī)理的泡沫，其泡沫穩(wěn)定隨泡沫質(zhì)量的增加而降低。前者因泡沫質(zhì)量提高，氣泡半徑變小，泡膜變薄，排液速率降低;后者，由于泡沫質(zhì)量增加，加速了氣體擴(kuò)散速率，泡沫變得不穩(wěn)定。
(1)氣流法
氣流法產(chǎn)生泡沫的方式一般是以一定流速的氣體通過(guò)玻璃砂濾板, 濾板上有一定量的測(cè)試溶液, 于是在容器(刻度量筒)中會(huì)形成泡沫。當(dāng)固定氣體的流速并使用同一儀器時(shí),流動(dòng)平衡時(shí)的泡沫高度h 可以作為泡沫性能的量度。這種
方法又稱(chēng)為改進(jìn)的Bikerman 法, 是目前比較常用的泡沫評(píng)價(jià)方法之一。
(2)攪動(dòng)法
攪動(dòng)法是在氣體(一般為空氣)中攪動(dòng)液體, 將氣體攪入液體中形成泡沫。嚴(yán)格規(guī)定儀器規(guī)格、攪動(dòng)方式、時(shí)間、速度及液體用量等,則生成泡沫的體積V0(剛停止攪拌時(shí)的體積)即可用來(lái)表示試液的起泡性; 記錄停止攪動(dòng)后泡沫體積
隨時(shí)間的變化(減少)并作出曲線,由此可以了解泡沫的穩(wěn)定性。
德國(guó)SITA R2000泡沫測(cè)試儀
5.1實(shí)驗(yàn)藥品
起泡劑:ZXD;十二烷基苯磺酸鈉(分子量:348.48含量≥83%,上?；瘜W(xué)試劑站中心化工廠)
穩(wěn)泡劑: 三乙醇胺(分子量:149.19三乙醇胺含量≥85.0%,灼燒殘?jiān)?.05%(成都市醫(yī)藥公司化學(xué)試劑批發(fā)部);聚丙烯酰胺。
5.2實(shí)驗(yàn)方法
(1)原理:正交設(shè)計(jì)(四水平),詳見(jiàn)表1
(2)按照正交設(shè)計(jì),配制定量基液,裝入容器中,在合適的氣流量下,使氣液混合產(chǎn)生泡沫,測(cè)起泡時(shí)間t′和泡沫半衰期t,以此衡量起泡能力和泡沫穩(wěn)定性。起泡時(shí)間短,半衰期長(zhǎng), 則說(shuō)明該起泡劑性能良好。起泡時(shí)間為產(chǎn)生600mL泡沫所需的時(shí)間,半衰期為泡沫體積衰減至半時(shí)的時(shí)間(表2~表5)
表1
| a | b | c | d | e |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
2 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 |
3 | 1 | 3 | 3 | 3 | 3 |
4 | 1 | 4 | 4 | 4 | 4 |
5 | 2 | 1 | 2 | 3 | 4 |
6 | 2 | 2 | 1 | 4 | 3 |
7 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 |
8 | 2 | 4 | 3 | 2 | 1 |
9 | 3 | 1 | 3 | 4 | 2 |
10 | 3 | 2 | 4 | 3 | 1 |
11 | 3 | 3 | 1 | 2 | 4 |
12 | 3 | 4 | 2 | 1 | 3 |
13 | 4 | 1 | 4 | 2 | 3 |
14 | 4 | 2 | 3 | 1 | 4 |
15 | 4 | 3 | 2 | 4 | 1 |
16 | 4 | 4 | 1 | 3 | 2 |
表2十二烷基苯磺酸鈉(x)+三乙醇胺(y)
列 號(hào) | x 濃度1(%) | y 濃度2(%) | 起泡能力(t′) | 半衰期(t) | |
1 | 0.2 | 0.5 |
|
| |
2 | 0.2 | 0.8 |
|
| |
3 | 0.2 | 1.0 |
|
| |
4 | 0.2 | 1.6 |
|
| |
5 | 0.4 | 0.5 |
|
| |
6 | 0.4 | 0.8 |
|
| |
7 | 0.4 | 1.0 |
|
| |
8 | 0.4 | 1.6 |
|
| |
9 | 0.7 | 0.5 |
|
| |
10 | 0.7 | 0.8 |
|
| |
11 | 0.7 | 1.0 |
|
| |
12 | 0.7 | 1.6 |
|
| |
13 | 1.0 | 0.5 |
|
| |
14 | 1.0 | 0.8 |
|
| |
15 | 1.0 | 1.0 |
|
| |
16 | 1.0 | 1.6 |
|
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表3 ZXD(x)+三乙醇胺(y)
列 號(hào) | x 濃度1(%) | y 濃度2(%) | 起泡能力(t′) | 半衰期(t) | |
1 | 0.5 | 0.5 |
|
| |
2 | 0.5 | 0.8 |
|
| |
3 | 0.5 | 1.0 |
|
| |
4 | 0.5 | 1.4 |
|
| |
5 | 0.8 | 0.5 |
|
| |
6 | 0.8 | 0.8 |
|
| |
7 | 0.8 | 1.0 |
|
| |
8 | 0.8 | 1.4 |
|
| |
9 | 1.0 | 0.5 |
|
| |
10 | 1.0 | 0.8 |
|
| |
11 | 1.0 | 1.0 |
|
| |
12 | 1.0 | 1.4 |
|
| |
13 | 1.3 | 0.5 |
|
| |
14 | 1.3 | 0.8 |
|
| |
15 | 1.3 | 1.0 |
|
| |
16 | 1.3 | 1.4 |
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表4 十二烷基苯磺酸鈉(X)+三乙醇胺(Y)聚丙烯酰胺(z)
列 號(hào) | x濃度1(%) | y濃度2(%) | z濃度3(%) | 起泡能力(t′) | 半衰期(t) | |
1 | 0.5 | 0.5 | 0.05 |
|
| |
2 | 0.5 | 0.8 | 0.1 |
|
| |
3 | 0.5 | 1.0 | 0.15 |
|
| |
4 | 0.5 | 1.4 | 0.2 |
|
| |
5 | 0.8 | 0.5 | 0.1 |
|
| |
6 | 0.8 | 0.8 | 0.05 |
|
| |
7 | 0.8 | 1.0 | 0.2 |
|
| |
8 | 0.8 | 1.4 | 0.15 |
|
| |
9 | 1.0 | 0.5 | 0.15 |
|
| |
10 | 1.0 | 0.8 | 0.2 |
|
| |
11 | 1.0 | 1.0 | 0.05 |
|
| |
12 | 1.0 | 1.4 | 0.1 |
|
| |
13 | 1.3 | 0.5 | 0.2 |
|
| |
14 | 1.3 | 0.8 | 0.15 |
|
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15 | 1.3 | 1.0 | 0.1 |
|
| |
16 | 1.3 | 1.4 | 0.01 |
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表5 十二烷基苯磺酸鈉(x)+聚丙烯酰胺(y)
列 號(hào) | x 濃度1(%) | y 濃度2(%) | 起泡能力(t′) | 半衰期(t) | |
1 | 0.5 | 0.1 |
|
| |
2 | 0.5 | 0.8 |
|
| |
3 | 0.5 | 0.4 |
|
| |
4 | 1.0 | 0.1 |
|
| |
5 | 1.0 | 0.8 |
|
| |
6 | 1.0 | 0.4 |
|
| |
7 | 1.5 | 0.1 |
|
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8 | 1.5 | 0.8 |
|
| |
9 | 1.5 | 0.4 |
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6.1 氣液比對(duì)充氣條件的影響
常溫下,對(duì)兩種起泡劑的t′和t 進(jìn)行測(cè)試。
6.2 起泡劑濃度對(duì)t′和t的影響
用十二烷基苯磺酸鈉和ZXD配制成不同濃度溶液再與1.0%三乙醇胺分別配成100ml基液并在常溫常壓下進(jìn)行測(cè)試.
6.3 固泡劑濃度對(duì)t′和t影響
按要求配制基液對(duì)三乙醇胺的濃度對(duì)t′和t影響進(jìn)行研究
6.4 增粘劑濃度對(duì)t′和t的影響
固定十二烷基苯磺酸鈉的濃度,測(cè)定增粘劑聚丙烯酰胺的濃度對(duì)t′和t的影響
提高本體溶液液相粘度SudarshiTA.Reg2ismond等在溶液中加入纖維素醚類(lèi)聚合物,提高溶液粘度,降低液膜的排液速率,增加泡沫穩(wěn)定性R1J1Green和Anneke H1Martin等將蛋白質(zhì)加入溶液中,由于蛋白質(zhì)能夠在液膜上形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),這樣一方面提高液膜的初始排水量,而且能降低泡沫排液速率,提高了泡沫穩(wěn)定性。
表面活性劑復(fù)配Britta M1Flome 等用陽(yáng)離子型高分子表面活性劑與陰離子表面活性劑復(fù)配,由于二者強(qiáng)烈靜電作用,增加了陰陽(yáng)離子在界面上的吸附量。同時(shí),二者在膜間的液相粘度增加,提高了泡沫穩(wěn)定性。CecilMonteux 等將陰離子表面活性劑PSS和陽(yáng)離子面活性劑CTAB復(fù)配,二者在界面上發(fā)生相互作用生成微型膠體,來(lái)增加膜間液相粘度,增加泡沫壽命。DUZhiping和EricDickison等將硅顆粒均勻分散在溶液中,當(dāng)泡沫生成后,微小硅顆粒在泡沫膜上形成一層致密殼層結(jié)構(gòu),阻止了泡沫膜逐級(jí)分層,使泡沫穩(wěn)定。
德國(guó)SITA R2000 自動(dòng)泡沫分析儀
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