泡沫液的性能Word文档格式.docx
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气泡的挤压主要来源于曲面压力。
2.1.2气体透过液膜的扩散
由于气泡的大小总是不均匀的,根据Laplace方程,泡沫中小气泡内的气体压力高于大气泡。
在这一压力差作用下,小气泡中气体会透过液膜扩散到大气泡中,导致小气泡变小,以致消失,而大气泡变大,最终破裂。
对于浮在液面上的气泡,气体会透过液膜直接向气相扩散,导致泡沫衰变。
3泡沫稳定性的影响因素
泡沫是相当复杂的体系,影响泡沫稳定性的因素较多,主要讨论以下几个方面。
3.1起泡溶液的表面张力
随着泡沫的生成,液体表面积增大,表面能增高。
根据Gibbs原理,体系总是趋向于较低的表面能状态,低表面张力,可使泡沫体系能量降低,有利于泡沫的稳定。
3.2表面粘度
表面粘度是指液体表面单分子层内的粘度。
这种粘度,主要是表面活性剂分子在表面单分子层内的亲水基间相互作用及水化作用而产生的。
皂素、蛋白质及其他类似物质的分子间,除范德华力外,分子间的羧基、胺和羰基间有形成氢键的能力;
因而,有很高的表面粘度,形成很稳定的泡沫。
3.3溶液粘度
SITA等研究了水溶性聚合物对泡沫稳定性的影响,他们在0.2%C12H25OSO3Na和0.5%NaCl的水溶液中,加入C12H25OH和羟甲基纤维素钠盐,并测定了泡沫的有关参数,得出以下结论:
水溶性聚合物的加入,提高了溶液的粘度,增长了泡沫重力排液松驰时间,气体扩散松驰时间及泡沫半衰期。
3.4压力和气泡大小分布
泡沫在不同压力下稳定性不同,压力越大,泡沫越稳定。
Rand研究了活性剂水溶液泡沫,在不同压力下的排液时间,发现压力与泡沫排液时间呈直线关系。
这是因为泡沫质量一定时,压力越大,泡沫半径越小;
泡膜的面积越大,液膜变得越薄,
排液速度越低。
3.5温度
大量实践表明,泡沫稳定性随温度升高而下降。
在低温和高温下泡沫的衰变过程不同:
(1)低温下,泡沫排液使泡膜达到一定厚度时,就呈亚稳状态,其衰变机理主要是气体扩散.
(2)高温下,泡沫破灭由泡沫柱顶端开始,泡沫体积随时间增长有规律地减小。
3.6泡沫质量的影响
泡沫质量是指泡沫中气体所占总体积的百分比。
Minssieux[20]认为泡沫质量对其稳定性有决定性影响,且这种影响随泡沫衰变的主要机理不同而异。
以排液为主要衰变机理的泡沫,其稳定性随泡沫质量的增加而增加;
以气体扩散为主要衰变机理的泡沫,其泡沫稳定随泡沫质量的增加而降低。
前者因泡沫质量提高,气泡半径变小,泡膜变薄,排液速率降低;
后者,由于泡沫质量增加,加速了气体扩散速率,泡沫变得不稳定。
4.泡沫稳定性的评价方法
(1)气流法
气流法产生泡沫的方式一般是以一定流速的气体通过玻璃砂滤板,滤板上有一定量的测试溶液,于是在容器(刻度量筒)中会形成泡沫。
当固定气体的流速并使用同一仪器时,流动平衡时的泡沫高度h可以作为泡沫性能的量度。
这种
方法又称为改进的Bikerman法,是目前比较常用的泡沫评价方法之一。
(2)搅动法
搅动法是在气体(一般为空气)中搅动液体,将气体搅入液体中形成泡沫。
严格规定仪器规格、搅动方式、时间、速度及液体用量等,则生成泡沫的体积V0(刚停止搅拌时的体积)即可用来表示试液的起泡性;
记录停止搅动后泡沫体积
随时间的变化(减少)并作出曲线,由此可以了解泡沫的稳定性。
5.泡沫稳定性实验研究
5.1实验药品
起泡剂:
ZXD;
十二烷基苯磺酸钠(分子量:
348.48含量≥83%,上海化学试剂站中心化工厂)
稳泡剂:
三乙醇胺(分子量:
149.19三乙醇胺含量≥85.0%,灼烧残渣0.05%(成都市医药公司化学试剂批发部);
聚丙烯酰胺。
5.2实验方法
(1)原理:
正交设计(四水平),详见表1
(2)按照正交设计,配制定量基液,装入容器中,在合适的气流量下,使气液混合产生泡沫,测起泡时间t′和泡沫半衰期t,以此衡量起泡能力和泡沫稳定性。
起泡时间短,半衰期长,则说明该起泡剂性能良好。
起泡时间为产生600mL泡沫所需的时间,半衰期为泡沫体积衰减至半时的时间(表2~表5)
表1
a
b
c
d
e
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
表2十二烷基苯磺酸钠(x)+三乙醇胺(y)
试验
列号
x浓度
(%)
y浓度
起泡能力
(t′)
半衰期(t)
0.2
0.5
0.2
0.8
1.0
1.6
0.4
0.7
表3ZXD(x)+三乙醇胺(y)
1.4
1.3
表4十二烷基苯磺酸钠(X)+三乙醇胺(Y)聚丙烯酰胺(z)
x浓度
y浓度
z浓度
半衰期
(t)
0.05
0.1
0.15
0.01
表5十二烷基苯磺酸钠(x)+聚丙烯酰胺(y)
1.5
6数据处理分析
6.1气液比对充气条件的影响
常温下,对两种起泡剂的t′和t进行测试。
6.2起泡剂浓度对t′和t的影响
用十二烷基苯磺酸钠和ZXD配制成不同浓度溶液再与1.0%三乙醇胺分别配成100ml基液并在常温常压下进行测试.
6.3固泡剂浓度对t′和t影响
按要求配制基液对三乙醇胺的浓度对t′和t影响进行研究
6.4增粘剂浓度对t′和t的影响
固定十二烷基苯磺酸钠的浓度,测定增粘剂聚丙烯酰胺的浓度对t′和t的影响
7提高泡沫稳定性的方法
提高本体溶液液相粘度SudarshiTA.Reg2ismond等在溶液中加入纤维素醚类聚合物,提高溶液粘度,降低液膜的排液速率,增加泡沫稳定性R1J1Green和AnnekeH1Martin等将蛋白质加入溶液中,由于蛋白质能够在液膜上形成网络结构,这样一方面提高液膜的初始排水量,而且能降低泡沫排液速率,提高了泡沫稳定性。
表面活性剂复配BrittaM1Flome等用阳离子型高分子表面活性剂与阴离子表面活性剂复配,由于二者强烈静电作用,增加了阴阳离子在界面上的吸附量。
同时,二者在膜间的液相粘度增加,提高了泡沫稳定性。
CecilMonteux等将阴离子表面活性剂PSS和阳离子面活性剂CTAB复配,二者在界面上发生相互作用生成微型胶体,来增加膜间液相粘度,增加泡沫寿命。
DUZhiping和EricDickison等将硅颗粒均匀分散在溶液中,当泡沫生成后,微小硅颗粒在泡沫膜上形成一层致密壳层结构,阻止了泡沫膜逐级分层,使泡沫稳定。
泡沫冲砂液的室内研究和性能评价
2005年,针对低压井采用普通冲砂漏失严重的情况,应用了连续负压冲砂管柱冲砂技术。
此管柱冲砂方式为反冲砂,所用冲砂液为水。
连续负压冲砂管柱分井口和井下两部分,在冲砂过程中,在管脚上部密封油管与套管环空,以实现冲砂时井口密封和冲砂过程中连续下钻而无需停泵。
虽然连续负压冲砂管柱冲砂技术,冲砂过程中无需停泵,但负压冲砂仍存在对于套管变形的井,负压冲砂工具不能下入,限制了其应用;
所用冲砂液为水基冲砂液,冲砂液携砂能力差等问题。
1.实验用仪器和方法
1.1黏度测定
采用RS150型黏度测定仪,在温度为25℃、170s-1的剪切速率下测定泡沫流体的黏度。
1.2密度测定
采用DA-130N手持式密度计,在温度为25℃下测定泡沫流体的密度。
1.3泡沫半衰期测定
采用MODEL-34BL97型吴茵混调器,将100ml泡沫液倒入混调器中,在110
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