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稳泡剂对泡沫体系稳定性的影响研究
发布日期:2018-7-26 11:59:54 点击数:72新闻来源:

        摘要  利用Ws;吧搅拌方法,结合现代仪器扫描电子显微镜以及稳定性分析仅技术,研究了2种泡沫稳定剂对刚泡沫体系发泡性能以及泡沫稳定性的影响。结果表明不同稳定剂的加入可以明显增强泡沫体系的稳定性。扫描电子显微镜以及选定性分析仪的利用可以为泡沫稳定性的研究提供更多有用的信息。

        关键词  发泡性能;泡沫稳定剂3泡沫稳定性
        泡沫是气体分散于液体中的多相分散体系,气体是分散相,液体是分散介质。制备泡沫的过程中,液
体中的气泡在密度差的作用下易在液面上形成以少量液体构成的液膜隔开气体的气泡聚集物—泡沫。泡
沫流体是气体组成的气泡分散体系,具有极高的表面自由能,是热力学不稳定体系,所以泡沫会发生衰变。
目肪普追认为有两方面的原因:泡沫中的液体的析出和气体穿透液膜扩散”j。泡沫以其独特的性能在钻
井、采油、采气、消防等领域中得到越来越多的应用,如泡沫驱泊、泡沫钻井、泡沫水泥固井、泡沫酸酸化、泡沫冲沙洗井、泡沫压裂、泡沫采气、蒸汽驱泡沫调副、泡沫—聚合物复合驱等,是成本低、具有发展前途的方法[22。尽管泡沫有很多重要的应用领域,泡沫却有一项致命的弱点,就是不稳定,但可以来取某些措施,改变条件,增强泡沫体系的稳定性以满足应用要求。pJ泡沫剂是针对改善超稠油蒸汽吞吐和蒸汽驱效
果而开发的一种磺跋盐类表面活性剂”少,但如何进一步改善该种泡沫刑的泡沫稳定性,还有待开展深人
研究。
        本文探讨了利用不同的泡沫稳定剂增强则饱沫体系的稳定性,并结合现代仪器手段扫描电子显微
镜以及稳定性分析仪等研究了泡沫体系的稳定性,获得了很有意义的结果,仓池演掐宗供的研审核.bf新
的方法和手段。
        1  实验部分
        1.1  原料和钱剂
        不同批次的磺酸盐类高温发泡剂工业产品GFYj0710—1、凹yjD710—2为32%—35%(vt.),北京海泰石油新技术开发中心肋剂厂生产。室内米膨润土类稳泡刑B,纳米颗粒的平均直径为40M,由太原市纳威科技贸5
         t.2  实验仪器
        WMn8搅拌器.美国产;rmgAN—VEGVMU扫描电于显微笛(捷克)图傀,中国石油勘探开发研究院石油地匝实验研究中心。TDB56CAN UD专家型稳定性分棱仅.北京朗
迪森科技有限公司。
        t—3  实验方法
        1.3.1  发泡性能测试方法
        采用w8dqm9d9渊咐防窜化学剂的起泡性和租泡性Q6实验时v将to尬配制好69发泡剂溶液倒
人仍16四翘拌器中,在仍叨h/d9转速下温拌I分钟,将泡床倒入2叨DgdL量筒中,读出不同时间不同体系的起
液体积及泡沫体积衰减一半时gE用的时间,即为泡袜的半窿期。半充期超长,袍抹剂就越我定。
        g—3.2  i6演微观形狙的现穗
        首先对不同的泡谦体系进行冷冻于燥,将玲陈干燥后的泡沫体系固定在样品座上,样品坐故在真空镇
感台中进行表顶撞金.铰膜时向2M5h9表面搐金的样品四可置于贝3t2AN—YDtzA/I卫lJ扫箔电子显微境
内进行观察,招作条件为:高真空条件、20Kv、二次电子图保。
         t.3.3  稳定性分挤仪测试施诛剂体系的稳定性
        首先将Tlgb6R四凶稳定控分新仪开机预热朋n,将盛装样品团汉器专用试瞥洗净、烘干,仍搅拌好的泡
沫样品缓慢倒入试管约5d,再将粘到试管壁的液体摄干净,最后将试管故人仪5D,并打开仪器的随机附带软
件.输入澜量参致.如扫描高度h穗定时间间隔等等,然后开始扫锚。孔xMMM M租定性分析仪的检测探头蘸
样品池选定的位置接收最好光和背散射光的数据,圈量数据可以实时且示并在软件中储存。
        2  实验结果与讨论
        在对泡沫剂的研究以及有关泡沫驱配方研究过程中.泡沫稳定扔购制各与筛选是一项十分重要的工
作。国内外学者的研究重点都是建中在如何提高泡沫体系稳定性上.目的是题过不同手段摄高泡沫液康
钻度、降低泄掖速度以提高泡沫的Q定径。目前摄高泡沫穗定注主要采取两种方式”i,一是在起抱刑溶
液中加入活性物质,通过协同作用增强吸耐分子间相互作用,增大液腰表面强厦,另一种方式是在起泡刑
挖液中加入增粘荆,提高液相钻度:增大液膜的弹性,延长施沫的丰塞期。文中考察了2种泡沫稳定剂A
和D对泊讳体系摄定性的彤田。
日1  1.佃浓窿下的不同数次置的的宣泡径自    图2泡沫18喇1对购惠练M体系发JQ径露66露鞠
        2.1  刚边潦剂的发沧性能及其炮来税定性
        图1表示出不问批次的DJ泡沫则工业品在1.o%浓度下的发泡住能和稳定镀的搞况不向批次的产品在1.O%浓度下,起始发池量盟够达到700IBL以上,半衰2时间)达到6小时以上,并且不问抢次产品的栓aB保持稳定。图2表示出对Pj体系发袍性能和池袜稳定性的影贿。可以石出,加入少量酌泡沫穗系的发泡性能,同时担高泡沫剂体系的泡沫藏定性,尤其是在前期2小时期也有所延长。在整个实验过程中.加人泡沫稳定刑A的体系泡沫体积易于泡沫蓖定剂A是一种表面活性刘,它的毡泡作用主要是通过增强吸酚强度的方法提高泡掠体系的稳定性。
        同时,我们还探索了引入纳米膨阁土类独泡刑B来提高刚泡沫剂体好的效果。如图3表示出引入不同量的纳米材料后泡沫列体系发泊性能和稳定性的变化。可以看出p当加入很少量的纳米材料后(0.8%),泡沫刑体
系的泡沫租定性反而降低;当纳米材料的浓废加大到2.o%后,虽然起始发泅量有所闻低,但泡沫刑摔系的泡沫税定性开始增大‘当纳米材料的浓度加大到2.8%后.起始发泡量继续下降,但泡沫剂体系的泡沫额定性大大增加,在45。奶小时后,体系的发袍量才有比较团显的下降。这说明*当加人的纳米材料浓度较低时,不足以在液膜表面形成单目的覆鳖.不能有效团止其撂液或提高液膜的稳定性,即不能提商泡沫的温定性;当提高纳米材料的浓度时,纳米材料可以在掖膜表面形成完全的覆盖,提高液膳的稳定性,降低其诽掖能力和排破量,从而
        2.2  不同边瘪体柬瞻束猩现形舱的现圈
        利用扫描电子显微镜对纳米愚靛赣定的不同泡沫体系的微双形貌进杨意义的结果,如图4所示。其中从左到右66体系分别为:10体系,26体系,看出,IoQ沫体系中没有加入蓖定剂D,泡沫的微观形貌比较杂乱,没有擒贝系),袍抹体系的微观形貌变得比较整齐有幻则,但由于加入的量放低(0.8填充所有液塌壁,泡汰显樱比较疏松,因而泡袜体系不够稳定。随藩穆定刘沫体系的撤现形豌不仅擅齐有摄惠,而且癌漫壁比较摩,泡沫体系翻定性1人,液髓壁更加厚实,泡沫体系的穆定做大大增强。关于纳米厕放对泡抹体提高袍沫体系的穗定性。不同泡沫体系稳定性的诽的研究较少。M,有待于进行更深入的研究。
        2.3  稳定性分析仪到试泡沫剂体系的稳定性
        应用稳定性分析仪,可以从以下2个方面对泡沫泡沫体系的稳定性进行评价:(1)泡沫的诽液虽;(2)
泡沫粒径的变化。在同样的时间内,泡沫的排液量越大,泡沫粒径的变化越大,泡沫体系就越不稳定,反
之,泡沫体系就越稳定。因而可以根据泡沫排液量以及泡沫粒径的变化情况判断泡沫体系的稳定性。根
据稳定分析仪的有关原理.泡沫的排液量即析出液体的多少可以与光通过测试体系背散射光强度的变化
(衰减)多少相关,排液量越大.泡沫体系的背散射光强度降低程度越大,因而可以利用泡沫体系的背散射
光强度降低幅度代表泡沫体系的稳定性变化程度,背散射光强度降低幅度越大,泡沫体系越不稳定,反之,
泡沫体系就越稳定。图5表示出对应于图4中的不同泡沫体系的泡沫粒径随时间的变化情况。从田5可
以看出,随着泡沫稳定剂的加入.起始泡沫枝径越来越小,这说明泡沫稳定剂的加入,使得形成的泡沫越来
越细小,因而稳定性更好;但随着时间的延续.达到25分钟附近时,2并体系的粒径开始大于1并体系的粒
径,这说明2批体系的稳定性最终小于1附系,这一结果与图3中利用m2505搅拌方法的观gD结果相一致。
另外,从图5中可以看出,在整个测试过程中,3D和40体系泡沫较径随时间的延续变化不大,可以说明30
和4咐系的泡沫稳定性较强。
        图6泡沫混凝土设备表示出不同泡沫体系的背散肘光强度随时间的变化情况。从图6可以看出,20体系首先排液,1瞅之,
随着时间的延续,24体系的排液量最大,40的徘液量最小,从排液速率和排液量的大小,可以判定四个泡沫体系的稳定性如下烈,39,1并,氓这一结果与田3中利用删吨搅拌方法的观泅结果仍然相一致。但wd98
搅拌法消耗时间过长,而稳定性分析仪用于研究泡沫体系的稳定性具有推确、快速的优点。
        3  结论
        (1)泡沫稳定剂的加入可以明显增强刚泡沫体系的稳定性,
        (2)扫描电子显微镜可以为泡沫稳定性的研究提供直观的泡沫微观结构信息;
        (3)稳定性分析仪用来研究泡沫体系的稳定性具有快速、淮确的优点。
上一个:维护结构的热绝缘系数,可按下式计算...  下一个:我国的建筑保温一直以泡沫塑料为主...