起泡劑

起泡劑

起泡劑 是指能降低水的表面張力形成泡沫,使充氣浮選礦漿中的空氣泡能附著於選擇性上浮的礦物顆粒上的一類表面活性劑。 起泡劑的分子結構與捕收劑有其相似之處,大多數是由極性基和非極性基組成的異極性分子表面活性物質。 分子一端是極性基,另一端是非極性基。捕收劑的極性基親固體(礦物),非極性基親空氣。 起泡劑的極性基親水,非極性基親空氣。在水氣界面定向排列,降低水的表面張力,故有起泡作用。 其中又有非離子型和離子型化合物之分,其中非離子型表明活性起泡劑的品種、作用、效果都占優勢。非離子型起泡劑一般不具有捕收性,而離子型起泡劑往往兼具捕收性。

簡介

起泡劑系指能降低水的表面張力形成泡沫,使充氣浮選礦漿中的空氣泡能附著於選擇性上浮的礦物顆粒上的一類表面活性劑。

起泡劑的分子結構與捕收劑有其相似之處,大多數是由極性基和非極性基組成的異極性分子表面活性物質。
分子一端是極性基,另一端是非極性基。捕收劑的極性基親固體(礦物),非極性基親空氣。

起泡劑的極性基親水,非極性基親空氣。在水氣界面定向排列,降低水的表面張力,故有起泡作用。其中又有非離子型和離子型化合物之分,其中非離子型表明活性起泡劑的品種、作用、效果都占優勢。非離子型起泡劑一般不具有捕收性,而離子型起泡劑往往兼具捕收性 。

起泡劑在氣-水界面吸附能力強,優良的起泡劑在礦物表面一般不發生吸附,多數起泡劑能使水的表面張力大為降低,增加空氣在礦漿中的彌散,改變氣泡在礦漿中的大小,當被浮礦粒愈大和礦物密度愈大,要求氣泡也應隨之增大。氣泡相對穩定,能夠防止氣泡的兼併,並在礦漿表面形成浮選需要的礦化泡沫。

浮選礦漿中氣泡的形成,主要依賴於浮選設備中各種類型的充氣攪拌裝置,以及向礦漿中添加適量的起泡劑(frothers)。

起泡劑一般均為表面活性劑,其分子結構由非極性的親油(疏水)基團和極性的親水(疏油)基團構成,形成既有親水性又有親油型的所謂的“雙親結構”分子。親油基可以是脂肪族烴基、脂環族烴基和芳香族烴基或帶O、N等原子的脂肪族烴基、脂環族烴基和芳香族烴基;親水基一般為羧酸基、烴基、磺酸基、硫酸基、膦酸基、氨基、腈基、硫醇基、鹵基、醚基等。

起泡劑加到水中,親水基插入水相而親油基插入油相或豎立在空氣中,形成在界面層或表面上的定向排列,從而使界面張力或表面張力降低。一般而言,含極少量起泡劑的水溶液即具有起泡性。

常見的起泡劑有羥基化合物類,醚及醚醇類,吡啶類和酮類。

起泡劑(W-101)

起泡劑的作用

1、防止氣泡兼併,使分散在礦漿中的氣泡具有較小的直徑和一定的壽命 。

2、增大氣泡的機械強度。

3、降低氣泡的運動速度,增加氣泡在礦漿中的停留時間。

4、穩定氣泡,其類型和用量影響氣泡的大小、黏性和脆性,影響浮選速度。

5、和捕收劑共吸附於礦粒表面上,並起協同作用。

6、與捕收劑共存於膠束中,影響捕收劑的臨界膠束濃度。

7、可以用起泡劑使捕收劑乳化或加速捕收劑的溶解。

8、可以增加浮選過程的選擇性。

起泡劑的分類

依據起泡劑的結構與官能團的特點,通常將起泡劑分為非離子型和離子型。非離子型起泡劑包括醇類、醚醇、醚類、酯類;離子型起泡劑分為羧酸及其鹽類、烷基磺酸及鹽、酚類、吡啶類 。

目前市場上的起泡劑種類繁多,有FlorreaF579、FlorreaF581、FlorreaF571、FlorreaF520、FlorreaF550、FlorreaF515、MIBC、Aerofroth70、2號油、桉樹油、樟腦油、Dow200、Dow250、TEB、BK201、BK204等。

在浮選過程中,加入起泡劑,能夠防止氣泡的兼併;也能夠適當地延長氣泡在礦漿表面的存在時間。

起泡劑的共同性質

(1)起泡劑的分子構造常是異極性有機物質,一端是極性基,另一端為非極性基;極性基親水,非極性基親氣,這樣就可以使起泡劑分子在空氣與水的界面上產生定向排列 。

(2)起泡劑是表面活性物質,能夠降低水的表面張力。此處所謂表面活性系指在溶液中由於增加單位起泡劑濃度而引起的表面張力的降低數值。就一般說,同一系列的有機表面活性劑,其表面活性按“三分之一律”(也叫做“特魯貝規律”)遞增,其溶解度按同樣規律遞減。以醇類為例,由乙醇起,任何一個醇的表面活性強度都是它的最鄰近的低級醇的三倍,也是它的最鄰近的高級醇的三分之一。而溶解度則按同樣規律漸減。

(3)一般的起泡劑要求有中等的溶解度,0.2~5克/升。如上所述,在同系物中表面活性隨分子量增大而增強,但同時溶解度則隨分子量增大而減小。浮選實踐證明:由於這兩種因素作用的結果,常見的起泡劑,其分子中的碳原子數一般為5至11個較為適合 。

從歷史的發展來看,在浮選工藝中,對於起泡劑的注意力遠不如對捕收劑。在早期,各國常因地制宜,就地取材。例如我國多用松油,澳洲多用桉葉油,日本多用樟腦油;其共同特點則都是屬於萜類天然植物產品,其缺點是成份因製造方法不同及季節不同而有變化。近年來在基本有機合成工業獲得飛躍發展之後,人工合成的起泡劑已有取代天然起泡劑的趨勢,其特點是質量穩定,有效成份含量高,例如甲基異丁基甲醇(MIBC)。

產品性能及特點

*產品性能:

W-101發泡劑是以多種表面活性劑和輔助劑按獨特工藝製成的一種複合型發泡劑。主要用於高溫地層的泡沫壓裂,油氣同產、氣水同產井的採油、採氣、排水工藝,對於降低井內液柱壓力,改善井筒內的工作狀態,提高採收率有十分顯著的效果。該產品也可用於修井沖砂作業中,防止或減少沖砂漏失量,提高措施有效率 。

本品在高溫地層中(>90℃)起泡能力不降低,起泡力強。泡沫穩定性好,攜液量大,攜砂能力強,抗油、抗鹽。

*質量指標:

項 目 指 標

外 觀 無色或淡黃色均勻液體

PH 值 6~8

與酸液配伍性 無沉澱無分層

與鹽水配伍性 無沉澱無分層

起泡能力(ml) ≥450

泡沫半衰期(min) ≥250

有效物含量 ≥40%

阻力因子 ≥20

驅油效率(%) ≥80

排液半衰期(min) ≥3

耐高溫性(℃) ≥150

使用方法

用於採油(採氣)井的排水工藝。該工藝又稱為油井(氣井)誘噴(排水)工藝技術。將發泡劑用泵車或柱塞比例泵從採油樹防噴管直接投入油氣井中 。

推薦用藥量=井底積水的0.1%+日產液的0.1%或按估算日產水量計,0.5~10kg/m3。要及時根據使用效果和井況調整加藥量。

選井條件:a.因井底積水造成減產、停產的油氣井;b.氣液比在350以上的井。

用於泡沫沖砂工藝。將W-101發泡劑配製成1~6%的水溶液,利用壓風機和泵車按一定比例將氣和發泡劑水溶液打入發泡器,發泡器產生的泡沫液進入井筒沖砂。該沖砂工藝要根據地層的壓力和井筒的深度確定氣液比。一般把井筒壓力控制在等於或略大於地層壓力,小於靜水柱壓力,這樣既可減少漏失,又保證油層不吐砂。若為了油層解堵時,可把井筒壓力控制到小於地層壓力。推薦用藥量:根據油井漏失情況而定,一般為80~600kg。

包裝存儲

產品包裝可根據用戶要求訂製包裝,一般情況下,有50KG與200KG兩種包裝。運輸時應避免包裝破損,避免泄漏。

產品應貯存通風、陰涼乾燥處。在保證本標準規定的貯存、運輸條件下,保質期一年。

套用

在泡沫鑽井中的套用

該產品可配製泡沫鑽井液。大多數鑽井使用泥漿,它有攜帶和懸浮鑽屑、穩定井壁、冷卻和沖洗鑽頭、清除井底岩屑等作用。但是對於缺水地區和中低壓油氣藏,如採用常規水基泥漿鑽井,會帶來嚴重的油層損害。許多井在鑽井過程中有汕氣顯示,測井解釋也是油層,而完井試油卻產量很低,甚至滴油不出。而採用鹽酸作為低密度低壓力的鑽井液,泡沫的細小緊密結構所形成的粘滯性,使其具有良好的攜帶能力,有利於發現油層和保護油層,並能有效地防止漏失,也能顯著地提高鑽井速度,有時達水基泥漿的4-5倍 。

在酸化壓裂工藝中的套用

該產品可配製泡沫酸,壓裂酸化是在足以壓開地層形成裂縫或張開地層原有裂縫的壓力下,對地層擠酸的一種工藝,該工藝主要是在碳酸鹽岩中進行,是較大面積地改造低滲透油氣層的重要手段。泡沫用於油氣井增產具有濾失率低,粘度適當,懸浮力強。用量少對地層傷害小,反排性好等優點。泡沫酸是用發泡劑產生的一種液包氣乳化掖,是氣體分散在酸溶液中形成的分散系統。泡沫酸要求選擇適當的發泡劑及穩泡劑,能提高表面枯度,增加泡沫穩定性。與常規鹽酸酸化比較,泡沫酸濾失量更低,攜砂能力更高,可用於水敏性地層,高粘度的泡沫還是攜帶支撐劑的良好介質。泡沫酸具有氣舉排液,返排迅速,泡沫酸施工後,井口壓力低,能促使氣體迅速膨脹並攜帶殘液及砂粒返排。泡沫酸化壓裂產生裂縫的能力較大,裂縫導流能力好,酸化半徑大,適合於厚度大的碳酸鹽岩油層,也適合於重複酸化的老井和水敏性地層。

在泡沫排水工藝中的套用

有水氣田開發中,隨著天然氣的采出,地層水和凝析油不斷津隨天然氣進入井筒,如果氣體有足夠的能量,它能把進入並筒的液體帶到地面,在井底不產生積液。在天然氣開採中後期,由於氣量不足或產層的液體較多,氣體不能把水和凝析油完全帶到地面,在井底和井筒內產生積液,如不及時排出,則產生回壓,同時使井壁附近產層的滲透性變壞,造成天然氣產量急劇下降,有的甚至被水掩停產。為了延長氣田開採壽命,提高天然氣採收率,用泡沫排水是一種已實現的好方法。鹽酸排水,就是定期向氣井內注入一定數量的起泡劑,內積液和起泡劑在天然氣的攪拌下,生成大量泡沫,由於密度降低,很容易被天然氣流帶到地面,消泡排水。

在泡沫洗井工藝中的套用

泡沫沖砂洗井 泡沫沖砂洗井泡沫沖砂洗井是近年來發展起來的一項新技術,主要解決低壓和嚴重漏失井的“清水倒灌”、污染油層及作業無法正常進行等問題。油井經長期開採,地層壓力下降,油層難免出砂,作業中也準免將地面的機械雜質帶入井中,均會造成產層的不同程度堵塞,使油井產量下降。以往採用清水沖砂、洗井和替噴等作業,因油層壓力低於靜水柱壓力,易造成大量液體漏入地層,有時甚至泵入油井的液體失返,使施工無法進行,且造成油層污染。用泡沫流體作為低壓漏失油井的沖砂、洗井和替噴等作業液,其優點是:①可通過調整泵入油井的氣一液比或井口回壓,控制井下泡沫密度,實現負壓作業,防止漏失;②可疏通被堵塞的喉道和射孔孔眼,促使產層流通,具有解堵效果;③因泡沫有粘滯性,有良好的攜帶固體顆粒的能力,可大大改善淨化井眼的效果。

泡沫水泥固井鹽酸

所謂鹽酸水泥,就是在水泥漿中棍入或使其產生一定量的,並均勻地分布在水泥漿中,從而達到降低水泥漿密度的目的。泡沫水泥漿的配製方法一般有二種:一是機械法,即在水泥中加入一定量的發泡劑和泡沫穩定劑,通過機械方法使混入氣體形成穩定的泡沫水泥;二是化學法,在乾水泥中摻入一定量的發泡劑,當水泥和水混合攪拌後,發泡劑與水泥中的某些化學成分起反應產生氣體,形成泡沫水泥。泡沫水泥固井,是用降低水泥漿密度的方法,減少固井時的液柱壓差,從而解決易漏井固井問題的一種固井新工藝。它具有常規固井所沒有的一些特點,水泥漿密度低,水泥石強度,滲透率低,防氣竄,與套管和井壁膠結緊密等。

在浮選工藝中的套用

起泡劑應是異極性的有機物質,極性基親水,非極性基親氣,使起泡劑分子在空氣與水的界面上產生定向排列,大部分起泡劑是表面活性物質,能夠強烈地降低水的表面張力。同一系列的有機表面活性劑表頂活性按“三分之一”的規律遞增,此即所謂“特芳貝定則”。起泡劑應有適當的溶解度。起泡劑的溶解度,對起泡性能及形成氣泡的特性有很大的影響,如溶解度很高,則耗藥量大,或迅速發生大量泡沫,但不能耐久,當溶解度過低冰來不及溶解,隨泡沫流失,或起泡速度緩慢,延續時間校長,難於控制 。

此外,還有鹽酸混排解堵技術等等一系列的技術。

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