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發(fā)布時(shí)間：2022-08-12

　　泡沫沖砂洗井 泡沫沖砂洗井泡沫沖砂洗井是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，主要解決低壓和嚴(yán)重漏失井的“清水倒灌”、污染油層及作業(yè)無(wú)法正常進(jìn)行等問(wèn)題。油井經(jīng)長(zhǎng)期開采，地層壓力下降，油層難免出砂，作業(yè)中也準(zhǔn)免將地面的機(jī)械雜質(zhì)帶入井中，均會(huì)造成產(chǎn)層的不同程度堵塞，使油井產(chǎn)量下降。以往采用清水沖砂、洗井和替噴等作業(yè)，因油層壓力低于靜水柱壓力，易造成大量液體漏入地層，有時(shí)甚至泵入油井的液體失返，使施工無(wú)法進(jìn)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(yè)液，其優(yōu)點(diǎn)是:①可通過(guò)調(diào)整泵入油井的氣一液比或井口回壓，控制井下泡沫密度，實(shí)現(xiàn)負(fù)壓作業(yè)，防止漏失;②可疏通被堵塞的喉道和射孔孔眼，促使產(chǎn)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，可大大改善凈化井眼的效果。

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　　20世紀(jì)40年代發(fā)現(xiàn)電化學(xué)調(diào)控硫化礦無(wú)捕收劑浮選以來(lái)，已經(jīng)取得了大量的理論研究成果。硫化礦電化學(xué)調(diào)控浮選的根本特征是：通過(guò)電勢(shì)—pH值的匹配、調(diào)節(jié)和控制，使硫化礦物表面疏水化和親水化，從而達(dá)到浮選與分離。硫化礦表面的捕收劑疏水化和無(wú)捕收劑疏水化，是一個(gè)電極反應(yīng)過(guò)程。硫化礦物—液相的界面電勢(shì)決定著硫化礦的浮選與抑制。因此，電化學(xué)調(diào)控的宏觀作用是把電勢(shì)調(diào)到某個(gè)值，產(chǎn)生疏水化的電極反應(yīng)(浮選);或調(diào)到另一個(gè)值，使產(chǎn)生疏水體的電極反應(yīng)不發(fā)生(抑制)。電化學(xué)調(diào)控下的無(wú)捕收劑浮選的理論研究分兩個(gè)方面：　　1.1 無(wú)電化學(xué)調(diào)整劑的無(wú)捕收劑浮選疏水化機(jī)理研究　　有影響的觀點(diǎn)有三種：　　(1)認(rèn)為電化學(xué)調(diào)控下，硫化礦表面適度陽(yáng)極氧化產(chǎn)生中性硫(S0)，導(dǎo)致浮選?！　S+H2O←→S0+MO+2H++2e　　(2)認(rèn)為電化學(xué)調(diào)控下，硫化礦表面陽(yáng)極氧化初期生成的缺金屬富硫化合物是疏水體。硫化礦表面氧化開始時(shí)，金屬離子優(yōu)先離開礦物晶格，進(jìn)入液相，留下缺金屬富硫?qū)?，這種物質(zhì)被認(rèn)為是疏水的。隨著氧化過(guò)程的繼續(xù)，金屬離子越來(lái)越多地離開礦物晶體，進(jìn)入液相，富硫程度越來(lái)越高，在礦物表面生成中性硫。總反應(yīng)式為：　　MS+xH2O ←→ M1-XS+xMO+2xH++2xe　　(3)認(rèn)為硫化礦物的溶解度很小，不易被水潤(rùn)濕，決定了礦物的無(wú)捕收劑浮選，溶解度越小，無(wú)捕收劑可浮性越好。從本質(zhì)上說(shuō)，這種看法屬于傳統(tǒng)的天然可浮性范疇?！　?.2 有電化學(xué)調(diào)整劑的無(wú)捕收劑浮選疏水化機(jī)理研究　　有些硫化礦(如黃鐵礦)不具備自身氧化生成的中性硫(S0)，因此需要添加電化學(xué)調(diào)整劑，即在電化學(xué)調(diào)整劑誘導(dǎo)下的無(wú)捕收劑浮選。一種情況，在硫化礦表面生成中性硫促進(jìn)無(wú)捕收劑浮選;另一種情況，作為還原電勢(shì)調(diào)整劑降低了礦漿電勢(shì)，抑制了某些硫化礦的無(wú)捕收劑浮選。

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　　選煤的的幾種常見(jiàn)方法　　利用煤與矸石的比重差異，在水或重介質(zhì)(重液、重懸浮液)和空氣(干法)介質(zhì)中進(jìn)行分選的方法有：重介質(zhì)選、跳汰選、槽選、搖床選和離心力場(chǎng)選等?！　「∵x　　利用煤與矸石間表面物理化學(xué)性質(zhì)上的差異進(jìn)行分選,通常有泡沫浮選和多油浮選(油團(tuán)選煤)等。磁利用某些雜質(zhì)具有磁性的特點(diǎn)，可用磁選法清除有害雜質(zhì)，如用高梯度磁選機(jī)清除已達(dá)單體分離的細(xì)粒浸染的黃鐵礦?！　‰娺x　　利用煤與雜質(zhì)間電導(dǎo)率或介電常數(shù)不同，清除有害雜質(zhì)，例如用電選獲得超低灰精煤?！　∵x煤生產(chǎn)中以重介質(zhì)選和跳汰選或兩者聯(lián)合使用的應(yīng)用多。為了提高細(xì)粒級(jí)煤的分選準(zhǔn)確性，離心力場(chǎng)選煤(重介旋流器、水介旋流器)和電磁風(fēng)閥篩下氣室末煤跳汰機(jī)選煤發(fā)展很快;搖床選只適用于細(xì)粒級(jí)(6～0.15mm)高硫煤的選別和回收黃鐵礦;干式選別法只適用于高寒、干旱、缺水地區(qū);槽選法的分選效果差，一般不采用,但在簡(jiǎn)易回收矸石中或矸石堆中的煤炭時(shí),也有應(yīng)用不同結(jié)構(gòu)的槽洗機(jī)的。對(duì)于煤泥(-0.5mm粒級(jí))的選別，浮選是當(dāng)前更好的分選方法，一般常用泡沫浮選法;多油浮選(油團(tuán)選煤)只在把煤改變?yōu)榱髻|(zhì)燃料(可代替石油直接燃燒，現(xiàn)已為美、意等國(guó)采用)時(shí)或?yàn)榛厥諛O細(xì)煤粒子用其他任何分選方法都無(wú)法奏效時(shí)方采用。磁選法在重介質(zhì)選煤廠中作為回收加重劑的手段而應(yīng)用;作為清除雜質(zhì)的方法，和電選法一樣，均處在研究階段中。

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　　氣泡因吸附起泡劑分子而具有彈性的大小，取決于起泡劑分子的活性、溶解度及濃度。當(dāng)溶液濃度與氣液界面濃度由于界面擴(kuò)大而發(fā)生不平衡時(shí)，分子由溶液吸附到界面的速度太快或太慢，都會(huì)使氣泡的彈性減弱。因此要選用活性和溶解度適當(dāng)?shù)钠鹋輨绕溆昧恳m當(dāng)控制。

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　　起泡劑作用原理：起泡劑應(yīng)是異極性的有機(jī)物質(zhì)，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(chǎn)生定向排列，大部分起泡劑是表面活性物質(zhì)，能夠強(qiáng)烈地降低水的表面張力。同一系列的有機(jī)表面活性劑表頂活性按“三分之一”的規(guī)律遞增，此即所謂“特芳貝定則”。起泡劑應(yīng)有適當(dāng)?shù)娜芙舛?。起泡劑的溶解度，?duì)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(fā)生大量泡沫，但不能耐久，當(dāng)溶解度過(guò)低冰來(lái)不及溶解，隨泡沫流失，或起泡速度緩慢，延續(xù)時(shí)間校長(zhǎng)，難于控制。

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　　起泡劑是一種表面活性物質(zhì)，主要是在氣-水界面上降低界面張力，促使空氣在料漿中形成小氣泡，擴(kuò)大分選界面，并保證氣泡上升形成泡沫層?！　「∵x礦漿中氣泡的形成,主要依賴于浮選設(shè)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(jié)構(gòu)由非極性的親油(疏水)基團(tuán)和極性的親水(疏油)基團(tuán)構(gòu)成，形成既有親水性又有親油型的所謂的“雙親結(jié)構(gòu)”分子。親油基可以是脂肪族烴基、脂環(huán)族烴基和芳香族烴基或帶O、N等原子的脂肪族烴基、脂環(huán)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?！　∑鹋輨┘拥剿校H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(jiàn)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)　　產(chǎn)品性能及特點(diǎn)　　*產(chǎn)品性能：　　W-101發(fā)泡劑是以多種表面活性劑和輔助劑按獨(dú)特工藝制成的一種復(fù)合型發(fā)泡劑。主要用于高溫地層的泡沫壓裂，油氣同產(chǎn)、氣水同產(chǎn)井的采油、采氣、排水工藝，對(duì)于降低井內(nèi)液柱壓力，改善井筒內(nèi)的工作狀態(tài)，提高采收率有十分顯著的效果。該產(chǎn)品也可用于修井沖砂作業(yè)中，防止或減少?zèng)_砂漏失量，提高措施有效率?！　”酒吩诟邷氐貙又?>90℃)起泡能力不降低，起泡力強(qiáng)。泡沫穩(wěn)定性好，攜液量大，攜砂能力強(qiáng)，抗油、抗鹽?！　?質(zhì)量指標(biāo)：　　項(xiàng) 目 指 標(biāo)　　外 觀 無(wú)色或淡黃色均勻液體　　PH 值 6～8　　與酸液配伍性 無(wú)沉淀無(wú)分層　　與鹽水配伍性 無(wú)沉淀無(wú)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(qū)油效率(%) ≥80　　排液半衰期(min) ≥3　　耐高溫性(℃) ≥150　　使用方法　　用于采油(采氣)井的排水工藝。該工藝又稱為油井(氣井)誘噴(排水)工藝技術(shù)。將發(fā)泡劑用泵車或柱塞比例泵從采油樹防噴管直接投入油氣井中?！　⊥扑]用藥量=井底積水的0.1%+日產(chǎn)液的0.1%或按估算日產(chǎn)水量計(jì)，0.5～10kg/m3。要及時(shí)根據(jù)使用效果和井況調(diào)整加藥量?！　∵x井條件：a.因井底積水造成減產(chǎn)、停產(chǎn)的油氣井;b.氣液比在350以上的井?！　∮糜谂菽瓫_砂工藝。將W-101發(fā)泡劑配制成1～6%的水溶液，利用壓風(fēng)機(jī)和泵車按一定比例將氣和發(fā)泡劑水溶液打入發(fā)泡器，發(fā)泡器產(chǎn)生的泡沫液進(jìn)入井筒沖砂。該沖砂工藝要根據(jù)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于或略大于地層壓力，小于靜水柱壓力，這樣既可減少漏失，又保證油層不吐砂。若為了油層解堵時(shí)，可把井筒壓力控制到小于地層壓力。推薦用藥量：根據(jù)油井漏失情況而定，一般為80～600kg。

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　　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于選擇性上浮的礦物顆粒上的一類表面活性劑。與此相反，所謂消泡劑系指能夠破壞或阻止泡沫形成的藥劑?！　≡诟∵x過(guò)程中，加入起泡劑，能夠防止氣泡的兼并;也能夠適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)氣泡在礦漿表面的存在時(shí)間?！　∫话闫鹋輨┚哂腥缦聨追N共同性質(zhì)：(1)起泡劑的分子構(gòu)造常是異極性有機(jī)物質(zhì)，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，這樣可以使起泡劑分子在空氣與水的界面上產(chǎn)生定向排列。(2)起泡劑是表面活性物質(zhì)，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于增加單位起泡劑濃度而引起的表面張力的降低數(shù)值。一般說(shuō)，同一序列的有機(jī)表面活性劑，其表面活性按“三分之一律”(也叫做“特魯貝的規(guī)律” )遞增，其溶解度按同樣規(guī)律遞減。以醇類為例，由乙醇起，任何一個(gè)醇的表面活性強(qiáng)度都是它的鄰近的低級(jí)醇的三倍，也是它的鄰近的醇的三分之一。而溶解度則按同樣規(guī)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變大而增強(qiáng)，但同時(shí)溶解度則隨分子量變大而減小。浮選實(shí)踐證明：由于這兩種因素作用的結(jié)果，常見(jiàn)的起泡劑，其分子中的碳原子數(shù)一般為5至11個(gè)較為適合。　　具有起泡劑性質(zhì)的有機(jī)化合物很多，在浮選工藝中常用的是醇類、酚類、酮類、醛類、醚類及酯類。優(yōu)良的起泡劑不應(yīng)同時(shí)具有捕收劑。有機(jī)酸及胺類化合物雖然也具有起泡性質(zhì)，但是它們的捕收劑更加突出，一般列入捕收劑考慮。在有機(jī)化合物中還有一大類植物皂苷物質(zhì)具有強(qiáng)起泡性質(zhì)，由于它們的有機(jī)膠體性質(zhì)突出，在浮選工藝中也不作為起泡劑使用。　　從歷史的發(fā)展來(lái)看，在浮選工藝中，對(duì)于起泡劑的注意力遠(yuǎn)不如對(duì)捕收劑。在早期，各國(guó)常因地制宜，就地取材。例如我國(guó)多用松油，澳洲多用桉葉油，日本多用樟腦油;其共同特點(diǎn)則都是屬于萜類天然植物產(chǎn)品，其缺點(diǎn)是成份因制造方法不同及季節(jié)不同而有變化。近年來(lái)在基本有機(jī)合成工業(yè)獲得飛躍發(fā)展之后，人工合成的起泡劑已有取代天然起泡劑的趨勢(shì)，其特點(diǎn)是質(zhì)量穩(wěn)定，有效成份含量高，例如異丁基甲基芐必醇(MIBC)。70年代以后，又出現(xiàn)一類在分子中含有氮、硫、磷、硅等元素的新型起泡劑，目前仍處于試驗(yàn)階段。