起泡剂应用

该产品可配制泡沫钻井液。大多数钻井使用泥浆，它有携带和悬浮钻屑、稳定井壁、冷却和冲洗钻头、清除井底岩屑等作用。但是对于缺水地区和中低压油气藏，如采用常规水基泥浆钻井，会带来严重的油层损害。许多井在钻井过程中有汕气显示，测井解释也是油层，而完井试油却产量很低，甚至滴油不出。而采用盐酸作为低密度低压力的钻井液，泡沫的细小紧密结构所形成的粘滞性，使其具有良好的携带能力，有利于发现油层和保护油层，并能有效地防止漏失，也能显著地提高钻井速度，有时达水基泥浆的4-5倍。

该产品可配制泡沫酸，压裂酸化是在足以压开地层形成裂缝或张开地层原有裂缝的压力下，对地层挤酸的一种工艺，该工艺主要是在碳酸盐岩中进行，是较大面积地改造低渗透油气层的重要手段。泡沫用于油气井增产具有滤失率低，粘度适当，悬浮力强。用量少对地层伤害小，反排性好等优点。泡沫酸是用发泡剂产生的一种液包气乳化掖，是气体分散在酸溶液中形成的分散系统。泡沫酸要求选择适当的发泡剂及稳泡剂，能提高表面枯度，增加泡沫稳定性。与常规盐酸酸化比较，泡沫酸滤失量更低，携砂能力更高，可用于水敏性地层，高粘度的泡沫还是携带支撑剂的良好介质。泡沫酸具有气举排液，返排迅速，泡沫酸施工后，井口压力低，能促使气体迅速膨胀并携带残液及砂粒返排。泡沫酸化压裂产生裂缝的能力较大，裂缝导流能力好，酸化半径大，适合于厚度大的碳酸盐岩油层，也适合于重复酸化的老井和水敏性地层。

有水气田开发中，随着天然气的采出，地层水和凝析油不断津随天然气进入井筒，如果气体有足够的能量，它能把进入并筒的液体带到地面，在井底不产生积液。在天然气开采中后期，由于气量不足或产层的液体较多，气体不能把水和凝析油完全带到地面，在井底和井筒内产生积液，如不及时排出，则产生回压，同时使井壁附近产层的渗透性变坏，造成天然气产量急剧下降，有的甚至被水掩停产。为了延长气田开采寿命，提高天然气采收率，用泡沫排水是一种已实现的好方法。盐酸排水，就是定期向气井内注入一定数量的起泡剂，内积液和起泡剂在天然气的搅拌下，生成大量泡沫，由于密度降低，很容易被天然气流带到地面，消泡排水。

泡沫冲砂洗井 泡沫冲砂洗井泡沫冲砂洗井是近年来发展起来的一项新技术，主要解决低压和严重漏失井的"清水倒灌"、污染油层及作业无法正常进行等问题。油井经长期开采，地层压力下降，油层难免出砂，作业中也准免将地面的机械杂质带入井中，均会造成产层的不同程度堵塞，使油井产量下降。以往采用清水冲砂、洗井和替喷等作业，因油层压力低于静水柱压力，易造成大量液体漏入地层，有时甚至泵入油井的液体失返，使施工无法进行，且造成油层污染。用泡沫流体作为低压漏失油井的冲砂、洗井和替喷等作业液，其优点是:①可通过调整泵入油井的气一液比或井口回压，控制井下泡沫密度，实现负压作业，防止漏失;②可疏通被堵塞的喉道和射孔孔眼，促使产层流通，具有解堵效果;③因泡沫有粘滞性，有良好的携带固体颗粒的能力，可大大改善净化井眼的效果。

所谓盐酸水泥，就是在水泥浆中棍入或使其产生一定量的，并均匀地分布在水泥浆中，从而达到降低水泥浆密度的目的。泡沫水泥浆的配制方法一般有二种:一是机械法，即在水泥中加入一定量的发泡剂和泡沫稳定剂，通过机械方法使混入气体形成稳定的泡沫水泥;二是化学法，在干水泥中掺入一定量的发泡剂，当水泥和水混合搅拌后，发泡剂与水泥中的某些化学成分起反应产生气体，形成泡沫水泥。泡沫水泥固井，是用降低水泥浆密度的方法，减少固井时的液柱压差，从而解决易漏井固井问题的一种固井新工艺。它具有常规固井所没有的一些特点，水泥浆密度低，水泥石强度，渗透率低，防气窜，与套管和井壁胶结紧密等。

起泡剂应是异极性的有机物质，极性基亲水，非极性基亲气，使起泡剂分子在空气与水的界面上产生定向排列，大部分起泡剂是表面活性物质，能够强烈地降低水的表面张力。同一系列的有机表面活性剂表顶活性按"三分之一"的规律递增，此即所谓"特芳贝定则"。起泡剂应有适当的溶解度。起泡剂的溶解度，对起泡性能及形成气泡的特性有很大的影响，如溶解度很高，则耗药量大，或迅速发生大量泡沫，但不能耐久，当溶解度过低冰来不及溶解，随泡沫流失，或起泡速度缓慢，延续时间校长，难于控制。

此外，还有盐酸混排解堵技术等等一系列的技术。

浮选矿浆中气泡的形成,主要依赖于浮选设备中各种类型的充气搅拌装置,以及向矿浆中添加适量的起泡剂(frothers)。

起泡剂一般均为表面活性剂，其分子结构由非极性的亲油(疏水)基团和极性的亲水(疏油)基团构成，形成既有亲水性又有亲油型的所谓的"双亲结构"分子。亲油基可以是脂肪族烃基、脂环族烃基和芳香族烃基或带O、N等原子的脂肪族烃基、脂环族烃基和芳香族烃基;亲水基一般为羧酸基、烃基、磺酸基、硫酸基、膦酸基、氨基、腈基、硫醇基、卤基、醚基等。

起泡剂加到水中，亲水基插入水相而亲油基插入油相或竖立在空气中，形成在界面层或表面上的定向排列，从而使界面张力或表面张力降低。一般而言，含极少量起泡剂的水溶液即具有起泡性。

常见的起泡剂有羟基化合物类，醚及醚醇类，吡啶类和酮类。

起泡剂(W-101)

*产品性能:

W-101发泡剂是以多种表面活性剂和辅助剂按独特工艺制成的一种复合型发泡剂。主要用于高温地层的泡沫压裂，油气同产、气水同产井的采油、采气、排水工艺，对于降低井内液柱压力，改善井筒内的工作状态，提高采收率有十分显著的效果。该产品也可用于修井冲砂作业中，防止或减少冲砂漏失量，提高措施有效率。

本品在高温地层中(>90℃)起泡能力不降低，起泡力强。泡沫稳定性好，携液量大，携砂能力强，抗油、抗盐。

*质量指标:

项 目 指 标

外 观 无色或淡黄色均匀液体

PH 值 6~8

与酸液配伍性 无沉淀无分层

与盐水配伍性 无沉淀无分层

起泡能力(ml) ≥450

泡沫半衰期(min) ≥250

有效物含量 ≥40%

阻力因子 ≥20

驱油效率(%) ≥80

排液半衰期(min) ≥3

耐高温性(℃) ≥150

用于采油(采气)井的排水工艺。该工艺又称为油井(气井)诱喷(排水)工艺技术。将发泡剂用泵车或柱塞比例泵从采油树防喷管直接投入油气井中。

推荐用药量=井底积水的0.1%+日产液的0.1%或按估算日产水量计，0.5~10kg/m3。要及时根据使用效果和井况调整加药量。

选井条件:a.因井底积水造成减产、停产的油气井;b.气液比在350以上的井。

用于泡沫冲砂工艺。将W-101发泡剂配制成1~6%的水溶液，利用压风机和泵车按一定比例将气和发泡剂水溶液打入发泡器，发泡器产生的泡沫液进入井筒冲砂。该冲砂工艺要根据地层的压力和井筒的深度确定气液比。一般把井筒压力控制在等于或略大于地层压力，小于静水柱压力，这样既可减少漏失，又保证油层不吐砂。若为了油层解堵时，可把井筒压力控制到小于地层压力。推荐用药量:根据油井漏失情况而定，一般为80~600kg。

产品包装可根据用户要求订制包装，一般情况下，有50KG与200KG两种包装。运输时应避免包装破损，避免泄漏。

产品应贮存通风、阴凉干燥处。在保证本标准规定的贮存、运输条件下，保质期一年。

浮选矿浆中气泡的形成,主要依赖于浮选设备中各种类型的充气搅装置,以及向矿浆中添加适量的起泡剂(frothers)。

起泡剂一般均为表面活性剂，其分子结构由非极性的亲油(疏水)基团和极性的亲水(疏油)基团构成，形成既有亲水性又有亲油型的所谓的"双亲结构"分子。亲油基可以是脂肪族烃基、脂环族烃基和芳香族烃基或带O、N等原子的脂肪族烃基、脂环族烃基和芳香族烃基;亲水基一般为羧酸基、烃基、磺酸基、硫酸基、膦酸基、氨基、腈基、硫醇基、卤基、醚基等。

利用矿物表面的物理化学性质差异选别矿物颗粒的过程,称作浮选。几乎所有的矿石都可用浮选分选。如金矿、银矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辉铜矿、辉钼矿、镍黄铁矿等硫化矿物，孔雀石、白铅矿、菱锌矿、异极矿和赤铁矿、锡石、黑钨矿、钛铁矿、绿柱石、锂辉石以及稀土金属矿物、铀矿等氧化矿物的选别。石墨、硫黄、金刚石、石英、云母、长石等非金属矿物和硅酸盐矿物及萤石、磷灰石、重晶石等非金属盐类矿物和钾盐、岩盐等可溶性盐类矿物的选别。浮选的另一重要用途是降低细粒煤中的灰分和从煤中脱除细粒硫铁矿。全世界每年经浮选处理的矿石和物料有数十亿吨。大型选矿厂每天处理矿石达十万吨。浮选的生产指标和设备效率均较高，选别硫化矿石回收率在90%以上，精矿品位可接近纯矿物的理论品位。用浮选处理多金属共生矿物，如从铜、铅、锌等多金属矿矿石中可分离出铜、铅、锌和硫铁矿等多种精矿，且能得到很高的选别指标。

浮选适于处理细粒及微细粒物料，用其他选矿方法难以回收小于10μm 的微细矿粒,也能用浮选法处理。一些专门处理极细粒的浮选技术，可回收的粒度下限更低，超细浮选和离子浮选技术能回收从胶体颗粒到呈分子、离子状态的各类物质。浮选还可选别火法冶金的中间产品，挥发物及炉渣中的有用成分，处理湿法冶金浸出渣和置换的沉淀产物，回收化工产品(如纸浆，表面活性物质等)以及废水中的无机物和有机物。

各种浮选工艺的理论基础大体相同，即矿粒因自身表面的疏水特性或经浮选药剂作用后获得的疏水(亲气或油)特性，可在液-气或水-油界面发生聚集。目前应用最广泛的是泡沫浮选法。矿石经破碎与磨碎使各种矿物解离成单体颗粒，并使颗粒大小符合浮选工艺要求。向磨矿后的矿浆加入各种浮选药剂并搅拌调和，使与矿物颗粒作用，以扩大不同矿物颗粒间的可浮性差别。调好的矿浆送入浮选槽，搅拌充气。矿浆中的矿粒与气泡接触、碰撞，可浮性好的矿粒选择性地粘附于气泡并被携带上升成为气-液-固三相组成的矿化泡沫层，经机械刮取或从矿浆面溢出，再脱水、干燥成精矿产品。不能浮起的脉石等矿物颗粒，随矿浆从浮选槽底部作为尾矿产品排出,图1为泡沫浮选过程示意图。有时，将无用矿物颗粒浮出，有用矿物颗粒留在矿浆中，称为反浮选，如从铁矿石中浮出石英等。

适于选别0.5mm至5μm的矿粒，具体的粒限视矿种而定。当入选的粒度小于5μm 时需采用特殊的浮选方法。如絮凝-浮选是用絮凝剂使细粒的有用矿物絮凝成较大颗粒，脱出脉石细泥后再浮去粗粒脉石。载体浮选是用粒度适于浮选的矿粒作载体，使微细矿粒粘附于载体表面并随之上浮分选。还有用油类使细矿粒团聚进行浮选的油团聚浮选和乳化浮选;以及利用高温化学反应使矿石中金属矿物转化为金属后再浮选的离析浮选等。用泡沫浮选回收水溶液中的金属离子时，先用化学方法将其沉淀或用离子交换树脂吸附，然后再浮选沉淀物或树脂颗粒。

处理呈分子、离子及胶体大小的物料，采用浮沫分离。其特点是利用某些物料的疏水性，缓慢搅拌及少量充气，使成浮沫聚集于水面上刮出。如从水中回收油脂、蛋白质、纸浆以及化工产品等。离子浮选是在能与离子发生沉淀或络合的表面活性剂的作用下，使反应生成物进入浮沫，完成分选。

是使浮选物料在水-气、有机液-水、水-油界面(或表面)萃取聚集后分离。例如早期使用的薄膜浮选，全油浮选;正在发展中的液-液萃取浮选等。油球团筛分是用油将已疏水化了的有用矿物颗粒形成选择性球团后，再行筛分。浮选所需的气泡最早由煮沸矿浆或化学反应产生;目前常用机械搅拌以吸入空气或导入压缩空气起泡，还有减压或加压后再减压起泡以及电解起泡等。与浮选效果有关的因素很多，除矿石性质外以浮选药剂，浮选机和浮选流程最为重要。

是浮选工艺的主要设备。由单槽或多槽串联组成,浮选中矿浆的搅拌充气，气泡与矿粒的粘附,气泡上升并形成泡沫层被刮出或溢流出等过程，都在浮选槽内进行。按搅拌和充气方式的不同，可分 5种:①机械搅拌式。搅拌和充气都由机械搅拌器实现。有离心叶轮、星形转子和棒形转子等类型。搅拌器在浮选槽内高速旋转，驱动矿浆流动，在叶轮腔内产生负压而吸入空气。②充气机械搅拌式。除机械搅拌外，再向浮选槽中充入低压空气。③充气式。靠压入空气进行搅拌并产生气泡，如浮选柱和泡沫分离装置等。④气体析出式。用降低压力方法或先加压后降至常压的方法，使矿浆中溶解的空气析出，形成微泡。⑤压力溶气式。利用高压将充入的空气预溶于水,然后在常压下于浮选槽内析出,形成大量微泡。

包括磨矿,分级,调浆及浮选的粗选、精选、扫选作业。有一段磨浮流程;分段磨矿-浮选的阶段磨浮流程;精矿或中矿再磨再选流程。浮选产出粗精矿的作业称粗选;粗精矿再选作业称精选;尾矿再选作业称扫选。回收矿石中多种有用矿物时，不同矿物先后浮选的流程称优先浮选或选择浮选;先将有用矿物全部浮出后再行分离的流程，称混合-分离浮选。工业生产时必须针对矿石的性质和对产品的要求，采用不同的药方和浮选流程。

铜矿浮选 硫化铜矿物常用黄药(捕收剂)，松醇油(起泡剂)和石灰(调整剂)等药剂处理后浮选，以与脉石及共生的硫化铁矿物分离。大多采用优先浮选。氧化铜矿一般用硫化钠活化后再加黄药浮选，或直接用脂肪酸作捕收剂浮选。

铅锌矿浮选 采用优先浮选流程时，用硫酸锌、氰化物抑制闪锌矿,用黄药浮选方铅矿;然后用硫酸铜活化并再加黄药浮选闪锌矿。采用混合浮选流程时，先用黄药将铅、锌矿物一并浮出;再对混合精矿用硫酸锌、氰化物抑制锌矿物，浮出铅矿物。现在许多选矿厂采用亚硫酸及其盐类代替氰化物。

铁矿浮选 常用油酸、塔尔油、氧化石蜡皂或石油磺酸盐为捕收剂(兼起泡剂)，浮选赤铁矿、褐铁矿等矿物，称铁矿正浮洗;或用阳离子胺类捕收剂浮选石英，或用阴离子捕收剂浮选经钙离子活化的石英，称铁矿反浮选。可用絮凝-脱泥-反浮选工艺处理细粒浸染铁矿石。

钨、锡矿泥浮选 对含有黑钨矿或锡石的细泥，用油酸或甲苯胂酸或苯乙烯磷酸作捕收剂，用水玻璃作脉石抑制剂浮选回收。有时还需用硝酸铅等作活化剂。

萤石及磷灰石浮选 常用油酸或氧化石蜡皂或塔尔油作捕收剂，用水玻璃、栲胶、磺化粗菲等作脉石抑制剂进行浮选。

煤泥和石墨浮选 一般用醇类作起泡剂，用煤油等中性油作捕收剂浮选。

由于需浮选处理的矿石中的有用成分含量越来越低，浸染粒度越来越细，成分越来越复杂难选，同时，浮选领域不断扩大，包括其他选矿方法难于奏效的细泥物料的处理，老选矿厂尾矿的再处理，各种废旧金属材料的回收以及各种废料的处理、利用，以及污水的净化等。因此必须:①继续发展新的浮选工艺和大型高效的浮选设备;②研究作用力强，选择性好，用量少，无毒或毒性小的浮选药剂;③研究浮选数学模型以及过程的自动控制,使过程最佳化，达到最好的分选效果,以提高经济效益;④进一步从矿物工艺学、化学、物理学、表面化学、流体动力学、概率统计等方面深入研究浮选机理，以指导浮选生产实践，进一步发展浮选理论体系。