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1 高密度泥浆起泡机理及消泡技术1.1 泡沫及消泡1.1.1 泡沫泡沫是气体分散于液体中的分散体系。其中,气体是分散相,液体是分散介质。由于气体与液体的密度相差很大,因此,泡沫中的气泡会很快上升至液面,形成被一薄层液膜隔开的气泡聚集体,即通常所说的泡沫。由于气泡的紧密堆积和气体极易变形,因此,作为分散相的气泡一般以多面体的形态而存在。泡沫的形成是十分简单的:它只需要向气流里注入一种活性剂,活性剂可以充分降低水的表面张力。但是由于体系的表面自由能降低了,在钻井选择一种发泡剂时必须考虑其耐性。所以泡沫短时间内倾向于破裂。由于纯液体不能形成稳定的泡沫,能形成稳定泡沫的液体,至少必须有两个以上的组分。因此,从广义上讲,能形成稳定泡沫的液体统称为泡沫剂,如表面活性剂水溶液是典型的易产生泡沫的体系。除此之外,一些非水溶液也常产生稳定的泡沫。 在泡沫钻进过程中,不仅要求泡沫剂产生大量的泡沫,而且还要求其产生的泡沫必须能保持一定的时间,具有足够的稳定性。泡沫的稳定性就是指泡沫存在“寿命”的长短、发泡剂在一定条件下具有良好的起泡能力,产生大量的泡沫,但泡沫存在的寿命有长有短。由于气泡破裂之后,体系液体的总表面积大大减小,固体系能量降低,因此,就其本质而言,泡沫是热力学不稳定体系,泡沫破坏主要由于液膜排液变薄和泡内气体的扩散。在钻探过程中,由于有大量的岩屑产生,再加上其它外界因素的干扰,因此,使发泡剂产生的泡沫会更加不稳定,为了满足钻探的要求,使生成的泡沫持久,常在发泡剂溶液中加入少量的稳泡剂。 另一方面,由于钻井液处理剂许多都是表面活性剂,因而在循环过程中容易发泡。为了消除钻井液中的泡沫,以保证液柱压力能够平衡地层压力,防止井喷,通常需要加入一些消泡剂。 【下载】
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