用于測試起泡劑性能的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于測試起泡劑性能的裝置，主要由架體（1）、安裝在架體（1）上的泡沫儀管（2）、設置在泡沫儀管（2）上端并與其連通的滴液管（3）構成，所述泡沫儀管（2）還連通有水浴裝置（4），所述水浴裝置（4）分別通過上導管（5）和下導管（6）與泡沫儀管（2）的上部和下部相連通，所述泡沫儀管（2）的底部設置有出液口，該出液口安裝有出液開關（6）。本發(fā)明能快速測試出起泡劑性能，且測試結果準確，測試步驟簡單，大大降低了測試成本。
【專利說明】用于測試起泡劑性能的裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測試起泡劑性能的裝置。
【背景技術】
[0002]泡沫是不溶性(或微溶)氣體分散于液體或熔融固體中形成的多相分散體系，其中液體是連續(xù)相(分散介質(zhì))，氣體是非連續(xù)相(分散相)。泡沫具有很大的表面自由能，在破泡之后體系液體的總表面積大大減少，即能量降低，因而，它是一種熱力學上的不穩(wěn)定的體系，但在一定條件下，采取合適的措施，可以保持一定的穩(wěn)定性。為了表征這種混合體系中相的狀態(tài)，最常用的兩種方法是卡扎科夫法和米切爾法。卡扎科夫采用泡沫倍數(shù)值Kf，當Kf < 3.8時，這種混合體系被認為是液體中的氣體乳化物，當Kf>3.8時為穩(wěn)定泡沫。米切爾采用常溫常壓下的泡沫質(zhì)量QF來描述，即泡沫中氣體體積與泡沫總體積之比。當QF=O?0.54時，混合體系表現(xiàn)為牛頓流體；當QF=0.54?0.96時，表現(xiàn)為非牛頓流體；當QF>0.96時，泡沫變成霧。在實際應用中為了增加泡沫的穩(wěn)定性，還需在溶液中加入起泡劑(表面活性劑)和穩(wěn)泡劑等物質(zhì)。
[0003]泡沫形成的前提條件是必須有氣體和液體發(fā)生相互接觸。而氣體和液體的接觸可通過三種途徑達到:一是直接向液體中通入外來氣體；二是利用氣井內(nèi)氣流的攪動；三是溶液中的反應物在一定條件下發(fā)生反應產(chǎn)生不溶氣體，從而達到目的。
[0004]純凈的液體不能形成穩(wěn)定的泡沫。例如純水，只有加入肥皂或其它表面活性劑，才能形成泡沫。其它液體如乙醇、苯等，也不能形成泡沫。能形成穩(wěn)定泡沫的液體，至少必須有兩種以上的組分，表面活性劑水溶液是典型的易產(chǎn)生泡沫的體系，蛋白質(zhì)以及其它一些水溶性高分子溶液也容易產(chǎn)生穩(wěn)定持久的泡沫。
[0005]泡沫的穩(wěn)定性是指泡沫生成后的持久性，即泡沫的“壽命”長短。液膜是否保持恒定，是泡沫穩(wěn)定性的關鍵，這就要求液膜有一定強度，能對抗外界各種影響而保持不變。影響泡沫穩(wěn)定性的主要因素，亦即影響液膜厚度和表面膜強度的因素比較復雜:
(I)表面張力:泡沫生成時，隨著液體表面積的增加,體系的能量也隨著增加。當泡沫破壞時，體系的能量也就相應下降。但是，單純的表面張力并不是影響泡沫穩(wěn)定性的決定因素。從能量觀點考慮，低表面張力有利于泡沫的形成，即生成相同總表面積的泡沫，可以少做功，但不能保證泡沫有較好的穩(wěn)定性。只有當表面膜有一定強度、能形成多面體的泡沫時，低表面張力才有助于泡沫的穩(wěn)定。液膜的交界處與平面膜之間的壓差和表面張力成正t匕，表面張力低則壓差小，因而排液速度較慢，液膜變薄較慢，有利于泡沫穩(wěn)定。
[0006](2)表面粘度:決定泡沫穩(wěn)定性的關鍵因素在于膜的強度，而液膜強度主要決定于表面膜吸附的堅固性，在實驗上即以表面粘度為其量度。
[0007]表面粘度是指表面膜液體單分子層內(nèi)的粘度。這種粘度主要是表面活性分子在其表面單分子層內(nèi)的親水基間相互作用及水化作用而產(chǎn)生的。表面粘度越大，膜的強度越大泡沫的穩(wěn)定性也就越好。表面膜的強度與表面吸附分子間的相互作用有關，相互作用大者膜強度也大。一般高分子有機化合物由于分子量較大，分子間作用較強，故其水溶液所形成的泡沫穩(wěn)定性也比較高。一般疏水基中分支較多的表面活性劑，其分子間作用比直鏈者差，因而溶液的表面粘度較小，泡沫的穩(wěn)定性也較差。
[0008](3)溶液的粘度:表面粘度大，則泡沫液膜往往不易破壞，這里有雙重作用:一則增加液膜表面強度，另則使與液膜二表面膜臨近的液體不易排出(因表面粘度大，表面臨近液體也不易流動)。由此可見，若液體本身粘度較大，則液膜中的液體不易排出，液膜厚度變小的速度較慢，因而延緩了液膜破裂的時間，增加了泡沫的穩(wěn)定性。但應注意，液體內(nèi)部粘度僅為一輔助因素，若沒有表面膜形成，則即使內(nèi)部粘度再大，也不一定能形成穩(wěn)定的泡沫。
[0009](4)表面張力的“修復”作用:當泡沫的液膜受外力沖擊時，會發(fā)生局部變薄現(xiàn)象，變薄之處表面積增大，吸附的表面活性劑分子密度也減少，所以該處的表面張力升高。因此，表面活性劑分子力圖向變薄部分遷移，使表面上吸附的分子恢復到原來的密度，表面張力又降低到原來的水平。在遷移過程中，活性劑分子還會攜帶鄰近的薄層液體一起遷移，結果使變薄的液膜又變厚。這種表面張力的復原和液膜厚度的復原均導致液膜強度恢復，結果表現(xiàn)為泡沫具有良好的穩(wěn)定性，此即所謂表面張力的“修復”作用，也就是所謂的Marangoni 效應。
[0010]自能量的觀點看，把液膜擴張時，在表面上將降低活性劑的濃度，并增大表面張力，這是一個需要做功的過程，進一步擴張就要做更大的功。而把液膜收縮時，雖然減少了表面能，但要增加表面吸附分子的濃度，這不利于自動收縮。液膜的這種抗表面擴張和抗收縮的能力，也只有在表面活性劑分子吸附于液膜時才會發(fā)生，純液體是不具備這種修復性能的，所以不會形成穩(wěn)定的泡沫。
[0011]對于此種修復作用，應考慮到兩種不同的過程。一為自低表面張力區(qū)域遷移活性劑分子至高表面張力區(qū)域的過程；另外則為溶液中的分子吸附至表面上的過程。此過程的結果亦可使沖擊液膜的表面張力恢復至原值，同時恢復了表面吸附分子的密度。但若后一過程進行較快(吸附速度快)，則在液膜擴張部分所缺少的吸附分子將大部分由吸附來補足，而不是通過表面遷移。于是，受沖擊處的表面張力和吸附分子密度雖可復原，但變薄的液膜并未重新變厚(因無遷移分子帶來溶液)。這樣的液膜，其強度顯然較差，泡沫穩(wěn)定性也因此較差。一般醇類水溶液的泡沫穩(wěn)定性不高，即與醇自溶液中吸附于表面的速度較快有一定關系；而一般表面活性劑在濃度較低時(< cmc)的吸附速度則較慢,泡沫穩(wěn)定性較高。表面活性劑溶液的濃度超過cmc較多時，表面吸附速度較快，因此往往發(fā)現(xiàn)泡沫穩(wěn)定性較低。
[0012](5)氣體通過液膜的擴散(液膜透氣性):新制備的泡沫其氣泡大小是不均勻的。由于附加壓力的結果，小泡中的氣壓比大泡中的氣壓大，所以小泡中的氣體會擴散到大泡中去，結果是小泡逐漸變小以致消失，大泡逐漸變大。由于存在附加壓力，最終所有氣泡將全部消失。在這整個過程中液膜是依賴于氣體穿過液膜能力大小而存在的，這就叫液膜的透氣性。通常可以用液面上氣泡半徑與時間變化率作為衡量液膜透氣性的標準。一般氣泡透氣性低的，其表面粘度就高，所形成的泡沫穩(wěn)定性就好。
[0013](6)表面電荷的影響:如果泡沫液膜帶有相同符號的電荷，液膜的兩個表面將互相排斥，以防止液膜變薄乃至于破裂。離子型表面活性劑作為起泡劑時，由于表面吸附的結果，表面活性劑離子將富集于表面上。兩個表面的電相斥作用開始顯著起來，防止液膜進一步變薄。此種電相斥作用在液膜較厚時影響不大。溶液中電解質(zhì)濃度較高時，擴散雙電層壓縮，電相斥作用減小，膜厚度變小，也會使其影響減小。
[0014]綜合上述討論可以看出，雖然影響泡沫穩(wěn)定性的因素多種多樣，但其中最重要的因素是表面膜的強度。對于表面活性劑作為起泡劑及穩(wěn)泡劑的一般情況而言，表面吸附分子排列的緊密結實性為最重要的因素，即泡沫穩(wěn)定性取決于表面吸附分子的表面結構和相互作用。表面吸附分子結構緊密、相互作用強時，不僅表面膜本身具有較大的強度，還能使表面層下面鄰近溶液層不易流走(因表面粘度大)，排液相對較困難，液膜厚度較易保持；此外，排列緊密的表面分子還能減少氣體的透過性，從而增加泡沫的穩(wěn)定性。
[0015]在油田上應用的起泡劑除了能較大地降低氣一液界面的表面張力，HLB(親憎平衡值)保持在9?15范圍內(nèi)外，還必須具備:①起泡能力強(即在相同情況下，生成的泡沫量多)；②形成的泡沫具有一定的穩(wěn)定性，即泡沫不易破裂，半衰期長泡沫攜液量大；④對地層條件(如:溫度、礦化度和PH值等)有一定的適應能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供一種用于測試起泡劑性能的裝置，能快速測試出起泡劑性能，且測試結果準確，測試步驟簡單，大大降低了測試成本。
[0017]本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn):用于測試起泡劑性能的裝置，主要由架體、安裝在架體上的泡沫儀管、設置在泡沫儀管上端并與其連通的滴液管構成，所述泡沫儀管還連通有水浴裝置，所述水浴裝置分別通過上導管和下導管與泡沫儀管的上部和下部相連通，所述泡沫儀管的底部設置有出液口，該出液口安裝有出液開關。
[0018]所述架體為金屬制成。
[0019]所述水浴裝置為超級恒溫水浴鍋。
[0020]所述滴液管上部安裝有進液開關。
[0021]綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:能快速測試出起泡劑性能，且測試結果準確，測試步驟簡單，大大降低了測試成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。
[0024]實施例:
本發(fā)明涉及的用于測試起泡劑性能的裝置，主要由架體1、安裝在架體I上的泡沫儀管
2、設置在泡沫儀管2上端并與其連通的滴液管3構成，所述泡沫儀管2還連通有水浴裝置4，所述水浴裝置4分別通過上導管5和下導管6與泡沫儀管2的上部和下部相連通，所述泡沫儀管2的底部設置有出液口，該出液口安裝有出液開關7。
[0025]所述架體I為金屬制成。[0026]所述水浴裝置4為超級恒溫水浴鍋。
[0027]所述滴液管3上部安裝有進液開關8。
[0028]用于測試起泡劑性能的方法，包括以下步驟:
Ca)首先，將滴液管3中裝滿已配制好的起泡劑溶液；
(b)然后，在泡沫儀管2中也裝入步驟(a)相同的起泡劑溶液；
(c)利用超級恒溫器為外套管提供恒溫循環(huán)水；
Cd)使滴液管中的溶液自羅氏泡沫儀管上部自由流下，沖擊底部溶液后生成泡沫；
Ce)將滴液管中溶液流完瞬間的泡沫高度作為起泡劑起泡能力的量度，并立即以秒表計時，將一定時間后的泡沫高度作為泡沫穩(wěn)定性的量度；
Cf)通過分析實驗數(shù)據(jù)，從而得出起泡劑性能。
[0029]所述步驟(a)中，起泡劑的體積為500ml。
[0030]所述步驟(b)中，起泡劑的體積為50ml。
[0031 ] 所述恒溫循環(huán)水的溫度為60 V。
[0032]所述時間為3min。
[0033]由上述方法測得的結果如下表所示:
【權利要求】
1.用于測試起泡劑性能的裝置，其特征在于，主要由架體(I)、安裝在架體(I)上的泡沫儀管(2)、設置在泡沫儀管(2)上端并與其連通的滴液管(3)構成，所述泡沫儀管(2)還連通有水浴裝置(4)，所述水浴裝置(4)分別通過上導管(5)和下導管(6)與泡沫儀管(2)的上部和下部相連通，所述泡沫儀管(2)的底部設置有出液口，該出液口安裝有出液開關(7)。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于測試起泡劑性能的裝置，其特征在于:所述架體(I)為金屬制成。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于測試起泡劑性能的裝置，其特征在于:所述水浴裝置(4)為超級恒溫水浴鍋。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于測試起泡劑性能的裝置，其特征在于:所述滴液管(3)上部安裝有進液開關(8)。
【文檔編號】G01N33/00GK103837650SQ201210481837
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月24日 優(yōu)先權日:2012年11月24日
【發(fā)明者】唐靜 申請人:唐靜