[发明专利]多元粘稠泡沫的气液分离装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于泡沫钻井的多元粘稠泡沫流体基液回收中的气液分 离的装置和方法，也可用于类似条件下的泡沫修井中的有关作业。

背景技术

泡沫钻井中所应用的泡沫流体为水基液体和气体(空气或氮气)的混合泡 沫。由于泡沫钻井的工艺需要，这种泡沫流体往往比较粘稠、稳定性好、半衰 期长。使泡沫粘稠、稳定、半衰期长的方法是用发泡剂、稳泡剂、增粘剂等多 种化学药品配制泡沫的水基液体。为区别于只用发泡剂的一般泡沫(称之为一 元泡沫)，常将含有发泡剂、稳泡剂、增粘剂等多种化学剂的粘稠泡沫称之为 多元粘稠泡沫。

泡沫钻井的多元粘稠泡沫，出于成本和环保的考虑，总是期望能实现泡沫 基液的回收并重复使用。能够实现快速回收、并重复使用泡沫基液的一个可行 思路是：对井内返出泡沫，在保持泡沫基液化学组份和化学性质不变的条件下， 能够实现气液快速分离，以便对泡沫基液实现快速回收和重复使用。

多元粘稠泡沫由于稳定性特别好、半衰期特别长，故其气液的快速分离非 常困难。

对只有水、表面活性剂形成的一元淡泡沫(例如，在造纸、食品加工、矿 物浮选等行业中)，有很多方法实现泡沫的气液快速分离。这些方法有：注气 法(向泡沫中注入气体，使泡沫质量数大于破泡成雾的临界质量数，从而破泡 成雾，实现气液分离)、剪切法(强迫泡沫流过狭缝或小孔，利用流动速梯的 剪切力使气泡溃破，实现气液分离)、离心法(将泡沫从高速离心机内甩出， 利用气流对气泡的撕裂作用实现破泡)、高压电离法(利用高压静电的电离作 用击穿气泡壁从而实现破泡)等等。通过在实验室内的实验证明：这些对一元 淡脆泡沫有效的破泡方法，对多元粘稠泡沫消泡几乎无效，不能实现多元粘稠 泡沫的快速气液分离。

对多元粘稠泡沫的快速气液分离，也可以采用化学方法，即：在泡沫流体 中加入某种化学剂，使表面活性降低，从而破泡，实现气液分离；在重新发泡 前再加入另一种化学剂，再使表面活性恢复，从而再发泡。目前有三种化学方 法可用：调节PH值法(在泡沫流体中加酸使之消泡，再在泡沫基液中加碱使 之恢复发泡)、电解盐法(在泡沫流体中加入某种电解盐实现消泡，再在基液 中加入另一种电解盐实现再发泡)、加醇法(在泡沫流体中加入醇类实现消泡， 在基液中的醇则有利于发泡)。利用化学方法实现泡沫的快速气液分离和重复 发泡，存在两个不足：第一，所用消泡化学剂和重复发泡化学剂与发泡剂、稳 泡剂、增粘剂以及所钻地层的流体之间有复杂而严格的匹配问题，有时难以协 调；第二，反复地加入消泡化学剂与重复发泡化学剂，使泡沫基液的化学组分 和化学性质发生变化，影响泡沫流体的性质，从而影响钻井工艺效果和回收使 用效率。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术分离多元粘稠泡沫中的气体和液体存在难 度的问题，提供一种机械的物理方法分离多元粘稠泡沫中的气体和液体，可以 实现快速分离，并不影响分离后的基液化学性质，利于其重复使用。

本发明的另一个目的是提供一种利用上述方法的多元粘稠泡沫的气液分 离装置。

本发明的目的可以分别通过下述技术方案来实现：

多元粘稠泡沫的气液分离装置，其特征在于，包括

上部开设有气体排出口的罐体；

与上述罐体连通的泡沫管道，该泡沫管道通入上述罐体的端部设置有喷 嘴。

所述罐体的底部竖直固定有面向所述喷嘴的硬壁面挡板。

所述泡沫管道上设置有混合器和湿度监测机构；所述罐体内预置有多元粘 稠泡沫的基液，该罐体通过基液泵与混合器的入口端的泡沫管道连通，以使该 罐体内基液可通过基液泵输送到与混合器入口端相连的泡沫管道。

所述泡沫管道通入罐体的端部连通有与泡沫管道构成T形的管道，所述喷 嘴依次排列开设于该管道上。

所述硬壁面挡板下部可移动地安装于罐体的底部，以调节挡板与喷嘴之间 的距离。

多元粘稠泡沫的气液分离方法，其特征在于，包括

将多元粘稠泡沫带压经过喷嘴喷出，使泡沫从喷嘴喷出时形成负压破泡及 高速击打在壁面而破泡，从而使气体、液体进行分离。

所述方法包括如下步骤：

a.监测多元粘稠泡沫的湿度是否符合要求，如果符合要求，转入步骤c， 如果不符合要求，转入步骤b；

b.对于不符合湿度要求的多元粘稠泡沫进行湿度调节；