[其他]用于空气泡沫钻井的发泡剂

说明书

本发明提供一种煤田地质空气泡沫钻井用的发泡剂。

与传统的泥浆循环钻井法相比，空气泡沫钻井新工艺于六十年代以来已显示多方面的优越性。空气泡沫钻井的核心-发泡剂，现已有多种，主要用阴离子型、阳离子型或非离子型表面活性剂制备，多用来排放地层水（US3215200，1965），活化油气井（US3076508，1963）或排除地层水及岩屑（US3269468，1966;US3391750，1968）等。由于上述发泡剂的水溶性和表面活性等原因，不适应或不完全适应煤田地质钻探的工艺要求。

本发明的目的，就在于提供一种适于煤田地质钻探使用的空气泡沫排屑介质发泡剂。

本发明所用的主成分为聚氧乙基烷基硫酸酯盐：

R-O-（CH₂CH₂O）n-SO₃M

式中R-C₁₂+C₁₀+C₁₄＝100%;（重量百分数，下同）;

C₁₂＝86～90%;

C₁₀＝7～5%;

C₁₄＝7～5%;

n＝3.0±1.0;

M-铵盐（NH₄）或钠盐（Na）。

为提高发泡剂的性能，在配料中配入两种添加剂：

增溶剂异丙醇〔（CH₃）₂CHOH〕，可降低发泡剂的稠度，提高其水溶性，使发泡剂与水能迅速而均匀地混合，吹入压缩空气会立即发泡。

稳泡剂三乙醇胺〔N-（CH₂CH₂OH）₃〕，可提高所形成泡沫的稳定性。

两种添加剂用量：

异丙醇7～15%

三乙醇胺1～3%

发泡剂的主成分和添加剂，都是化工厂生产的有机化合物。发泡剂的合成方法也是公知的。

为检验发泡剂产品的性能，须进行性能试验

发泡能力试验：

本试验的目的，是检验发泡剂的发泡能力（泡沫的最大排出量）、排出水量和泡沫稳定性（半消泡期）。所用的空气泡沫模拟发泡性能试验仪见图1。

高2m或3m、内径φ70mm的发泡柱（1），系有机玻璃制做，其中悬着不锈钢导气管（2）。导气管下端有等距离的φ1mm小孔（3）10个，在管下端延水平方向均匀分布。导气管底部封闭，顶部有压缩空气管（7）。发泡柱上端有泡沫排放口（6）及与之相对的冲洗口（8）。接容泡沫的有机玻璃大量筒（5），高850mm，φ210mm，容量3万毫升，筒上标有容积刻度。大量简能挂在上皿天平上称重。

精确称取0.4g配好的发泡剂，溶于1000毫升自来水中搅匀，从加料口（4）注入发泡柱。工作压力68.6×10⁴Pa/cm²（7kg/cm²）的压缩空气，以1m³/h的流量，通过胶管和压缩空气管（7）吹入导气管（2）。同时用秒表计时。泡沫在柱内上升，经排放口（6）溢流到已知重量的大量筒（5）中。以后，每分钟读取一次泡沫体积，约3～5分钟，泡沫量最多，体积最大。记录这个数据，即为泡沫最大排出体积。此后，泡沫发生量开始逐渐减少，量筒内的泡沫也逐渐消退。当泡沫消退到最大排出体积的一半时，记录这个时间，即为半消泡期。至此试验中止。最后，称出量筒及其中泡沫的重量。

首批发泡剂试样（850417）的测试结果如下：

泡沫最大排出体积31000毫升

发泡率31倍

排出泡沫重量660g

排出水量66%

半消泡期12～14min

提携岩屑试验

本试验的目的，是检验泡沫提携、排放岩屑的能力。所用的提携岩屑模拟试验仪见图2。