3.2泡排作用下泡沫酸起泡效果

氣液界面表面張力一定程度上表征起泡性能，溶液氣液表面張力越小，分子間束縛力下降，氣泡更容易溢出，起泡性能更強。因此為了測定混合酸環(huán)境下不同起泡劑復(fù)配溶液起泡效果，選用設(shè)備為SDC-350整體傾斜型接觸角測量儀開展表面張力測試試驗。圖7為QPJ-01、QPJ-02、QPJ-03等3種不同濃度起泡劑在清水與不同濃度酸液條件下的氣液界面表面張力，由圖7可知，3種起泡劑?酸液復(fù)配溶液表面張力與起泡劑?清水溶液相比，均呈降低狀態(tài)，溶液含酸較清水會顯著降低氣液界面表面張力，含酸率越高，表面張力越小，在一定程度上溶液酸度對起泡性能起促進作用。在相同起泡劑復(fù)配酸液溶液內(nèi)，酸液濃度越大，氣液界面表面張力減少越緩慢，酸液越稀，表面張力下降越快。

圖7不同起泡劑復(fù)配溶液的表面張力

在3種不同起泡劑與清水及相同酸度酸液復(fù)配溶液中，隨起泡劑濃度的增長，氣液界面表面張力先減少后紊亂，3種起泡劑溶液均在0.6%時復(fù)配酸液氣液界面表面張力最小，起泡能力最強。相同起泡劑濃度下，3種起泡劑復(fù)配溶液中的氣液界面表面張力具體表現(xiàn)為：QPJ-01>QPJ-03>QPJ-02，酸液中QPJ-02復(fù)配酸液氣液界面表面張力顯著低于氣液界面表面張力接近的QPJ-01與QPJ-03復(fù)配酸液，然而QPJ-02與QPJ-03在清水中氣液表面張力十分接近，顯著低于QPJ-01溶液表面張力。這是由于QPJ-02為非離子型表面活性劑，耐酸穩(wěn)定性較強，較QPJ-01離子型表面活性劑不易受強酸強堿的影響，較QPJ-03配伍性更優(yōu)良，在高濃度酸溶液中仍有較高溶解度，而QPJ-03在酸液中容易出現(xiàn)膠凝現(xiàn)象。綜合以上，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%的QPJ-02復(fù)配酸溶液的氣液界面表面張力最小，為22.323 mN/m，該溶液更有利于泡沫的形成，起泡能力更強。

為了研究3種不同濃度起泡劑復(fù)配不同濃度酸溶液的泡沫穩(wěn)定性能，根據(jù)泡沫持續(xù)時間(半衰期)評價泡沫體系的穩(wěn)定性，如圖8所示。由圖8可知，不同起泡劑復(fù)配體系的半衰期存在顯著差異，其中QPJ-01復(fù)配溶液的泡沫半衰期明顯低于其余2種，QPJ-02泡沫半衰期更長，泡沫體系穩(wěn)定性更好。同時，酸液濃度對泡沫穩(wěn)定性起抑制作用，酸液濃度越高，泡沫衰減速度更快，清水復(fù)配3種起泡劑溶液泡沫半衰期均更長。

圖8不同起泡劑復(fù)配溶液泡沫體系的半衰期

相同酸度條件下，起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.6%時，起泡劑濃度越高，半衰期越長，這是由于隨著起泡劑濃度的增長，溶液中表面活性分子數(shù)量逐漸增長，更容易在泡沫氣液界面間吸附形成堅固的界面膜，更多的分子極性基團伸向水相，有利于阻止膜液流失和氣液界面膜破裂，從而有效提高泡沫穩(wěn)定性。3種起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0.6%時，起泡劑復(fù)配酸溶液半衰期均呈紊亂降低趨勢，這是由于溶液在起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%時氣液界面表面張力達到最小，溶液內(nèi)表面活性分子數(shù)量趨于飽和，增大起泡劑濃度會導(dǎo)致氣液界面薄化，泡沫容易發(fā)生破裂，反而易降低泡沫體系穩(wěn)定性。因此，1號無機礦物在QPJ-02質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%時復(fù)配酸液的泡沫體系泡沫穩(wěn)定性最強。

3.3泡排作用下泡沫酸潤濕效果

為了測定混合酸環(huán)境下不同起泡劑復(fù)配溶液對無機礦物表面潤濕效果，進行接觸角測試試驗，這是最直接表征液體對固體表面潤濕性的指標(biāo)。圖9為起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%時起泡劑?酸液復(fù)配溶液在1號無機礦物表面的潤濕接觸角。如圖9所示，與清水相比，酸液復(fù)配起泡劑溶液均會降低與無機礦物表面接觸角，液滴可以更加“平鋪”在無機礦物表面，而酸液復(fù)配清水的液滴更顯“收緊”，這是由于起泡劑中的親水基在無機礦物表面形成雙分子層，相當(dāng)于在無機礦物表面附了一層親水膜，使得起泡劑作用下與固體表面的接觸角顯著降低。QPJ-01復(fù)配酸液接觸角最大，QPJ-03次之，二者接觸角相差輕微。

圖9不同起泡劑復(fù)配溶液在無機礦物表面接觸角

酸蝕解堵劑復(fù)配QPJ-02溶液與無機礦物表面接觸角最小，為14.985°，在無機礦物表面表現(xiàn)出很強的親水性，該復(fù)配溶液更容易潤濕無機礦物。潤濕性直接影響無機礦物在溶液中的分散懸浮能力，因此QPJ-02復(fù)配溶液中無機礦物更容易分散穩(wěn)定懸浮，使其避免聚集形成較大的顆粒團簇，有利于促進無機礦物在泡沫酸作用下被順利攜帶排出，因此QPJ-02復(fù)配溶液對無機礦物的潤濕性最好，使得浸泡后的無機礦物分散懸浮效果更好，無機礦物在泡沫的吸附攜帶作用和氣水的拖拽力下更容易排出井筒，泡沫攜粉量最高。

泡沫作為一種氣液兩相介質(zhì)，具有黏附潤濕微粒能力強、攜粉面積大、潤濕速度快的優(yōu)勢。圖10為1號無機礦物在其酸蝕解堵劑配比下與3種起泡劑復(fù)配在泡排作用下的泡沫攜粉含量圖，用單位體積泡沫無機礦物排出率表示。由圖10所示，3種起泡劑在質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.6%時，泡沫攜粉含量隨起泡劑濃度增長緩慢增長，當(dāng)起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0.6%后，泡沫攜粉量不會有明顯增長。相同濃度起泡劑?酸液復(fù)配溶液中，3種起泡劑單位體積攜粉量表現(xiàn)為QPJ-02>QPJ-01>QPJ-03。

圖10泡排作用下不同起泡劑復(fù)配溶液的泡沫攜粉量

在臨界濃度范圍內(nèi)的QPJ-01濃度越高，泡徑差別越小，泡徑逐漸均勻，導(dǎo)致起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.6%時攜粉量隨起泡劑濃度緩慢增長。QPJ-01氣泡體系整體泡徑大，然而泡徑越大氣泡穩(wěn)定性越差，這是QPJ-01泡沫穩(wěn)定性最差、半衰期最短的原因，也是造成QPJ-01單位體積泡沫攜粉量較少的原因。

在臨界濃度范圍內(nèi)的QPJ-03濃度越高，小氣泡數(shù)量逐漸增長，泡沫趨于綿密，因此，起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.6%攜粉量逐漸增長。QPJ-03泡沫整體均勻性較差，泡徑差別較大，這是導(dǎo)致QPJ-03泡沫穩(wěn)定性較差、半衰期較短的原因，也是造成QPJ-03單位體積泡沫攜粉量較少的原因。QPJ-01與QPJ-03隨濃度增長，氣泡間液膜厚度增長較為明顯。因此結(jié)合半衰期，泡沫直徑大較泡沫直徑大小不均對泡沫穩(wěn)定性影響更為嚴(yán)重。

QPJ-02較QPJ-03泡沫直徑更為均勻，較QPJ-01泡沫更為綿密，因此QPJ-02表現(xiàn)出最高的攜粉性，QPJ-02質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%時，單位體積泡沫攜粉含量達0.43%，為QPJ-03攜粉量的2.34倍，QPJ-01的1.869倍。