1. 泡沫的形成条件

  泡沫形成的前提条件是必须有气体和液体发生相互接触。而气体和液体的接触可通过三种途径达到：一是直接向液体中通入外来气体；二是利用气井内气流的搅动；三是钻井液中的添加剂在一定条件下发生反应产生不溶气体。

对肥皂水搅拌或吹气可以产生泡沫，仔细观察可以发现，泡沫是由许多气泡被液体分隔开的体系。表面看来泡沫与乳状液都是由液膜隔开的，但本质上有很大的差别。乳状液是一种液体被另一种不相混溶的液体分隔开来，而泡沫则是气体分散在液体中的分散体系，气体是分散相(不连续相) ，液体是分散介质(连续相) 。由于气体和液体密度相差很大，故在液体中的气泡总是很快上升至液面，形成以少量液体构成的液膜分隔的气泡聚集物，即通常所说的泡沫。

一般来说，泡沫中气体含量较低时，以小球型均匀分散，气体含量较高时，呈多面体结构。在钻探(井) 作业中的泡沫是气体含量高的泡沫，称作浓泡沫或干泡沫。纯液体是很难形成稳定的泡沫的。

2. 消泡的方法

在石油钻井过程中，当钻遇含气地层时，地层中的烃类、CO2、H、S等气体就扩散或侵入到钻井液中，而循环的钻井液对气泡的产生起到搅拌的作用，再加上钻井液的处理剂一般都具表面活性，因此，钻井液常常容易起泡。钻井液的起泡会对钻井工程带来很多不良影响。目前通常采用下列三种方法进行消泡。

①.物理消泡法

常用的物理消泡法是升温或降温使泡沫破灭。温度升高时，液体粘度降低，溶剂蒸发，泡沫破灭。在低温时，泡沫的表面弹性降低，由于结冰使泡沫不稳定，从而达到消泡的目的。此外，还有采用x射线、紫外线照射等方法消泡。

②.机械消泡法

这种方法一般是在添加消泡剂会引起污染，加热会使产品变质或要求将泡沫分离出来等情况下使用。例如，急剧的压力变化，离心分离溶液和泡沫；用压缩空气喷射泡沫体系，超声波以及过滤等方法，均属这类方法。

③.化学消泡法

在泡沫体系中添加消泡剂是常用的消泡方法。此外，还有用改变pH值、盐析、添加与发泡物反应的化学试剂等来达到消除泡沫的目的。

上述三种方法中，较好的是采用消泡剂或消泡剂与机械消泡相结合的方法。其它方法虽然在某些场合下能收到一定效果，但往往不能处理大量泡沫，只适应于某些应急措施。由于很多具有优良性能的消泡剂出现，消泡剂越来越受到人们的重视，使用不断广泛，用量不断增加。

3. 固井消泡剂

固井消泡剂，顾名思义就是对油田工业生产过程中产生的大量泡沫进行消除的试剂，添加消泡剂是目前用来控制和消除泡沫最简单、常用的方法。但是由于起泡体系和使用条件不同，所用的消泡剂亦不尽相同，为满足各种需要，应生产出品种多样、性质各异的消泡剂。消泡剂在其物理及化学性质方面应符合以下条件：

①.消泡剂对起泡体系有高效的消泡作用，比起泡介质更低的表面张力，不溶于起泡介质，且不受起泡体系增容作用和降解作用的影响；

②.消泡剂对起泡体系是惰性的，不起化学反应，对最终产物无副作用，不影响产品性能和外观；

③.消泡剂还要满足钻井过程特殊条件，如pH值和温度的要求；

④.消泡剂在使用时操作方便，易处理、自身有较好的贮存稳定性、长期存放不变质，对人、畜和自然环境安全。

3.1消泡剂的原理

     ①.泡沫局部表面张力降低导致泡沫破灭。该种机理的起源是将高级醇或植物油撒在泡沫上，当其溶入泡沫液，会显著降低该处的表面张力。因为这些物质一般对水的溶解度较小，表面张力的降低仅限于泡沫的局部，而泡沫周围的表面张力几乎没有变化。表面张力降低的部分被强烈地向四周牵引、延伸，最后破裂。

     ②.破坏膜弹性而导致气泡破灭。消泡剂添加到泡沫体系中，会向气液界面扩散，使具有稳泡作用的表面活性剂难以发生恢复膜弹性的能力。

     ③.促使液膜排液。消泡剂能促使液膜排液，因而导致气泡破灭，泡沫排液的速率可以反映泡沫的稳定性，添加一种加速泡沫排液的物质，也可以起到消泡作用。

     ④.添加疏水固体颗粒可导致气泡破灭。在气泡表面疏水固体颗粒会吸引表面活性剂的疏水端，使疏水颗粒产生亲水性并进入水相，从而起到消泡的作用。

     ⑤.增溶助泡表面活性剂可导致气泡破灭。某些能与溶液充分混合的低分子物质，可以使气泡表面活性剂被增溶、使其有效浓度降低。有这种作用的低分子物质如辛醇、乙醇、丙醇等醇类，不仅可减少表面层的表面活性剂浓度，而且还会溶入表面活性剂吸附层，降低表面活性剂分子间的紧密程度，从而减弱了泡沫的稳定性。

     ⑥.电解质瓦解表面活性剂双电层。对于借助泡沫的表面活性剂双电层互相作用，产生稳定性的起泡液，加入普通的电解质即可瓦解表面活性剂的双电层起消泡作用。

3.2消泡剂的组成

消泡剂的组成主要有活性成分、乳化剂、载体等。

l 活性成分是最主要的部分，起到降低表面张力、消泡的作用。

l 乳化剂是使活性成份分散成小颗粒，以便更好的分散在油或水中，起到更好的消泡效果。

l 载体在消泡剂中占比较大，其表面张力并不高，主要起到支持介质和降低成本的作用，对抑制泡沫有利，如：脂肪烃、含羟基溶剂等。

3.3消泡剂的种类及特点

   常用的消泡剂按成分不同可分为脂肪类消泡剂、聚醚类消泡剂、有机硅类消泡剂和聚醚有机硅类消泡剂四类。

①.脂肪类消泡剂——脂肪类消泡剂是第一代消泡剂，主要以矿物油、脂肪酸或脂肪酸酯、脂肪醇、低级醇等有机化合物为主。该类消泡剂价格低廉、原料易得、工艺简单，适合在液体剪切力较小，起泡剂发泡能力较温和的情况下使用，但对致密型泡沫的消除能力较差。该类性消泡剂主要在造纸行业应用较多。

②.聚醚类消泡剂——聚醚类消泡剂是以环氧乙烷环氧丙烷开环聚合制得的一类非离子型消泡剂，可通过调整分子量环氧乙烷与环氧丙烷的比例、分子量等因素来调整其消泡抑泡能力。 此类消泡剂具有无毒、使用方便、易分散、耐高温、耐强碱的特性，因此常用于发酵工程、生物制药等领域。

③.有机硅类消泡剂——有机硅类消泡剂的主要成分是硅油，由于硅油具有比水溶液以及一般油溶液更低的表面张力，因此既适用于水性发泡体系，也适用于油性发泡体系。有机硅消泡剂具有高活性、低毒性的特点，因此常用与石油化工、造纸、废水处理等行业。

④.聚醚有机硅类消泡剂——聚醚改性有机硅是通过接枝的方法，将亲水性的聚醚基团接连接在亲油性的聚硅氧烷链段而得到的化合物。 此类消泡剂有效的结合了聚醚消泡剂耐高温、耐强碱、抑泡能力强以及有机硅消泡剂无毒、无污染、消泡能力强的特点，大大提高了消泡剂的应用领域，广泛应用于石油化工、印染、涂料、农化等领域。

4. 消泡剂的发展趋势

各类型消泡剂由于结构的不同，表现出性能各异的消泡、抑泡性能和应用范围。这其中，聚醚改性有机硅消泡剂兼具了聚醚和有机硅消泡剂的优点，无论在水相或油相都具有良好的、持久的消泡、抑泡性能，毫无疑问，聚醚改性有机硅消泡剂具有巨大的发展潜力。 未来聚醚改性有机硅消泡剂的研究可从以下几个方面入手：

       ①.从分子设计的角度对聚醚改性硅油的结构进行优化，通过调整所用聚醚中环氧乙烷、环氧丙烷的比例、分子量以及聚醚与有机硅的比例，来制备消泡、抑泡性能更加优异的消泡剂。

       ②.通过引入特殊的功能单体，如脂肪链，来赋予聚醚改性有机硅消泡剂更多特殊的功能，以适用于特殊的体系。

       ③.继续探究该消泡剂的消泡机理，依据机理对消泡剂的组成进行更好的优化或复配其他更加适合的助剂来达到更优的性能。

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