Характеристики качественной монтажной пены

Можно выделить продукцию нескольких торговых марок, считающихся лучшими производителями:

• Makroflex;
• Penosil;
• Soudal.

Монтажная пена от вышеназванных фирм прекрасно зарекомендовала себя в ремонтно-строительных работах любой сложности. Качество продукции оценивалось, исходя из целого ряда факторов.

Самый важный фактор – степень прилипания пены к стенкам по шву. Если ширина шва превышает 5 сантиметров, нанесенный слой может просто из него выпасть. А это повлечет за собой повторные работы и лишний расход материала.

Отмечалось, насколько объем на выходе соответствует тому, который заявлен. Оценивалась пористость пены на срезе – высокая пористость уменьшает теплоизоляционные свойства материала. В результате, при высокой пористости для герметизации понадобится большее количество мастики, чтобы заполнить все пустоты.

Рассматривалась и профессиональная пена, при работе с которой на пистолет накручивают баллон. Этот способ помогает добиться большей точности и облегчить работу. При использовании такого прибора швы (включая горизонтальные) заполняются качественней. Ниже можно видеть фото монтажной пены Penosil с пистолетом.

Если говорить о стоимости, то цены у трех названных выше марок приблизительно одинаковые. Не стоит думать, что приобретать пену по более низкой цене будет практичным решением – качество может не соответствовать заявленному, за счет чего расход получится больше.

В результате экономия обернется тем, что пена будет течь, не прилипать и не вспениваться, тяжело затвердевать, и все придется переделывать, закупая другой герметик по более высокой стоимости. Поэтому лучше всего изначально остановить внимание на продукции в средней или высокой ценовой категории.

Зимняя монтажная пена Макрофлекс пришлась по душе большинству монтажников. Она отлично работает при минусовых температурах. Выбирая эту монтажную пену, можно быть спокойным за качество работ.

Преимуществами пены от данного производителя являются:

• беспроблемное нанесение на любые поверхности;
• длительный срок эксплуатации;
• водостойкость;
• отличная звукоизоляция.

Монтажная пена от бельгийской компании Соудал также считается одной из лучших. Применяется при заполнении швов, трещин, гидроизоляции, используется при монтаже окон. Выбор монтажной пены от этого производителя очень широк.

Отличную репутацию заслужила и продукция фирмы Пеносил. Среди герметиков в похожей ценовой категории эта продукция действительно лучшая.

В линейке от производителя представлено также специальное средство для работы с пенопластом, оно может использоваться для гидро- и звукоизоляции.

Виды монтажной пены

Влажность окружающего воздуха в процессе застывания монтажной пены играет важнейшую роль. Холодный воздух зимой имеет более низкую влажность. Пены в зависимости от соответствующих добавок, которые применяют производители, делятся на три категории по сезонам – зимние, летние и универсальные (всесезонные).

Использование летней монтажной пены возможно при температуре от +5 до +35 градусов. Зимние пены рассчитаны на работу при температуре до -18 градусов.

Всесезонная монтажная пена появилась сравнительно недавно, она совместила в себе качества зимнего и летнего герметика. Позволяет проводить работы в условиях от +30 до -10 градусов. Перед началом работ такую пену необходимо выдерживать в тепле не меньше суток или прогревать в теплой воде.

Как пользоваться монтажной пеной

Перед началом работы рекомендуется защитить руки перчатками. Затем снимается колпак с клапана, накручивается пистолет или трубка-адаптер. Для смешивания компонентов состава внутри баллона он тщательно встряхивается около минуты – этим пунктом нельзя пренебрегать.

Перед нанесением обрабатываемая поверхность смачивается водой. Баллон необходимо держать дном вверх: только так газ, скапливающийся вверху, эффективно вытеснит герметик наружу.

Не рекомендуется заделывать щели более пяти сантиметров шириной. Это чревато непредсказуемостью расхода пены и грозит опасностью деформации конструкции после расширения герметика.

Двигаться при заполнении шва нужно сверху вниз, наполняя не более третьей части глубины просвета. По мере расширения материал будет заполнять собой всю щель.

По окончании работ для ускорения процесса затвердевания рекомендуется несколько раз сбрызгивать герметик водой в течение 30 минут. Полностью пена затвердевает спустя 8 часов.

Лучше не допускать попадания пены на кожу, пол и другие поверхности. Если это произошло, отмывать необходимо сразу же: в застывшем виде она удаляется с большим трудом, механическим способом (при помощи строительного ножа), с повреждением поверхности, на которую случайно попала.

Фото монтажной пены

Также рекомендуем посетить:

Чем одна пена отличается от другой

Свойства пены: чем одна пена отличается от другой?

Опубликовано Автор: Дэйв Шерман, 21 августа 2018 г.
Решения для эластомерных материалов

Этот пост (первоначально Дэйв Шерман) появился в блоге PORON Cushioning. Обновлено 21.08.2018

Одним словом (или тремя) не так уж и много.Наши клиенты часто удивляются, узнав, что все материалы PORON ^® Comfort представляют собой пенополиуретан с открытыми порами, особенно когда они привыкли видеть пенополиуретан с закрытыми порами или пенополиуретан с закрытыми порами.

Пенопласт с открытыми порами обладает многими преимуществами и свойствами, которых нет у пенопластов с закрытыми порами. Одним из самых важных является то, что он обеспечивает наилучшее сопротивление остаточной деформации при сжатии (C-Set) или, для любителей непененного материала, сопротивление разрушению после многократного использования. По сути, это означает, что пена очень прочная и не разрушается и не теряет своих амортизирующих свойств после многократного использования.В мире обуви это означает постоянную посадку, форму и функциональный уровень, а также сохраняет внешний вид обуви в том виде, в котором она была разработана.

Вот еще кое-что, что нужно учесть …

Пены с закрытыми порами или пены EVA состоят из полных пузырьков воздуха. Пузырьки воздуха задерживаются в пене с ячеистыми стенками вокруг, предотвращающими выход воздуха. Сгруппированные вместе, как мыльные пузыри в пенной ванне, воздушные карманы имеют решающее значение для функционирования пены.Когда пена сжимается, внутри пузырьков находится воздух, что позволяет пене возвращаться обратно при снятии давления. По этой причине они часто используются в стельках для обуви и спортивной набивке, где прочность и защита являются ключевыми.

Доказательство этого свойства может быть продемонстрировано с помощью теннисного мяча. Теннисные мячи, как известно, подпрыгивают из-за того, что внутри них находится воздух. Но как только теннисный мяч использовался неоднократно, воздух начинает просачиваться, в результате чего мяч теряет упругое сопротивление.

Применяя эту аналогию к пенам с закрытыми порами, это точка, в которой пена начинает расплющиваться или «брать набор» (помните всю эту штуку с C-Set?). Вот почему стельки или набивка, сделанные исключительно из пены с закрытыми порами, со временем становятся менее удобными или менее защищающими при следующем ударе.

имеют свои плюсы и минусы. Материалы PORON Comfort состоят из открытых ячеек, соединенных порталами, которые пропускают воздух между ними.

Это означает, что свойства этих материалов зависят не от пузырьков воздуха, а от свойств материалов в их стенках ячеек. Из-за этого они реагируют на давление аналогично пружине, обязательно возвращаясь в исходное положение после каждого сжатия благодаря свободному движению воздуха через ячейки. Структура с открытыми ячейками также позволяет пропускать пары влаги, улучшая воздухопроницаемость и сохраняя окружающую среду обуви.

Доступный во множестве запатентованных рецептур, материалы с открытыми порами PORON Comfort разработаны для обеспечения определенной функциональности, обеспечивая нужный уровень поддержки и воздухопроницаемости для конечного пользователя в течение дня и в течение всего срока службы обуви.

У каждого типа пенопласта есть свои преимущества и недостатки, которые следует учитывать при принятии решения, какой из них использовать. Пенопласт с закрытыми порами может быть очень легким, поскольку его ячеистые стенки могут быть очень тонкими, но обычно они жесткие из-за несжимаемости воздуха внутри них.Они также могут лучше сопротивляться проникновению жидкости, чем материалы с открытыми порами.

Пенопласт с открытыми ячейками, помимо того, что он устойчив к взятию набора, более мягкий и легче поддается сжатию. Их ячейки также обеспечивают воздухопроницаемость и лучший показатель отклоняющей силы сжатия (CFD) или, другими словами, показатель их прочности или несущей способности.

Иногда правильный пенный раствор представляет собой комбинацию материалов с закрытыми и открытыми порами. Используя лучшее из обоих миров, некоторые конструкции покрывают пену с закрытыми порами и пену с открытыми порами, что позволяет более гибкому слою с открытыми порами (например, PORON Comfort) соответствовать форме, заданной в материале с закрытыми порами (например, EVA). .

В приведенной ниже таблице перечислены преимущества каждого типа пены:

* Доступна дополнительная защита

Помните об этих различиях, поскольку они относятся к вашему применению и дизайну.Если ваше приложение требует меньшего веса и удобства мытья, выберите пену с закрытыми порами. Однако, если долговечность и надежность имеют решающее значение для вашего приложения, выберите в качестве решения материалы PORON Comfort.

Теги:
Обувь, Безопасность при ударах, Промышленное производство

Комментарии

Привет, Я производю и продаю запатентованное покрытие для кистей под названием Brushaper (www.brushaper.com). Основная часть крышки состоит из ламинированной пены с открытыми ячейками.Технические характеристики следующие: • Open Cell Foam (воздухопроницаемый). 100% пенополиуретан. Плотность: 65 ± 5 кг / м3 • Ламинированная ткань (2 варианта) с обеих сторон: Нейлон — 100% нейлон 70D Лайкра — 15% спандекс / 85% нейлон • Эластичный (4 направления), воздухопроницаемый, впитывающие свойства. • Толщина: около 3 мм. • Черный цвет Есть ли у вас возможности изготовления такого продукта? Я с нетерпением жду вашего ответа.
(Отправлено Энди Оливером 22 апреля 2021 г.)

Вернуться в блог

Свойства пены — PetroWiki

Объемная пена, обнаруженная в головке пивного стакана или в сочетании с моющими растворами, представляет собой метастабильную дисперсию газа относительно большого объема в непрерывной жидкой фазе, которая составляет относительно небольшой объем. пены.Альтернативное определение объемной пены — это «скопление пузырьков газа, отделенных друг от друга тонкими пленками жидкости». ^[1] В большинстве классических пен содержание газа довольно высокое (часто от 60 до 97% объема). В объемной форме, например, в наземных сооружениях и трубопроводах нефтепромыслов, пена образуется, когда газ контактирует с жидкостью в присутствии механического перемешивания. Используемый здесь термин «объемные пены» — это пены, которые существуют в контейнере (например, в бутылке или трубе), для которых объем контейнера намного больше, чем размер отдельных пузырьков пенного газа.

Общая природа пен

Капиллярные процессы контролируют образование и свойства пен в пористых средах. Пены для улучшения соответствия представляют собой дисперсии микрогазовых пузырьков, как правило, с диаметром / длиной в диапазоне от 50 до 1000 мкм. Пена в пористой среде существует в виде отдельных микрогазовых пузырьков, находящихся в непосредственном контакте со смачивающей жидкостью стенок поры. Эти микрогазовые пузырьки разделены жидкими пластинками, которые перекрывают стенки пор и образуют жидкостную перегородку в масштабе поры между пузырьками газа.Пена распространяется в большинстве пород матричного коллектора в виде цепочки пузырьков, в которой каждый газовый пузырь отделен от следующего жидкой пленкой из ламелей. Во многих случаях отдельные пузыри пены в породе матрицы коллектора могут иметь длину множества пор. Gauglitz et al. определили структуру пены в пористой среде как «дисперсию газа в непрерывной жидкой фазе с по крайней мере некоторыми путями газового потока, прерываемыми тонкими пленками жидкости, называемыми ламелями». ^[2]

Все пены, обсуждаемые на этой странице, и все пены, которые используются для улучшения соответствия, содержат поверхностно-активные вещества, растворенные в жидкой фазе пены для стабилизации газовой дисперсии в жидкости.Газовая фаза пены может включать как классический газ, так и сверхкритический газ, такой как сверхкритический / плотный CO ₂ . За исключением специально отмеченного, все пены, обсуждаемые в этой главе, которые используются для улучшения соответствия требованиям нефтяных месторождений, являются пенами на водной основе. Эта глава ограничивается в первую очередь обсуждением пен на водной основе, стабилизированных поверхностно-активными веществами, для использования в улучшении соответствия во время операций по добыче нефти.

На рис. 1 показан двухмерный срез обобщенной системы объемной пены. ^[3] Тонкие пленки жидкости, разделяющие пузырьки пенного газа, определяются как ламели пены. Соединение трех ламелей газового пузыря под углом 120 ° называется границей плато. В устойчивых объемных пенах сферические пузырьки газа пены превращаются в ячейки пены, многогранники, разделенные почти плоскими тонкими пленками жидкости. Такая пена называется сухой пеной. Ячейки пены многогранников почти, но не совсем, являются правильными додекаэдрами. В трех измерениях четыре границы плато ячейки пены встречаются в точке под тетраэдрическим углом примерно 109 °. ^[3]

• Рис. 1 — Обобщенный двухмерный срез системы объемной пены.

Пены в пористой среде обычно имеют пузырьки, которые по размеру не меньше размеров поровых тел. Пена существует в пористой среде резервуар-порода в виде цепочек пузырьков, где граница плато пластин пены формируется на стенке поры и имеет, для статической нетекучей пены в теле поры, угол около 90 ° между жидкими пластинами и порой. стена.

Пенообразователи

Поверхностно-активные вещества являются необходимым третьим ингредиентом, необходимым для образования пен, обсуждаемых в этой статье. Понимание основ химии поверхностно-активных веществ важно при выборе подходящего поверхностно-активного вещества для конкретного применения пенопласта на нефтяных месторождениях.

Молекула поверхностно-активного вещества содержит в одной молекуле как полярный, так и неполярный сегменты. Полярный или гидрофильный сегмент молекулы поверхностно-активного вещества имеет сильное химическое сродство к воде.Неполярный или липофильный сегмент имеет сильное химическое сродство к неполярным углеводородным молекулам. Когда вода и масло или вода и газ находятся в контакте, молекулы поверхностно-активного вещества стремятся разделиться на поверхность раздела нефть / вода или газ / вода и уменьшить межфазное натяжение границы раздела. На рис. 2 изображена молекула поверхностно-активного вещества, находящаяся на границе раздела масло / вода. Разделение молекулы поверхностно-активного вещества на границу раздела газ / вода и последующее снижение межфазного натяжения является основным механизмом, с помощью которого поверхностно-активные вещества стабилизируют дисперсии газа в воде с образованием метастабильной пены.

• Рис. 2 — Изображение молекулы полимера, находящейся на границе раздела масло / вода.

Поверхностно-активные вещества подразделяются на четыре типа, которые различаются по химическому составу полярной группы молекулы поверхностно-активного вещества.

• Анионики — Полярная группа анионного поверхностно-активного вещества представляет собой соль (или, возможно, кислоту), где полярная анионная группа непосредственно присоединена к молекуле поверхностно-активного вещества, а противодействующий и поверхностно-неактивный катион (часто натрий) сильно разделен в водной среде. сторона границы раздела нефть / вода или газ / вода.Анионные поверхностно-активные вещества часто используются в пенопластах на нефтяных месторождениях, потому что они являются относительно хорошими поверхностно-активными веществами, обычно устойчивыми к удерживанию, довольно химически стабильными, доступными в промышленных масштабах и относительно недорогими.
• Катионы — Полярная группа катионного поверхностно-активного вещества представляет собой соль, в которой полярная катионная группа непосредственно присоединена к молекуле поверхностно-активного вещества, а противодействующий и поверхностно-неактивный анион сильно разделен на водную сторону границы раздела масло / вода или газ / вода. . Катионные поверхностно-активные вещества нечасто используются в пенопластах для нефтепромыслов, поскольку они имеют тенденцию сильно адсорбироваться на поверхностях глин и песка и относительно дороги.
• Неионогенные вещества — Полярная группа неионогенного поверхностно-активного вещества является не солью, а скорее химическим веществом, таким как спиртовая, эфирная или эпоксидная группа, которая усиливает свойства поверхностно-активного вещества путем создания контраста электроотрицательности. Неионные поверхностно-активные вещества менее чувствительны к высокой солености и могут быть относительно недорогими.
• Амфотерные вещества — Амфотерные поверхностно-активные вещества содержат две или более характеристики перечисленных выше химических типов поверхностно-активных веществ.

Рис. 3 иллюстрирует химическую структуру выбранных поверхностно-активных веществ.В пределах любого из типов поверхностно-активных веществ могут быть существенные различия в их химическом составе и характеристиках. Химический состав, размер и степень разветвления липофильного сегмента молекулы поверхностно-активного вещества могут иметь большое влияние на характеристики пена-поверхностно-активное вещество, так же как и химия гидрофильной части молекулы поверхностно-активного вещества. Даже небольшие и тонкие различия в липофильном сегменте могут резко изменить свойства поверхностно-активного вещества. Большинство коммерческих продуктов с поверхностно-активными веществами содержат такое распределение типов и размеров поверхностно-активных веществ, которое дополнительно усложняет поверхностно-активные вещества, используемые в пенах, улучшающих конформность.

• Рис. 3 — Типы химического состава ПАВ.

При использовании пены в сочетании с заводнением пара или любым применением с повышенными пластовыми температурами важно выбрать поверхностно-активное вещество, которое будет термически стабильным в течение необходимого срока службы пены в резервуаре. Исторически сложилось так, что альфа-олефиновые поверхностно-активные вещества и поверхностно-активные вещества на основе нефтяных сульфонатов наиболее широко использовались в пенах, применяемых в высокотемпературных (> 170 ° F) коллекторах.Сульфатные поверхностно-активные вещества иногда использовались в низкотемпературных (<120 ° F) резервуарах.

Альфа-олефинсульфонаты оказались одним из самых популярных и широко используемых химикатов поверхностно-активных веществ для использования в пенах. Это в значительной степени привело к их совокупным хорошим характеристикам пенообразования, относительно хорошей солеустойчивости, хорошей термической стабильности, доступности и относительно низкой стоимости. Было предложено, чтобы смеси с различным химическим составом поверхностно-активных веществ обеспечивали преимущества при составлении соответствующих пен. ^[4]

Использование фторированных поверхностно-активных веществ в формулах пен показало некоторые перспективы. ^[5] Сообщалось, что фторированные поверхностно-активные вещества, используемые с другими поверхностно-активными веществами, часто улучшают устойчивость пены к маслу. ^[6] Фторированные поверхностно-активные вещества не нашли широкого применения в полевых условиях пенопластов в основном из-за их относительно высокой стоимости.

Свойства пены

Некоторые свойства, важные для характеристики объемной пены, которая может присутствовать в бутылке, — это качество пены, текстура пены, распределение пузырьков по размерам, стабильность пены и плотность пены.Качество пены — это объемный процент газа в пене при заданном давлении и температуре. Качество пены может превышать 97%. Объемные пены, имеющие достаточно высокое качество пены, так что ячейки пены состоят из многогранных жидких пленок, называются сухими пенами. ^[3] Пены, улучшающие эксплуатационные характеристики нефтяных месторождений, обычно имеют свойства пены в диапазоне от 75 до 90%. При распространении через пористую среду подвижность многих пен уменьшается по мере увеличения качества пены до верхнего предела стабильности пены с точки зрения качества пены (верхний предел часто составляет> 93% качества пены).При работе с паровой пеной на месторождениях под качеством пара понимается массовая доля воды, которая превращается в пар.

Текстура пены является мерой среднего размера пузырьков газа. Как правило, по мере того, как текстура пены становится более тонкой, пена будет иметь большее сопротивление течению в матричной породе.

Распределение пузырьков по размерам — это мера распределения размеров пузырьков газа в пене. При сохранении всех других переменных постоянными объемная пена с широким распределением размеров газовых пузырьков будет менее стабильной из-за диффузии газа от маленьких к большим пузырькам газа.Сопротивление, придаваемое пеной потоку жидкости в пористой среде, будет выше, когда размер пузырьков является относительно однородным. ^[3]

Стабильность пены на водной основе зависит от химических и физических свойств стабилизированной поверхностно-активным веществом водной пленки, разделяющей пузырьки газа пены. Пены — метастабильные образования; следовательно, вся пена в конечном итоге разрушится. Разрушение пены является результатом чрезмерного утончения и разрыва жидких пленок пены со временем, а также диффузии газа из более мелких пузырьков в более крупные пузырьки, что приводит к увеличению размера пузырьков пены.Внешние воздействия, такие как контакт с пенообразователем (например, нефтью или неблагоприятной соленостью), контакт с гидрофобной поверхностью и местное нагревание, могут разрушить структуру пены.

Факторы, влияющие на стабильность ламелей пены, включают гравитационный дренаж, капиллярное всасывание, поверхностную эластичность, вязкость (объемную и поверхностную), электрическое двухслойное отталкивание и стерическое отталкивание. ^[3] Стабильность пены, находящейся в пористой среде, требует целого ряда дополнительных соображений, которые рассматриваются в следующем подразделе этой главы.

Одной из привлекательных особенностей пен для использования в операциях газового заводнения является относительно низкая эффективная плотность пен. (В качестве уравновешивающего примечания: пены для улучшения соответствия, содержащие сверхкритический CO ₂ , могут достигать плотности, превышающей плотность некоторых сырой нефти.) Особенность низкой плотности имеет положительные последствия для пен, используемых как при заводнении с контролем подвижности, так и для блокирования поток жидкости. Низкая эффективная плотность приводит к тому, что пена выборочно размещается выше в интервале коллектора, где наиболее вероятно имеет место поток заводнения или добыча газа.

Для технического пояснения, поток пены в пористой среде фактически происходит в виде цепочки пузырьков газа, разделенных жидкими пластинками. Таким образом, строго говоря, течение пены в пористой среде происходит в виде двухфазного потока, а именно потока пузырьков газа и потока жидких ламелей. С этой более технически правильной точки зрения, именно низкая плотность газовой фазы способствует размещению пены выше в резервуаре. Во время заводнения газом, таким как заводнение паром или CO ₂ , пены с низкой плотностью, используемые для контроля подвижности, хорошо подходят для решения и уменьшения общей проблемы подавления газа, которая часто препятствует контакту газа, добываемого закачиваемым газом, с нефтенасыщенностью ниже в вертикальный интервал коллектора.Селективный контроль подвижности с помощью пен с низкой плотностью в верхней части коллектора заставит большее количество вытесняющего текучего газа контактировать с нефтенасыщенными секциями в нижней части коллектора.

Низкая плотность пены, используемой во время газоблокирующей обработки, будет иметь тенденцию к размещению пены выше в интервале коллектора, где наиболее вероятно возникновение наступательного потока газа и добычи. В этом отношении пены для использования в обработках блокирующим агентом хорошо подходят для обработки газового конуса и проблем образования газового конуса, возникающих в добывающих скважинах.Кроме того, вытеснение газа в относительно однородном пласте с хорошей вертикальной проницаемостью вызывает чрезмерную добычу газа в верхнем интервале добывающих скважин. Газоблокирующая пена с низкой плотностью способствует удобному размещению вокруг таких проблемных скважин.

При рассмотрении потенциальной выгоды от низкой плотности во время укладки пены для операции по повышению соответствия необходимо тщательно учитывать относительные эффекты сил тяжести по сравнению с силами вязкости, которые действуют во время укладки пены.То есть, необходимо оценить горизонтальный градиент перепада давления по сравнению с вертикальным градиентом перепада давления, который пена будет испытывать во время своего потока и / или размещения в резервуаре.

Режим впрыска

Для впрыска улучшающих конформность пен используется один из трех четко различающихся режимов:

• Последовательный впрыск
• Совместный впрыск
• Предварительно сформированная пена, созданная на поверхности перед инъекцией.

Последовательная закачка включает попеременную закачку в нефтяной пласт газовой и водной фаз пены.Совместная закачка включает совместную закачку в пласт газовой и жидкой фаз пены. Из-за значительной эффективной вязкости пен и связанной с этим плохой приемистости предварительно сформованных пен первые применения пен, улучшающих конформность, имели тенденцию включать режим последовательного или совместного впрыска. Кроме того, последовательный и совместный впрыск значительно проще реализовать в полевых условиях. Последовательный впрыск также позволяет избежать проблем, связанных с коррозией труб, если газ и пенообразующий раствор образуют коррозионную смесь, такую ​​как пеноматериалы CO ₂ .

Концепция, подтвержденная лабораторными данными, заключается в том, что во время последовательного или совместного нагнетания пена будет образовываться на месте в основной породе коллектора. Это утверждение подтверждается ожиданием того, что газ с низкой вязкостью и высокой подвижностью будет иметь тенденцию проникать в водный пенообразующий раствор и образовывать пену на месте.

Тем не менее, есть две серьезные проблемы, связанные с противодействием. Во-первых, когда газ начинает проникать в водный раствор и образовывать пену на месте, вновь образованная пена будет существенно уменьшать последующее попадание газа и отводить последующий поток газа от оставшегося водного пенообразующего раствора, находящегося непосредственно перед первоначально образованной пеной.Это явление приводит к неэффективному и неэффективному использованию вводимых пенных химикатов и жидкостей для образования пены. Во-вторых, в промежуточных и дальних местах ствола скважины может не хватить механической энергии и / или перепада давления для образования пены на месте при использовании обычных пенообразующих растворов. Это особенно важно для пен, содержащих пар, азот и природный газ.

Krause et al. ^[7] сообщил об относительно обработках пеной в призабойной зоне добывающей скважины, которые применялись на месторождении Прудхо-Бэй для снижения чрезмерного газового фактора, возникающего при добыче реинжектируемого природного газа.Первая обработка включала закачку пенообразующего раствора в резервуар с последующей серией промывок. Считалось, что последующая добыча газа через размещенный пенообразующий раствор, аналогично режиму последовательного нагнетания, вызовет образование газоблокирующей пены на месте. Вторая пенная газоблокирующая обработка включала последовательную закачку пенообразующего раствора и порции азота. Ни одна из этих первых двух обработок пеной газоблокирования не показала снижения газового фактора после обработки.Третья пена, блокирующая газ, представляла собой азотную пену с качеством 65%, которая была предварительно сформирована на поверхности перед закачкой. Эта обработка значительно снизила газовый фактор обработанной производственной скважины в течение нескольких недель. Эти результаты предполагают, что для многих применений пен, улучшающих соответствие природным газом и азотом, закачка пены с использованием предварительно сформированного режима по сравнению с последовательным впрыском или режимом совместного впрыска приведет к улучшенным характеристикам пены в нефтяном пласте при проведении «околоскважинные» обработки.Если не могут быть приведены убедительные аргументы в пользу обратного для конкретного применения, пены для большинства применений обработок для улучшения конформности ближнего и промежуточного ствола скважины должны быть предварительно сформированы на поверхности перед закачкой.

Последовательный процесс, также известный как процесс с чередованием воды с газом (WAG), заключающийся в последовательном и многократно чередующемся закачке порций CO ₂ и водного вспенивающего раствора, часто предпочтителен при использовании пены CO ₂ для целей контроля подвижности во время CO ₂ затопление.Это связано с тем, что CO ₂ , растворенный в водном растворе поверхностно-активного вещества, образует угольную кислоту, которая вызывает коррозию стальных труб. Из-за низкого поверхностного натяжения CO ₂ образование и распространение пены гораздо более осуществимо (чем пена водяного пара, азота или природного газа) при реалистичных градиентах полевого давления, которые возникают по всему коллектору. ^[1]

Исследования с помощью компьютерного моделирования показали, что оптимальная стратегия закачки для преодоления газового обхода во время операций закачки газа — это попеременная / последовательная закачка отдельных больших пробок газа и вспенивающейся жидкости при максимально допустимом фиксированном значении. давление впрыска. ^[8] Это исследование ограничивалось закачкой пены в однородный пласт и не учитывало взаимодействие пены с нефтью. Режим закачки поверхностно-активного вещества с чередованием-газом (SAGA) для формирования пены с контролем подвижности на месте был предложен для использования при проведении крупных проектов заводнения WAG в резервуарах Северного моря. ^[9]

Список литературы

1. ↑ ^{1.0 1.1} Россен, W.R. 1996. Пены для увеличения нефтеотдачи. Пены — теория, измерения и применение , R.K. Prud’homme and S.A. Khan ed., 413-464. Нью-Йорк: Marcel Dekker Inc.
2. ↑ Гауглиц, П.А., Фридманн, Ф., Кам, С.И. и др. 2002. Образование пены в пористой среде. Представлено на симпозиуме SPE / DOE по повышению нефтеотдачи пластов, Талса, Оклахома, 13-17 апреля 2002 г. SPE-75177-MS. http://dx.doi.org/10.2118/75177-MS
3. ↑ ^{3,0 3,1 3,2 3,3 3,4} Шрамм Л.Л. и Вассмут Ф.1994. Пены: основные принципы. Пены: основы и применение в нефтяной промышленности , изд. Л. Л. Шрамма, 3-45. Вашингтон, округ Колумбия: достижения в области химии, серия 242, American Chemical Soc.
4. ↑ Llave, F.M. и Olsen, D.K. 1994. Использование смешанных поверхностно-активных веществ для создания пены для контроля подвижности при химическом заводнении. SPE Res Eng 9 (2): 125-132. SPE-20223-PA. http://dx.doi.org/10.2118/20223-PA
5. ↑ Далланд М. и Ханссен Дж. Э. 1999.Пены с контролем газового фактора: демонстрация эффективности процесса производства пены на масляной основе в модели физического потока. Представлено на Международном симпозиуме SPE по нефтехимии, Хьюстон, Техас, 16-19 февраля 1999 г. SPE-50755-MS. http://dx.doi.org/10.2118/50755-MS
6. ↑ Маннхардт, К., Новосад, Дж. Дж., И Шрамм, Л. Л. 2000. Сравнительная оценка устойчивости пены к маслу. SPE Res Eval & Eng 3 (1): 23-34. SPE-60686-PA. http://dx.doi.org/10.2118/60686-PA
7. ↑ Краузе Р.Э., Лейн, Р.Х., Кюне, Д.Л. и другие. 1992. Обработка добывающих скважин пеной для увеличения добычи нефти в Прудхо-Бэй. Представлено на симпозиуме SPE / DOE по повышению нефтеотдачи пластов, Талса, Оклахома, 22-24 апреля 1992 г. SPE-24191-MS. http://dx.doi.org/10.2118/24191-MS
8. ↑ Шан, Д. и Россен, W.R. 2002. Оптимальные стратегии впрыска для пены IOR. Представлено на симпозиуме SPE / DOE по повышению нефтеотдачи пластов, Талса, Оклахома, 13-17 апреля 2002 г. SPE-75180-MS. http://dx.doi.org/10.2118/75180-MS
9. ↑ Ханссен, Дж.E. et al. 1995. Закачка SAGA: новый комбинированный процесс IOR для стратифицированных коллекторов. Геологическое общество, Лондон, специальная публикация. 84 : 111-123. http://dx.doi.org/10.1144/GSL.SP.1995.084.01.12

Интересные статьи в OnePetro

Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые читатель, желающий узнать больше, обязательно должен прочитать

Внешние ссылки

Используйте этот раздел, чтобы предоставить ссылки на соответствующие материалы на других веб-сайтах, кроме PetroWiki и OnePetro.

См. Также

Пены

Поведение пены в пористой среде

Пены как средства контроля мобильности

Пены как блокирующие агенты

Области применения пен для повышения соответствия

PEH: полимеры, гели, пены, смолы

Категория

Свойства пены — PetroWiki

Объемная пена, обнаруженная в головке пивного стакана или в сочетании с моющими растворами, представляет собой метастабильную дисперсию газа относительно большого объема в непрерывной жидкой фазе, которая составляет относительно небольшой объем. пены.Альтернативное определение объемной пены — это «скопление пузырьков газа, отделенных друг от друга тонкими пленками жидкости». ^[1] В большинстве классических пен содержание газа довольно высокое (часто от 60 до 97% объема). В объемной форме, например, в наземных сооружениях и трубопроводах нефтепромыслов, пена образуется, когда газ контактирует с жидкостью в присутствии механического перемешивания. Используемый здесь термин «объемные пены» — это пены, которые существуют в контейнере (например, в бутылке или трубе), для которых объем контейнера намного больше, чем размер отдельных пузырьков пенного газа.

Общая природа пен

Капиллярные процессы контролируют образование и свойства пен в пористых средах. Пены для улучшения соответствия представляют собой дисперсии микрогазовых пузырьков, как правило, с диаметром / длиной в диапазоне от 50 до 1000 мкм. Пена в пористой среде существует в виде отдельных микрогазовых пузырьков, находящихся в непосредственном контакте со смачивающей жидкостью стенок поры. Эти микрогазовые пузырьки разделены жидкими пластинками, которые перекрывают стенки пор и образуют жидкостную перегородку в масштабе поры между пузырьками газа.Пена распространяется в большинстве пород матричного коллектора в виде цепочки пузырьков, в которой каждый газовый пузырь отделен от следующего жидкой пленкой из ламелей. Во многих случаях отдельные пузыри пены в породе матрицы коллектора могут иметь длину множества пор. Gauglitz et al. определили структуру пены в пористой среде как «дисперсию газа в непрерывной жидкой фазе с по крайней мере некоторыми путями газового потока, прерываемыми тонкими пленками жидкости, называемыми ламелями». ^[2]

Все пены, обсуждаемые на этой странице, и все пены, которые используются для улучшения соответствия, содержат поверхностно-активные вещества, растворенные в жидкой фазе пены для стабилизации газовой дисперсии в жидкости.Газовая фаза пены может включать как классический газ, так и сверхкритический газ, такой как сверхкритический / плотный CO ₂ . За исключением специально отмеченного, все пены, обсуждаемые в этой главе, которые используются для улучшения соответствия требованиям нефтяных месторождений, являются пенами на водной основе. Эта глава ограничивается в первую очередь обсуждением пен на водной основе, стабилизированных поверхностно-активными веществами, для использования в улучшении соответствия во время операций по добыче нефти.

На рис. 1 показан двухмерный срез обобщенной системы объемной пены. ^[3] Тонкие пленки жидкости, разделяющие пузырьки пенного газа, определяются как ламели пены. Соединение трех ламелей газового пузыря под углом 120 ° называется границей плато. В устойчивых объемных пенах сферические пузырьки газа пены превращаются в ячейки пены, многогранники, разделенные почти плоскими тонкими пленками жидкости. Такая пена называется сухой пеной. Ячейки пены многогранников почти, но не совсем, являются правильными додекаэдрами. В трех измерениях четыре границы плато ячейки пены встречаются в точке под тетраэдрическим углом примерно 109 °. ^[3]

• Рис. 1 — Обобщенный двухмерный срез системы объемной пены.

Пены в пористой среде обычно имеют пузырьки, которые по размеру не меньше размеров поровых тел. Пена существует в пористой среде резервуар-порода в виде цепочек пузырьков, где граница плато пластин пены формируется на стенке поры и имеет, для статической нетекучей пены в теле поры, угол около 90 ° между жидкими пластинами и порой. стена.

Пенообразователи

Поверхностно-активные вещества являются необходимым третьим ингредиентом, необходимым для образования пен, обсуждаемых в этой статье. Понимание основ химии поверхностно-активных веществ важно при выборе подходящего поверхностно-активного вещества для конкретного применения пенопласта на нефтяных месторождениях.

Молекула поверхностно-активного вещества содержит в одной молекуле как полярный, так и неполярный сегменты. Полярный или гидрофильный сегмент молекулы поверхностно-активного вещества имеет сильное химическое сродство к воде.Неполярный или липофильный сегмент имеет сильное химическое сродство к неполярным углеводородным молекулам. Когда вода и масло или вода и газ находятся в контакте, молекулы поверхностно-активного вещества стремятся разделиться на поверхность раздела нефть / вода или газ / вода и уменьшить межфазное натяжение границы раздела. На рис. 2 изображена молекула поверхностно-активного вещества, находящаяся на границе раздела масло / вода. Разделение молекулы поверхностно-активного вещества на границу раздела газ / вода и последующее снижение межфазного натяжения является основным механизмом, с помощью которого поверхностно-активные вещества стабилизируют дисперсии газа в воде с образованием метастабильной пены.

• Рис. 2 — Изображение молекулы полимера, находящейся на границе раздела масло / вода.

Поверхностно-активные вещества подразделяются на четыре типа, которые различаются по химическому составу полярной группы молекулы поверхностно-активного вещества.

• Анионики — Полярная группа анионного поверхностно-активного вещества представляет собой соль (или, возможно, кислоту), где полярная анионная группа непосредственно присоединена к молекуле поверхностно-активного вещества, а противодействующий и поверхностно-неактивный катион (часто натрий) сильно разделен в водной среде. сторона границы раздела нефть / вода или газ / вода.Анионные поверхностно-активные вещества часто используются в пенопластах на нефтяных месторождениях, потому что они являются относительно хорошими поверхностно-активными веществами, обычно устойчивыми к удерживанию, довольно химически стабильными, доступными в промышленных масштабах и относительно недорогими.
• Катионы — Полярная группа катионного поверхностно-активного вещества представляет собой соль, в которой полярная катионная группа непосредственно присоединена к молекуле поверхностно-активного вещества, а противодействующий и поверхностно-неактивный анион сильно разделен на водную сторону границы раздела масло / вода или газ / вода. . Катионные поверхностно-активные вещества нечасто используются в пенопластах для нефтепромыслов, поскольку они имеют тенденцию сильно адсорбироваться на поверхностях глин и песка и относительно дороги.
• Неионогенные вещества — Полярная группа неионогенного поверхностно-активного вещества является не солью, а скорее химическим веществом, таким как спиртовая, эфирная или эпоксидная группа, которая усиливает свойства поверхностно-активного вещества путем создания контраста электроотрицательности. Неионные поверхностно-активные вещества менее чувствительны к высокой солености и могут быть относительно недорогими.
• Амфотерные вещества — Амфотерные поверхностно-активные вещества содержат две или более характеристики перечисленных выше химических типов поверхностно-активных веществ.

Рис. 3 иллюстрирует химическую структуру выбранных поверхностно-активных веществ.В пределах любого из типов поверхностно-активных веществ могут быть существенные различия в их химическом составе и характеристиках. Химический состав, размер и степень разветвления липофильного сегмента молекулы поверхностно-активного вещества могут иметь большое влияние на характеристики пена-поверхностно-активное вещество, так же как и химия гидрофильной части молекулы поверхностно-активного вещества. Даже небольшие и тонкие различия в липофильном сегменте могут резко изменить свойства поверхностно-активного вещества. Большинство коммерческих продуктов с поверхностно-активными веществами содержат такое распределение типов и размеров поверхностно-активных веществ, которое дополнительно усложняет поверхностно-активные вещества, используемые в пенах, улучшающих конформность.

• Рис. 3 — Типы химического состава ПАВ.

При использовании пены в сочетании с заводнением пара или любым применением с повышенными пластовыми температурами важно выбрать поверхностно-активное вещество, которое будет термически стабильным в течение необходимого срока службы пены в резервуаре. Исторически сложилось так, что альфа-олефиновые поверхностно-активные вещества и поверхностно-активные вещества на основе нефтяных сульфонатов наиболее широко использовались в пенах, применяемых в высокотемпературных (> 170 ° F) коллекторах.Сульфатные поверхностно-активные вещества иногда использовались в низкотемпературных (<120 ° F) резервуарах.

Альфа-олефинсульфонаты оказались одним из самых популярных и широко используемых химикатов поверхностно-активных веществ для использования в пенах. Это в значительной степени привело к их совокупным хорошим характеристикам пенообразования, относительно хорошей солеустойчивости, хорошей термической стабильности, доступности и относительно низкой стоимости. Было предложено, чтобы смеси с различным химическим составом поверхностно-активных веществ обеспечивали преимущества при составлении соответствующих пен. ^[4]

Использование фторированных поверхностно-активных веществ в формулах пен показало некоторые перспективы. ^[5] Сообщалось, что фторированные поверхностно-активные вещества, используемые с другими поверхностно-активными веществами, часто улучшают устойчивость пены к маслу. ^[6] Фторированные поверхностно-активные вещества не нашли широкого применения в полевых условиях пенопластов в основном из-за их относительно высокой стоимости.

Свойства пены

Некоторые свойства, важные для характеристики объемной пены, которая может присутствовать в бутылке, — это качество пены, текстура пены, распределение пузырьков по размерам, стабильность пены и плотность пены.Качество пены — это объемный процент газа в пене при заданном давлении и температуре. Качество пены может превышать 97%. Объемные пены, имеющие достаточно высокое качество пены, так что ячейки пены состоят из многогранных жидких пленок, называются сухими пенами. ^[3] Пены, улучшающие эксплуатационные характеристики нефтяных месторождений, обычно имеют свойства пены в диапазоне от 75 до 90%. При распространении через пористую среду подвижность многих пен уменьшается по мере увеличения качества пены до верхнего предела стабильности пены с точки зрения качества пены (верхний предел часто составляет> 93% качества пены).При работе с паровой пеной на месторождениях под качеством пара понимается массовая доля воды, которая превращается в пар.

Текстура пены является мерой среднего размера пузырьков газа. Как правило, по мере того, как текстура пены становится более тонкой, пена будет иметь большее сопротивление течению в матричной породе.

Распределение пузырьков по размерам — это мера распределения размеров пузырьков газа в пене. При сохранении всех других переменных постоянными объемная пена с широким распределением размеров газовых пузырьков будет менее стабильной из-за диффузии газа от маленьких к большим пузырькам газа.Сопротивление, придаваемое пеной потоку жидкости в пористой среде, будет выше, когда размер пузырьков является относительно однородным. ^[3]

Стабильность пены на водной основе зависит от химических и физических свойств стабилизированной поверхностно-активным веществом водной пленки, разделяющей пузырьки газа пены. Пены — метастабильные образования; следовательно, вся пена в конечном итоге разрушится. Разрушение пены является результатом чрезмерного утончения и разрыва жидких пленок пены со временем, а также диффузии газа из более мелких пузырьков в более крупные пузырьки, что приводит к увеличению размера пузырьков пены.Внешние воздействия, такие как контакт с пенообразователем (например, нефтью или неблагоприятной соленостью), контакт с гидрофобной поверхностью и местное нагревание, могут разрушить структуру пены.

Факторы, влияющие на стабильность ламелей пены, включают гравитационный дренаж, капиллярное всасывание, поверхностную эластичность, вязкость (объемную и поверхностную), электрическое двухслойное отталкивание и стерическое отталкивание. ^[3] Стабильность пены, находящейся в пористой среде, требует целого ряда дополнительных соображений, которые рассматриваются в следующем подразделе этой главы.

Одной из привлекательных особенностей пен для использования в операциях газового заводнения является относительно низкая эффективная плотность пен. (В качестве уравновешивающего примечания: пены для улучшения соответствия, содержащие сверхкритический CO ₂ , могут достигать плотности, превышающей плотность некоторых сырой нефти.) Особенность низкой плотности имеет положительные последствия для пен, используемых как при заводнении с контролем подвижности, так и для блокирования поток жидкости. Низкая эффективная плотность приводит к тому, что пена выборочно размещается выше в интервале коллектора, где наиболее вероятно имеет место поток заводнения или добыча газа.

Для технического пояснения, поток пены в пористой среде фактически происходит в виде цепочки пузырьков газа, разделенных жидкими пластинками. Таким образом, строго говоря, течение пены в пористой среде происходит в виде двухфазного потока, а именно потока пузырьков газа и потока жидких ламелей. С этой более технически правильной точки зрения, именно низкая плотность газовой фазы способствует размещению пены выше в резервуаре. Во время заводнения газом, таким как заводнение паром или CO ₂ , пены с низкой плотностью, используемые для контроля подвижности, хорошо подходят для решения и уменьшения общей проблемы подавления газа, которая часто препятствует контакту газа, добываемого закачиваемым газом, с нефтенасыщенностью ниже в вертикальный интервал коллектора.Селективный контроль подвижности с помощью пен с низкой плотностью в верхней части коллектора заставит большее количество вытесняющего текучего газа контактировать с нефтенасыщенными секциями в нижней части коллектора.

Низкая плотность пены, используемой во время газоблокирующей обработки, будет иметь тенденцию к размещению пены выше в интервале коллектора, где наиболее вероятно возникновение наступательного потока газа и добычи. В этом отношении пены для использования в обработках блокирующим агентом хорошо подходят для обработки газового конуса и проблем образования газового конуса, возникающих в добывающих скважинах.Кроме того, вытеснение газа в относительно однородном пласте с хорошей вертикальной проницаемостью вызывает чрезмерную добычу газа в верхнем интервале добывающих скважин. Газоблокирующая пена с низкой плотностью способствует удобному размещению вокруг таких проблемных скважин.

При рассмотрении потенциальной выгоды от низкой плотности во время укладки пены для операции по повышению соответствия необходимо тщательно учитывать относительные эффекты сил тяжести по сравнению с силами вязкости, которые действуют во время укладки пены.То есть, необходимо оценить горизонтальный градиент перепада давления по сравнению с вертикальным градиентом перепада давления, который пена будет испытывать во время своего потока и / или размещения в резервуаре.

Режим впрыска

Для впрыска улучшающих конформность пен используется один из трех четко различающихся режимов:

• Последовательный впрыск
• Совместный впрыск
• Предварительно сформированная пена, созданная на поверхности перед инъекцией.

Последовательная закачка включает попеременную закачку в нефтяной пласт газовой и водной фаз пены.Совместная закачка включает совместную закачку в пласт газовой и жидкой фаз пены. Из-за значительной эффективной вязкости пен и связанной с этим плохой приемистости предварительно сформованных пен первые применения пен, улучшающих конформность, имели тенденцию включать режим последовательного или совместного впрыска. Кроме того, последовательный и совместный впрыск значительно проще реализовать в полевых условиях. Последовательный впрыск также позволяет избежать проблем, связанных с коррозией труб, если газ и пенообразующий раствор образуют коррозионную смесь, такую ​​как пеноматериалы CO ₂ .

Концепция, подтвержденная лабораторными данными, заключается в том, что во время последовательного или совместного нагнетания пена будет образовываться на месте в основной породе коллектора. Это утверждение подтверждается ожиданием того, что газ с низкой вязкостью и высокой подвижностью будет иметь тенденцию проникать в водный пенообразующий раствор и образовывать пену на месте.

Тем не менее, есть две серьезные проблемы, связанные с противодействием. Во-первых, когда газ начинает проникать в водный раствор и образовывать пену на месте, вновь образованная пена будет существенно уменьшать последующее попадание газа и отводить последующий поток газа от оставшегося водного пенообразующего раствора, находящегося непосредственно перед первоначально образованной пеной.Это явление приводит к неэффективному и неэффективному использованию вводимых пенных химикатов и жидкостей для образования пены. Во-вторых, в промежуточных и дальних местах ствола скважины может не хватить механической энергии и / или перепада давления для образования пены на месте при использовании обычных пенообразующих растворов. Это особенно важно для пен, содержащих пар, азот и природный газ.

Krause et al. ^[7] сообщил об относительно обработках пеной в призабойной зоне добывающей скважины, которые применялись на месторождении Прудхо-Бэй для снижения чрезмерного газового фактора, возникающего при добыче реинжектируемого природного газа.Первая обработка включала закачку пенообразующего раствора в резервуар с последующей серией промывок. Считалось, что последующая добыча газа через размещенный пенообразующий раствор, аналогично режиму последовательного нагнетания, вызовет образование газоблокирующей пены на месте. Вторая пенная газоблокирующая обработка включала последовательную закачку пенообразующего раствора и порции азота. Ни одна из этих первых двух обработок пеной газоблокирования не показала снижения газового фактора после обработки.Третья пена, блокирующая газ, представляла собой азотную пену с качеством 65%, которая была предварительно сформирована на поверхности перед закачкой. Эта обработка значительно снизила газовый фактор обработанной производственной скважины в течение нескольких недель. Эти результаты предполагают, что для многих применений пен, улучшающих соответствие природным газом и азотом, закачка пены с использованием предварительно сформированного режима по сравнению с последовательным впрыском или режимом совместного впрыска приведет к улучшенным характеристикам пены в нефтяном пласте при проведении «околоскважинные» обработки.Если не могут быть приведены убедительные аргументы в пользу обратного для конкретного применения, пены для большинства применений обработок для улучшения конформности ближнего и промежуточного ствола скважины должны быть предварительно сформированы на поверхности перед закачкой.

Последовательный процесс, также известный как процесс с чередованием воды с газом (WAG), заключающийся в последовательном и многократно чередующемся закачке порций CO ₂ и водного вспенивающего раствора, часто предпочтителен при использовании пены CO ₂ для целей контроля подвижности во время CO ₂ затопление.Это связано с тем, что CO ₂ , растворенный в водном растворе поверхностно-активного вещества, образует угольную кислоту, которая вызывает коррозию стальных труб. Из-за низкого поверхностного натяжения CO ₂ образование и распространение пены гораздо более осуществимо (чем пена водяного пара, азота или природного газа) при реалистичных градиентах полевого давления, которые возникают по всему коллектору. ^[1]

Исследования с помощью компьютерного моделирования показали, что оптимальная стратегия закачки для преодоления газового обхода во время операций закачки газа — это попеременная / последовательная закачка отдельных больших пробок газа и вспенивающейся жидкости при максимально допустимом фиксированном значении. давление впрыска. ^[8] Это исследование ограничивалось закачкой пены в однородный пласт и не учитывало взаимодействие пены с нефтью. Режим закачки поверхностно-активного вещества с чередованием-газом (SAGA) для формирования пены с контролем подвижности на месте был предложен для использования при проведении крупных проектов заводнения WAG в резервуарах Северного моря. ^[9]

Список литературы

1. ↑ ^{1.0 1.1} Россен, W.R. 1996. Пены для увеличения нефтеотдачи. Пены — теория, измерения и применение , R.K. Prud’homme and S.A. Khan ed., 413-464. Нью-Йорк: Marcel Dekker Inc.
2. ↑ Гауглиц, П.А., Фридманн, Ф., Кам, С.И. и др. 2002. Образование пены в пористой среде. Представлено на симпозиуме SPE / DOE по повышению нефтеотдачи пластов, Талса, Оклахома, 13-17 апреля 2002 г. SPE-75177-MS. http://dx.doi.org/10.2118/75177-MS
3. ↑ ^{3,0 3,1 3,2 3,3 3,4} Шрамм Л.Л. и Вассмут Ф.1994. Пены: основные принципы. Пены: основы и применение в нефтяной промышленности , изд. Л. Л. Шрамма, 3-45. Вашингтон, округ Колумбия: достижения в области химии, серия 242, American Chemical Soc.
4. ↑ Llave, F.M. и Olsen, D.K. 1994. Использование смешанных поверхностно-активных веществ для создания пены для контроля подвижности при химическом заводнении. SPE Res Eng 9 (2): 125-132. SPE-20223-PA. http://dx.doi.org/10.2118/20223-PA
5. ↑ Далланд М. и Ханссен Дж. Э. 1999.Пены с контролем газового фактора: демонстрация эффективности процесса производства пены на масляной основе в модели физического потока. Представлено на Международном симпозиуме SPE по нефтехимии, Хьюстон, Техас, 16-19 февраля 1999 г. SPE-50755-MS. http://dx.doi.org/10.2118/50755-MS
6. ↑ Маннхардт, К., Новосад, Дж. Дж., И Шрамм, Л. Л. 2000. Сравнительная оценка устойчивости пены к маслу. SPE Res Eval & Eng 3 (1): 23-34. SPE-60686-PA. http://dx.doi.org/10.2118/60686-PA
7. ↑ Краузе Р.Э., Лейн, Р.Х., Кюне, Д.Л. и другие. 1992. Обработка добывающих скважин пеной для увеличения добычи нефти в Прудхо-Бэй. Представлено на симпозиуме SPE / DOE по повышению нефтеотдачи пластов, Талса, Оклахома, 22-24 апреля 1992 г. SPE-24191-MS. http://dx.doi.org/10.2118/24191-MS
8. ↑ Шан, Д. и Россен, W.R. 2002. Оптимальные стратегии впрыска для пены IOR. Представлено на симпозиуме SPE / DOE по повышению нефтеотдачи пластов, Талса, Оклахома, 13-17 апреля 2002 г. SPE-75180-MS. http://dx.doi.org/10.2118/75180-MS
9. ↑ Ханссен, Дж.E. et al. 1995. Закачка SAGA: новый комбинированный процесс IOR для стратифицированных коллекторов. Геологическое общество, Лондон, специальная публикация. 84 : 111-123. http://dx.doi.org/10.1144/GSL.SP.1995.084.01.12

Интересные статьи в OnePetro

Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые читатель, желающий узнать больше, обязательно должен прочитать

Внешние ссылки

Используйте этот раздел, чтобы предоставить ссылки на соответствующие материалы на других веб-сайтах, кроме PetroWiki и OnePetro.

См. Также

Пены

Поведение пены в пористой среде

Пены как средства контроля мобильности

Пены как блокирующие агенты

Области применения пен для повышения соответствия

PEH: полимеры, гели, пены, смолы

Категория

Свойства пены — PetroWiki

Объемная пена, обнаруженная в головке пивного стакана или в сочетании с моющими растворами, представляет собой метастабильную дисперсию газа относительно большого объема в непрерывной жидкой фазе, которая составляет относительно небольшой объем. пены.Альтернативное определение объемной пены — это «скопление пузырьков газа, отделенных друг от друга тонкими пленками жидкости». ^[1] В большинстве классических пен содержание газа довольно высокое (часто от 60 до 97% объема). В объемной форме, например, в наземных сооружениях и трубопроводах нефтепромыслов, пена образуется, когда газ контактирует с жидкостью в присутствии механического перемешивания. Используемый здесь термин «объемные пены» — это пены, которые существуют в контейнере (например, в бутылке или трубе), для которых объем контейнера намного больше, чем размер отдельных пузырьков пенного газа.

Общая природа пен

Капиллярные процессы контролируют образование и свойства пен в пористых средах. Пены для улучшения соответствия представляют собой дисперсии микрогазовых пузырьков, как правило, с диаметром / длиной в диапазоне от 50 до 1000 мкм. Пена в пористой среде существует в виде отдельных микрогазовых пузырьков, находящихся в непосредственном контакте со смачивающей жидкостью стенок поры. Эти микрогазовые пузырьки разделены жидкими пластинками, которые перекрывают стенки пор и образуют жидкостную перегородку в масштабе поры между пузырьками газа.Пена распространяется в большинстве пород матричного коллектора в виде цепочки пузырьков, в которой каждый газовый пузырь отделен от следующего жидкой пленкой из ламелей. Во многих случаях отдельные пузыри пены в породе матрицы коллектора могут иметь длину множества пор. Gauglitz et al. определили структуру пены в пористой среде как «дисперсию газа в непрерывной жидкой фазе с по крайней мере некоторыми путями газового потока, прерываемыми тонкими пленками жидкости, называемыми ламелями». ^[2]

Все пены, обсуждаемые на этой странице, и все пены, которые используются для улучшения соответствия, содержат поверхностно-активные вещества, растворенные в жидкой фазе пены для стабилизации газовой дисперсии в жидкости.Газовая фаза пены может включать как классический газ, так и сверхкритический газ, такой как сверхкритический / плотный CO ₂ . За исключением специально отмеченного, все пены, обсуждаемые в этой главе, которые используются для улучшения соответствия требованиям нефтяных месторождений, являются пенами на водной основе. Эта глава ограничивается в первую очередь обсуждением пен на водной основе, стабилизированных поверхностно-активными веществами, для использования в улучшении соответствия во время операций по добыче нефти.

На рис. 1 показан двухмерный срез обобщенной системы объемной пены. ^[3] Тонкие пленки жидкости, разделяющие пузырьки пенного газа, определяются как ламели пены. Соединение трех ламелей газового пузыря под углом 120 ° называется границей плато. В устойчивых объемных пенах сферические пузырьки газа пены превращаются в ячейки пены, многогранники, разделенные почти плоскими тонкими пленками жидкости. Такая пена называется сухой пеной. Ячейки пены многогранников почти, но не совсем, являются правильными додекаэдрами. В трех измерениях четыре границы плато ячейки пены встречаются в точке под тетраэдрическим углом примерно 109 °. ^[3]

• Рис. 1 — Обобщенный двухмерный срез системы объемной пены.

Пены в пористой среде обычно имеют пузырьки, которые по размеру не меньше размеров поровых тел. Пена существует в пористой среде резервуар-порода в виде цепочек пузырьков, где граница плато пластин пены формируется на стенке поры и имеет, для статической нетекучей пены в теле поры, угол около 90 ° между жидкими пластинами и порой. стена.

Пенообразователи

Поверхностно-активные вещества являются необходимым третьим ингредиентом, необходимым для образования пен, обсуждаемых в этой статье. Понимание основ химии поверхностно-активных веществ важно при выборе подходящего поверхностно-активного вещества для конкретного применения пенопласта на нефтяных месторождениях.

Молекула поверхностно-активного вещества содержит в одной молекуле как полярный, так и неполярный сегменты. Полярный или гидрофильный сегмент молекулы поверхностно-активного вещества имеет сильное химическое сродство к воде.Неполярный или липофильный сегмент имеет сильное химическое сродство к неполярным углеводородным молекулам. Когда вода и масло или вода и газ находятся в контакте, молекулы поверхностно-активного вещества стремятся разделиться на поверхность раздела нефть / вода или газ / вода и уменьшить межфазное натяжение границы раздела. На рис. 2 изображена молекула поверхностно-активного вещества, находящаяся на границе раздела масло / вода. Разделение молекулы поверхностно-активного вещества на границу раздела газ / вода и последующее снижение межфазного натяжения является основным механизмом, с помощью которого поверхностно-активные вещества стабилизируют дисперсии газа в воде с образованием метастабильной пены.

• Рис. 2 — Изображение молекулы полимера, находящейся на границе раздела масло / вода.

Поверхностно-активные вещества подразделяются на четыре типа, которые различаются по химическому составу полярной группы молекулы поверхностно-активного вещества.

• Анионики — Полярная группа анионного поверхностно-активного вещества представляет собой соль (или, возможно, кислоту), где полярная анионная группа непосредственно присоединена к молекуле поверхностно-активного вещества, а противодействующий и поверхностно-неактивный катион (часто натрий) сильно разделен в водной среде. сторона границы раздела нефть / вода или газ / вода.Анионные поверхностно-активные вещества часто используются в пенопластах на нефтяных месторождениях, потому что они являются относительно хорошими поверхностно-активными веществами, обычно устойчивыми к удерживанию, довольно химически стабильными, доступными в промышленных масштабах и относительно недорогими.
• Катионы — Полярная группа катионного поверхностно-активного вещества представляет собой соль, в которой полярная катионная группа непосредственно присоединена к молекуле поверхностно-активного вещества, а противодействующий и поверхностно-неактивный анион сильно разделен на водную сторону границы раздела масло / вода или газ / вода. . Катионные поверхностно-активные вещества нечасто используются в пенопластах для нефтепромыслов, поскольку они имеют тенденцию сильно адсорбироваться на поверхностях глин и песка и относительно дороги.
• Неионогенные вещества — Полярная группа неионогенного поверхностно-активного вещества является не солью, а скорее химическим веществом, таким как спиртовая, эфирная или эпоксидная группа, которая усиливает свойства поверхностно-активного вещества путем создания контраста электроотрицательности. Неионные поверхностно-активные вещества менее чувствительны к высокой солености и могут быть относительно недорогими.
• Амфотерные вещества — Амфотерные поверхностно-активные вещества содержат две или более характеристики перечисленных выше химических типов поверхностно-активных веществ.

Рис. 3 иллюстрирует химическую структуру выбранных поверхностно-активных веществ.В пределах любого из типов поверхностно-активных веществ могут быть существенные различия в их химическом составе и характеристиках. Химический состав, размер и степень разветвления липофильного сегмента молекулы поверхностно-активного вещества могут иметь большое влияние на характеристики пена-поверхностно-активное вещество, так же как и химия гидрофильной части молекулы поверхностно-активного вещества. Даже небольшие и тонкие различия в липофильном сегменте могут резко изменить свойства поверхностно-активного вещества. Большинство коммерческих продуктов с поверхностно-активными веществами содержат такое распределение типов и размеров поверхностно-активных веществ, которое дополнительно усложняет поверхностно-активные вещества, используемые в пенах, улучшающих конформность.

• Рис. 3 — Типы химического состава ПАВ.

При использовании пены в сочетании с заводнением пара или любым применением с повышенными пластовыми температурами важно выбрать поверхностно-активное вещество, которое будет термически стабильным в течение необходимого срока службы пены в резервуаре. Исторически сложилось так, что альфа-олефиновые поверхностно-активные вещества и поверхностно-активные вещества на основе нефтяных сульфонатов наиболее широко использовались в пенах, применяемых в высокотемпературных (> 170 ° F) коллекторах.Сульфатные поверхностно-активные вещества иногда использовались в низкотемпературных (<120 ° F) резервуарах.

Альфа-олефинсульфонаты оказались одним из самых популярных и широко используемых химикатов поверхностно-активных веществ для использования в пенах. Это в значительной степени привело к их совокупным хорошим характеристикам пенообразования, относительно хорошей солеустойчивости, хорошей термической стабильности, доступности и относительно низкой стоимости. Было предложено, чтобы смеси с различным химическим составом поверхностно-активных веществ обеспечивали преимущества при составлении соответствующих пен. ^[4]

Использование фторированных поверхностно-активных веществ в формулах пен показало некоторые перспективы. ^[5] Сообщалось, что фторированные поверхностно-активные вещества, используемые с другими поверхностно-активными веществами, часто улучшают устойчивость пены к маслу. ^[6] Фторированные поверхностно-активные вещества не нашли широкого применения в полевых условиях пенопластов в основном из-за их относительно высокой стоимости.

Свойства пены

Некоторые свойства, важные для характеристики объемной пены, которая может присутствовать в бутылке, — это качество пены, текстура пены, распределение пузырьков по размерам, стабильность пены и плотность пены.Качество пены — это объемный процент газа в пене при заданном давлении и температуре. Качество пены может превышать 97%. Объемные пены, имеющие достаточно высокое качество пены, так что ячейки пены состоят из многогранных жидких пленок, называются сухими пенами. ^[3] Пены, улучшающие эксплуатационные характеристики нефтяных месторождений, обычно имеют свойства пены в диапазоне от 75 до 90%. При распространении через пористую среду подвижность многих пен уменьшается по мере увеличения качества пены до верхнего предела стабильности пены с точки зрения качества пены (верхний предел часто составляет> 93% качества пены).При работе с паровой пеной на месторождениях под качеством пара понимается массовая доля воды, которая превращается в пар.

Текстура пены является мерой среднего размера пузырьков газа. Как правило, по мере того, как текстура пены становится более тонкой, пена будет иметь большее сопротивление течению в матричной породе.

Распределение пузырьков по размерам — это мера распределения размеров пузырьков газа в пене. При сохранении всех других переменных постоянными объемная пена с широким распределением размеров газовых пузырьков будет менее стабильной из-за диффузии газа от маленьких к большим пузырькам газа.Сопротивление, придаваемое пеной потоку жидкости в пористой среде, будет выше, когда размер пузырьков является относительно однородным. ^[3]

Стабильность пены на водной основе зависит от химических и физических свойств стабилизированной поверхностно-активным веществом водной пленки, разделяющей пузырьки газа пены. Пены — метастабильные образования; следовательно, вся пена в конечном итоге разрушится. Разрушение пены является результатом чрезмерного утончения и разрыва жидких пленок пены со временем, а также диффузии газа из более мелких пузырьков в более крупные пузырьки, что приводит к увеличению размера пузырьков пены.Внешние воздействия, такие как контакт с пенообразователем (например, нефтью или неблагоприятной соленостью), контакт с гидрофобной поверхностью и местное нагревание, могут разрушить структуру пены.

Факторы, влияющие на стабильность ламелей пены, включают гравитационный дренаж, капиллярное всасывание, поверхностную эластичность, вязкость (объемную и поверхностную), электрическое двухслойное отталкивание и стерическое отталкивание. ^[3] Стабильность пены, находящейся в пористой среде, требует целого ряда дополнительных соображений, которые рассматриваются в следующем подразделе этой главы.

Одной из привлекательных особенностей пен для использования в операциях газового заводнения является относительно низкая эффективная плотность пен. (В качестве уравновешивающего примечания: пены для улучшения соответствия, содержащие сверхкритический CO ₂ , могут достигать плотности, превышающей плотность некоторых сырой нефти.) Особенность низкой плотности имеет положительные последствия для пен, используемых как при заводнении с контролем подвижности, так и для блокирования поток жидкости. Низкая эффективная плотность приводит к тому, что пена выборочно размещается выше в интервале коллектора, где наиболее вероятно имеет место поток заводнения или добыча газа.

Для технического пояснения, поток пены в пористой среде фактически происходит в виде цепочки пузырьков газа, разделенных жидкими пластинками. Таким образом, строго говоря, течение пены в пористой среде происходит в виде двухфазного потока, а именно потока пузырьков газа и потока жидких ламелей. С этой более технически правильной точки зрения, именно низкая плотность газовой фазы способствует размещению пены выше в резервуаре. Во время заводнения газом, таким как заводнение паром или CO ₂ , пены с низкой плотностью, используемые для контроля подвижности, хорошо подходят для решения и уменьшения общей проблемы подавления газа, которая часто препятствует контакту газа, добываемого закачиваемым газом, с нефтенасыщенностью ниже в вертикальный интервал коллектора.Селективный контроль подвижности с помощью пен с низкой плотностью в верхней части коллектора заставит большее количество вытесняющего текучего газа контактировать с нефтенасыщенными секциями в нижней части коллектора.

Низкая плотность пены, используемой во время газоблокирующей обработки, будет иметь тенденцию к размещению пены выше в интервале коллектора, где наиболее вероятно возникновение наступательного потока газа и добычи. В этом отношении пены для использования в обработках блокирующим агентом хорошо подходят для обработки газового конуса и проблем образования газового конуса, возникающих в добывающих скважинах.Кроме того, вытеснение газа в относительно однородном пласте с хорошей вертикальной проницаемостью вызывает чрезмерную добычу газа в верхнем интервале добывающих скважин. Газоблокирующая пена с низкой плотностью способствует удобному размещению вокруг таких проблемных скважин.

При рассмотрении потенциальной выгоды от низкой плотности во время укладки пены для операции по повышению соответствия необходимо тщательно учитывать относительные эффекты сил тяжести по сравнению с силами вязкости, которые действуют во время укладки пены.То есть, необходимо оценить горизонтальный градиент перепада давления по сравнению с вертикальным градиентом перепада давления, который пена будет испытывать во время своего потока и / или размещения в резервуаре.

Режим впрыска

Для впрыска улучшающих конформность пен используется один из трех четко различающихся режимов:

• Последовательный впрыск
• Совместный впрыск
• Предварительно сформированная пена, созданная на поверхности перед инъекцией.

Последовательная закачка включает попеременную закачку в нефтяной пласт газовой и водной фаз пены.Совместная закачка включает совместную закачку в пласт газовой и жидкой фаз пены. Из-за значительной эффективной вязкости пен и связанной с этим плохой приемистости предварительно сформованных пен первые применения пен, улучшающих конформность, имели тенденцию включать режим последовательного или совместного впрыска. Кроме того, последовательный и совместный впрыск значительно проще реализовать в полевых условиях. Последовательный впрыск также позволяет избежать проблем, связанных с коррозией труб, если газ и пенообразующий раствор образуют коррозионную смесь, такую ​​как пеноматериалы CO ₂ .

Концепция, подтвержденная лабораторными данными, заключается в том, что во время последовательного или совместного нагнетания пена будет образовываться на месте в основной породе коллектора. Это утверждение подтверждается ожиданием того, что газ с низкой вязкостью и высокой подвижностью будет иметь тенденцию проникать в водный пенообразующий раствор и образовывать пену на месте.

Тем не менее, есть две серьезные проблемы, связанные с противодействием. Во-первых, когда газ начинает проникать в водный раствор и образовывать пену на месте, вновь образованная пена будет существенно уменьшать последующее попадание газа и отводить последующий поток газа от оставшегося водного пенообразующего раствора, находящегося непосредственно перед первоначально образованной пеной.Это явление приводит к неэффективному и неэффективному использованию вводимых пенных химикатов и жидкостей для образования пены. Во-вторых, в промежуточных и дальних местах ствола скважины может не хватить механической энергии и / или перепада давления для образования пены на месте при использовании обычных пенообразующих растворов. Это особенно важно для пен, содержащих пар, азот и природный газ.

Krause et al. ^[7] сообщил об относительно обработках пеной в призабойной зоне добывающей скважины, которые применялись на месторождении Прудхо-Бэй для снижения чрезмерного газового фактора, возникающего при добыче реинжектируемого природного газа.Первая обработка включала закачку пенообразующего раствора в резервуар с последующей серией промывок. Считалось, что последующая добыча газа через размещенный пенообразующий раствор, аналогично режиму последовательного нагнетания, вызовет образование газоблокирующей пены на месте. Вторая пенная газоблокирующая обработка включала последовательную закачку пенообразующего раствора и порции азота. Ни одна из этих первых двух обработок пеной газоблокирования не показала снижения газового фактора после обработки.Третья пена, блокирующая газ, представляла собой азотную пену с качеством 65%, которая была предварительно сформирована на поверхности перед закачкой. Эта обработка значительно снизила газовый фактор обработанной производственной скважины в течение нескольких недель. Эти результаты предполагают, что для многих применений пен, улучшающих соответствие природным газом и азотом, закачка пены с использованием предварительно сформированного режима по сравнению с последовательным впрыском или режимом совместного впрыска приведет к улучшенным характеристикам пены в нефтяном пласте при проведении «околоскважинные» обработки.Если не могут быть приведены убедительные аргументы в пользу обратного для конкретного применения, пены для большинства применений обработок для улучшения конформности ближнего и промежуточного ствола скважины должны быть предварительно сформированы на поверхности перед закачкой.

Последовательный процесс, также известный как процесс с чередованием воды с газом (WAG), заключающийся в последовательном и многократно чередующемся закачке порций CO ₂ и водного вспенивающего раствора, часто предпочтителен при использовании пены CO ₂ для целей контроля подвижности во время CO ₂ затопление.Это связано с тем, что CO ₂ , растворенный в водном растворе поверхностно-активного вещества, образует угольную кислоту, которая вызывает коррозию стальных труб. Из-за низкого поверхностного натяжения CO ₂ образование и распространение пены гораздо более осуществимо (чем пена водяного пара, азота или природного газа) при реалистичных градиентах полевого давления, которые возникают по всему коллектору. ^[1]

Исследования с помощью компьютерного моделирования показали, что оптимальная стратегия закачки для преодоления газового обхода во время операций закачки газа — это попеременная / последовательная закачка отдельных больших пробок газа и вспенивающейся жидкости при максимально допустимом фиксированном значении. давление впрыска. ^[8] Это исследование ограничивалось закачкой пены в однородный пласт и не учитывало взаимодействие пены с нефтью. Режим закачки поверхностно-активного вещества с чередованием-газом (SAGA) для формирования пены с контролем подвижности на месте был предложен для использования при проведении крупных проектов заводнения WAG в резервуарах Северного моря. ^[9]

Список литературы

1. ↑ ^{1.0 1.1} Россен, W.R. 1996. Пены для увеличения нефтеотдачи. Пены — теория, измерения и применение , R.K. Prud’homme and S.A. Khan ed., 413-464. Нью-Йорк: Marcel Dekker Inc.
2. ↑ Гауглиц, П.А., Фридманн, Ф., Кам, С.И. и др. 2002. Образование пены в пористой среде. Представлено на симпозиуме SPE / DOE по повышению нефтеотдачи пластов, Талса, Оклахома, 13-17 апреля 2002 г. SPE-75177-MS. http://dx.doi.org/10.2118/75177-MS
3. ↑ ^{3,0 3,1 3,2 3,3 3,4} Шрамм Л.Л. и Вассмут Ф.1994. Пены: основные принципы. Пены: основы и применение в нефтяной промышленности , изд. Л. Л. Шрамма, 3-45. Вашингтон, округ Колумбия: достижения в области химии, серия 242, American Chemical Soc.
4. ↑ Llave, F.M. и Olsen, D.K. 1994. Использование смешанных поверхностно-активных веществ для создания пены для контроля подвижности при химическом заводнении. SPE Res Eng 9 (2): 125-132. SPE-20223-PA. http://dx.doi.org/10.2118/20223-PA
5. ↑ Далланд М. и Ханссен Дж. Э. 1999.Пены с контролем газового фактора: демонстрация эффективности процесса производства пены на масляной основе в модели физического потока. Представлено на Международном симпозиуме SPE по нефтехимии, Хьюстон, Техас, 16-19 февраля 1999 г. SPE-50755-MS. http://dx.doi.org/10.2118/50755-MS
6. ↑ Маннхардт, К., Новосад, Дж. Дж., И Шрамм, Л. Л. 2000. Сравнительная оценка устойчивости пены к маслу. SPE Res Eval & Eng 3 (1): 23-34. SPE-60686-PA. http://dx.doi.org/10.2118/60686-PA
7. ↑ Краузе Р.Э., Лейн, Р.Х., Кюне, Д.Л. и другие. 1992. Обработка добывающих скважин пеной для увеличения добычи нефти в Прудхо-Бэй. Представлено на симпозиуме SPE / DOE по повышению нефтеотдачи пластов, Талса, Оклахома, 22-24 апреля 1992 г. SPE-24191-MS. http://dx.doi.org/10.2118/24191-MS
8. ↑ Шан, Д. и Россен, W.R. 2002. Оптимальные стратегии впрыска для пены IOR. Представлено на симпозиуме SPE / DOE по повышению нефтеотдачи пластов, Талса, Оклахома, 13-17 апреля 2002 г. SPE-75180-MS. http://dx.doi.org/10.2118/75180-MS
9. ↑ Ханссен, Дж.E. et al. 1995. Закачка SAGA: новый комбинированный процесс IOR для стратифицированных коллекторов. Геологическое общество, Лондон, специальная публикация. 84 : 111-123. http://dx.doi.org/10.1144/GSL.SP.1995.084.01.12

Интересные статьи в OnePetro

Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые читатель, желающий узнать больше, обязательно должен прочитать

Внешние ссылки

Используйте этот раздел, чтобы предоставить ссылки на соответствующие материалы на других веб-сайтах, кроме PetroWiki и OnePetro.

См. Также

Пены

Поведение пены в пористой среде

Пены как средства контроля мобильности

Пены как блокирующие агенты

Области применения пен для повышения соответствия

PEH: полимеры, гели, пены, смолы

Категория

Типы пеноматериалов — определения, качества и области применения

КАК ВЫБРАТЬ ПОДХОДЯЩУЮ ПЕНУ

Пена — один из самых важных элементов проекта обивки, но большинству людей не хватает словарного запаса — или, скорее, правильного понимания словаря — чтобы правильно описать вид пенопласта, который они хотят.Даже дизайнеры и архитекторы могут знать, что им необходимо учитывать плотность пены, но понятия не имеют, как она соотносится с другими характеристиками, такими как твердость и ячеистая структура.

Чтобы помочь вам выбрать правильный вид пены для следующего проекта вашего бизнеса или клиента, мы объяснили различные качества пены и важность каждого из них.

Плотность

Как и в других случаях, плотность пены измеряет массу или количество материала на измеряемый объем или размер.

Однако плотность измеряется по-разному в зависимости от материала. Для пенопласта стандартным является взвешивание блока размером один фут с каждой стороны. Блок, который весит 5 фунтов, будет иметь плотность 5 фунтов.

Плотность пены не связана с ее твердостью, но связана с ее долговечностью и качеством, потому что больше материала сжимается до определенного объема. Это также означает, что более плотные материалы будут весить больше.

Плотность от 1 до 3 фунтов типична для большинства обычных пен, при этом пеноматериал более низкой плотности используется для изготовления поделок, транспортировочной пены, наматрасников для гостевых комнат и других легких продуктов.Пенопласты высокой плотности имеют плотность от 10 до 15 фунтов и идеально подходят для применений, которые предполагают интенсивное использование, таких как постельные принадлежности, подушки для диванов, сиденья кабины или автомобильные сиденья.

Вес

Поскольку плотность измеряется путем взвешивания кубического фута пены, люди иногда используют термины «вес» и «плотность» как синонимы. По этой причине не следует путать вес пены (или веса материала) (вес образца в кубических футах) с его общим весом (весом всего куска пены).

Обе цифры важны, но каждая дает вам разную информацию.

Стойкость

Стойкость пены описывает то, как она ощущается и реагирует на давление и вес. Он измеряется посредством испытания механических характеристик и выражается в единицах, называемых прогибом под нагрузкой вдавливания (ILD) или прогибом усилия вдавливания (IFD).

При испытании используется образец пены размером 15 на 15 на 4 дюйма и измеряется сила в фунтах, необходимая для сжатия материала на 25% (один дюйм) с помощью круглого индентора размером 50 квадратных дюймов.

Например, если давление 40 фунтов необходимо для сжатия материала на один дюйм, ILD пены будет 40.

Результаты испытаний не будут точными, если образец не имеет соответствующих размеров, так как толщина материала влияет на то, какой вес он может выдержать.

Большее давление требуется для сжатия твердой пены и меньшее — для сжатия мягкой пены. Значения ILD от 8 до 70 являются общими для большинства пеноматериалов, а значения от 120 до 150 указывают на очень высокую твердость.

Помните, что твердость не зависит от качества пены, а от плотности зависит. Прочность показывает, как материал ощущается, и дает представление о том, как он выдержит вес в конкретном приложении.

На самом деле твердость и плотность не имеют прямой зависимости. Пена имеет разные химические и структурные составы, поэтому образцы пенопласта с более низкой плотностью могут иметь более высокую ILD (твердость), чем образцы с более высокой плотностью. Рассмотрите каждую метрику отдельно, чтобы выбрать пену, которая является вашим идеалом как по плотности, так и по твердости.

Пена с открытыми порами и пена с закрытыми порами

Другая характеристика пены связана с ее ячеистой структурой. Пена может быть как с открытыми, так и с закрытыми порами.

Пена с открытыми порами

В пене с открытыми порами стенки ячеек разрушены, что позволяет воздуху проникать в крошечные карманы в материале. Это придает пене с открытыми порами вид, похожий на губку, и придает ей мягкость и мягкость. Пенопласт с открытыми порами также имеет тенденцию быть менее плотным и весить меньше, чем пена с закрытыми порами.

Следует иметь в виду, что из-за пористости пены с открытыми порами вода и водяной пар могут легко проникать в нее. Однако пена с открытыми ячейками препятствует росту плесени и не дает усадку, трещин и износ при использовании.

Пенопласт с закрытыми порами

Ячейки пенопласта с закрытыми порами, как вы можете себе представить, закрыты и не связаны друг с другом, поэтому воздух не может их заполнить. Пузырьки газа, образующиеся при расширении и отверждении пены, затем задерживаются внутри этих ячеек, что придает пене отличные изоляционные свойства.

В отличие от пены с открытыми порами, пена с закрытыми порами устойчива к воде и водяному пару. Это делает пену с закрытыми порами хорошим выбором для наружных работ; но в большинстве проектов обивки необходимо использовать пену с открытыми порами из-за ее прочности и мягкости.

Нужна помощь в выборе подходящей пены?

Если вы все еще не уверены, какую пену выбрать для обивки вашего предприятия или клиента, позвоните нам. Мы с радостью объясним ваши варианты и дадим рекомендации — для поролона, ткани и любого другого элемента процесса обивки.

Алюминиевая пена | Свойства и применение

Что такое пена алюминия?

Алюминиевая пена — это материал, изготовленный из алюминия, который также имеет большой объем пор или полостей. Это твердый материал, заполненный порами, так что до 95% объема состоит из заполненных газом пустот в двух различных типах структур. В зависимости от плотности, внешнего вида структуры, формы полостей и метода производства они известны как стохастические или сетчатые пены и пены с регулярными слоями ячеек.Поры могут быть изолированы друг от друга (известные как пены с закрытыми порами) или могут образовывать взаимосвязанную сеть (пены с открытыми порами). Нагнетание газа физическими или химическими способами в целом отвечает за создание пор или полостей внутри алюминиевой пены.

Как и другие металлические пены, алюминиевая пена чрезвычайно прочна и легка, с большим соотношением площади поверхности к объему. Негорючий материал наследует все превосходные свойства основного металла алюминия, такие как пригодность для вторичного использования, термостойкость и коррозионная стойкость, прочность, электрическая и теплопроводность и т. Д., Но при небольшом весе.Алюминиевая пена имеет высокую удельную жесткость, особенно по сравнению с исходным более плотным металлом, и может выдерживать большие повреждения при небольшой деформации. С точки зрения дизайнера или производителя, из алюминиевой пены можно легко придать сложные геометрические формы, и она предлагает свойства оригинального металла в дополнение к новым, собственным благоприятным качествам.

Насколько прочна пена алюминия?

Алюминиевая пена чрезвычайно прочна и может поглощать большое количество механической энергии при деформации, что делает ее привлекательным материалом для поглотителей энергии удара.В отличие от полимерных пен, которые имеют тенденцию к отскоку, алюминиевая пена этого не делает, предотвращая вторичное повреждение. Существует прямая зависимость между плотностью и прочностью материала, то есть пеноматериал с плотностью 20% более чем в два раза прочнее, чем материал с плотностью 10%.

Особенно прочным форматом алюминиевой пены являются сэндвич-панели из алюминиевой пены (AFS), в которых два металлических плотных лицевых листа заключают в себе сердцевину из металлической пены, алюминия или алюминиевого сплава.Эти сэндвич-панели служат в качестве конструкционного конструкционного материала из-за их отношения жесткости к массе и способности поглощать энергию, что делает их пригодными для различных применений в аэрокосмической, автомобильной, архитектурной и строительной отраслях.

Как делается алюминиевая пена?

Пенопласты с открытыми и закрытыми порами могут быть созданы одним из двух способов. В первом методе газ вводится в металлические расплавы, и в виде пузырьков газа через расплавленный металл образуется пена, которую затем удаляют и дают остыть.В некоторых случаях процесс нагнетания воздуха может включать мелкую дисперсию керамических частиц в расплавленном алюминии. Эти керамические частицы стабилизируют пузырьки воздуха и создают панели с интересным уровнем детализации, текстуры и разнообразия.

Второй метод включает химические вспениватели или вспенивающие агенты, которые разлагаются или вступают в реакцию в расплаве с образованием пузырьков газа, которые приводят к образованию пустот в пене. Эти процессы относятся к стохастической или сетчатой ​​пене, которая по сути является каркасной структурой, что означает, что это не металлическое покрытие базовой структуры, а чистый металл.Здесь поры и связки образуют регулярную повторяющуюся матрицу по всему материалу.

Для чего используется пена алюминия?

Алюминиевая пена с закрытыми порами широко используется в качестве легкого строительного материала, как в оригинальном формате, так и в качестве сэндвич-панелей, которые ценятся за низкую плотность и очень высокую жесткость. Основные области применения этого разнообразия пен в автомобильной промышленности в качестве амортизаторов ударов, шума и вибрации, в аэрокосмической промышленности в качестве компонентов для турбин или пространственных конусов, в строительной отрасли в качестве огнестойкого, конструктивного и защитного барьера от взрывов или тяжелых ударов. звук, а также в военно-морской промышленности.Ряд производителей автомобилей и самолетов уже много лет постоянно используют алюминиевую пену и ее высокопрочные сэндвич-панели, чтобы добиться существенного снижения веса деталей самолетов и кузовов автомобилей.

Пенопласты с открытыми порами, с другой стороны, часто используются из-за их фильтрующих и каталитических свойств, а также их реакции на высокую температуру. Они используются в таких конструкциях, как радиаторы и теплообменники, химические слои и скрубберы, фильтры и туманоуловители, а также пластины аккумуляторных батарей.Как и пены с закрытыми порами, они продолжают находить применение там, где необходимо поглощение вибрации и звука.

Помимо этих более функциональных ролей, алюминиевый пенопласт имеет широкое применение в архитектуре и дизайне. В дополнение к его уникальному внешнему виду, напоминающему губку, он ценится здесь за его звукопоглощающие свойства, что делает его идеальным для применений, требующих как звукопоглощения, так и красоты. Панели из вспененного алюминия используются в фасадах, облицовке стен, потолочной плитке или подвесных потолках, торговых площадках, осветительных приборах, выставках и многом другом.Пористость, легкость и уникальная эстетика материала также делают его любимым материалом для художников и дизайнеров, создающих освещение, мебель и декоративные предметы интерьера.

Еще одна причина, по которой этот материал так популярен в архитектуре и дизайне, заключается в том, что он на 100% пригоден для вторичной переработки и часто также состоит из 100% переработанных материалов. С практической точки зрения панели из вспененного алюминия обладают теплоизоляцией и устойчивостью, не содержат плесени и плесени, не собирают пыль и не создают благоприятную среду для гнездования насекомых.Они также обладают высокой устойчивостью к ветровым нагрузкам при размещении на открытом воздухе, просты в установке и перемещении и имеют отличные огнестойкость.

Алюминиевая пена дорогая?

Металлические пены в целом не так дешевы, как листовые металлы или другие полимерные аналоги. Это связано с количеством этапов обработки и определенным сырьем, необходимым для облегчения их производства. Они дороги из-за сложных и энергоемких производственных процессов.

Тем не менее, стоимость и энергетические преимущества, обеспечиваемые использованием легких, но упругих пен, таких как пена алюминия, в различных областях применения — от автомобильной промышленности до архитектурных фасадов — могут значительно компенсировать эти первоначальные затраты на материалы.