3.2泡排作用下泡沫酸起泡效果

气液界面表面张力一定程度上表征起泡性能，溶液气液表面张力越小，分子间束缚力下降，气泡更容易溢出，起泡性能更强。因此为了测定混合酸环境下不同起泡剂复配溶液起泡效果，选用设备为SDC-350整体倾斜型接触角测量仪开展表面张力测试试验。图7为QPJ-01、QPJ-02、QPJ-03等3种不同浓度起泡剂在清水与不同浓度酸液条件下的气液界面表面张力，由图7可知，3种起泡剂−酸液复配溶液表面张力与起泡剂−清水溶液相比，均呈降低状态，溶液含酸较清水会显著降低气液界面表面张力，含酸率越高，表面张力越小，在一定程度上溶液酸度对起泡性能起促进作用。在相同起泡剂复配酸液溶液内，酸液浓度越大，气液界面表面张力减少越缓慢，酸液越稀，表面张力下降越快。

图7不同起泡剂复配溶液的表面张力

在3种不同起泡剂与清水及相同酸度酸液复配溶液中，随起泡剂浓度的增长，气液界面表面张力先减少后紊乱，3种起泡剂溶液均在0.6%时复配酸液气液界面表面张力最小，起泡能力最强。相同起泡剂浓度下，3种起泡剂复配溶液中的气液界面表面张力具体表现为：QPJ-01>QPJ-03>QPJ-02，酸液中QPJ-02复配酸液气液界面表面张力显著低于气液界面表面张力接近的QPJ-01与QPJ-03复配酸液，然而QPJ-02与QPJ-03在清水中气液表面张力十分接近，显著低于QPJ-01溶液表面张力。这是由于QPJ-02为非离子型表面活性剂，耐酸稳定性较强，较QPJ-01离子型表面活性剂不易受强酸强碱的影响，较QPJ-03配伍性更优良，在高浓度酸溶液中仍有较高溶解度，而QPJ-03在酸液中容易出现胶凝现象。综合以上，质量分数为0.6%的QPJ-02复配酸溶液的气液界面表面张力最小，为22.323 mN/m，该溶液更有利于泡沫的形成，起泡能力更强。

为了研究3种不同浓度起泡剂复配不同浓度酸溶液的泡沫稳定性能，根据泡沫持续时间(半衰期)评价泡沫体系的稳定性，如图8所示。由图8可知，不同起泡剂复配体系的半衰期存在显著差异，其中QPJ-01复配溶液的泡沫半衰期明显低于其余2种，QPJ-02泡沫半衰期更长，泡沫体系稳定性更好。同时，酸液浓度对泡沫稳定性起抑制作用，酸液浓度越高，泡沫衰减速度更快，清水复配3种起泡剂溶液泡沫半衰期均更长。

图8不同起泡剂复配溶液泡沫体系的半衰期

相同酸度条件下，起泡剂质量分数小于0.6%时，起泡剂浓度越高，半衰期越长，这是由于随着起泡剂浓度的增长，溶液中表面活性分子数量逐渐增长，更容易在泡沫气液界面间吸附形成坚固的界面膜，更多的分子极性基团伸向水相，有利于阻止膜液流失和气液界面膜破裂，从而有效提高泡沫稳定性。3种起泡剂质量分数超过0.6%时，起泡剂复配酸溶液半衰期均呈紊乱降低趋势，这是由于溶液在起泡剂质量分数为0.6%时气液界面表面张力达到最小，溶液内表面活性分子数量趋于饱和，增大起泡剂浓度会导致气液界面薄化，泡沫容易发生破裂，反而易降低泡沫体系稳定性。因此，1号无机矿物在QPJ-02质量分数为0.6%时复配酸液的泡沫体系泡沫稳定性最强。

3.3泡排作用下泡沫酸润湿效果

为了测定混合酸环境下不同起泡剂复配溶液对无机矿物表面润湿效果，进行接触角测试试验，这是最直接表征液体对固体表面润湿性的指标。图9为起泡剂质量分数为0.6%时起泡剂−酸液复配溶液在1号无机矿物表面的润湿接触角。如图9所示，与清水相比，酸液复配起泡剂溶液均会降低与无机矿物表面接触角，液滴可以更加“平铺”在无机矿物表面，而酸液复配清水的液滴更显“收紧”，这是由于起泡剂中的亲水基在无机矿物表面形成双分子层，相当于在无机矿物表面附了一层亲水膜，使得起泡剂作用下与固体表面的接触角显著降低。QPJ-01复配酸液接触角最大，QPJ-03次之，二者接触角相差轻微。

图9不同起泡剂复配溶液在无机矿物表面接触角

酸蚀解堵剂复配QPJ-02溶液与无机矿物表面接触角最小，为14.985°，在无机矿物表面表现出很强的亲水性，该复配溶液更容易润湿无机矿物。润湿性直接影响无机矿物在溶液中的分散悬浮能力，因此QPJ-02复配溶液中无机矿物更容易分散稳定悬浮，使其避免聚集形成较大的颗粒团簇，有利于促进无机矿物在泡沫酸作用下被顺利携带排出，因此QPJ-02复配溶液对无机矿物的润湿性最好，使得浸泡后的无机矿物分散悬浮效果更好，无机矿物在泡沫的吸附携带作用和气水的拖拽力下更容易排出井筒，泡沫携粉量最高。

泡沫作为一种气液两相介质，具有黏附润湿微粒能力强、携粉面积大、润湿速度快的优势。图10为1号无机矿物在其酸蚀解堵剂配比下与3种起泡剂复配在泡排作用下的泡沫携粉含量图，用单位体积泡沫无机矿物排出率表示。由图10所示，3种起泡剂在质量分数小于0.6%时，泡沫携粉含量随起泡剂浓度增长缓慢增长，当起泡剂质量分数超过0.6%后，泡沫携粉量不会有明显增长。相同浓度起泡剂−酸液复配溶液中，3种起泡剂单位体积携粉量表现为QPJ-02>QPJ-01>QPJ-03。

图10泡排作用下不同起泡剂复配溶液的泡沫携粉量

在临界浓度范围内的QPJ-01浓度越高，泡径差别越小，泡径逐渐均匀，导致起泡剂质量分数小于0.6%时携粉量随起泡剂浓度缓慢增长。QPJ-01气泡体系整体泡径大，然而泡径越大气泡稳定性越差，这是QPJ-01泡沫稳定性最差、半衰期最短的原因，也是造成QPJ-01单位体积泡沫携粉量较少的原因。

在临界浓度范围内的QPJ-03浓度越高，小气泡数量逐渐增长，泡沫趋于绵密，因此，起泡剂质量分数小于0.6%携粉量逐渐增长。QPJ-03泡沫整体均匀性较差，泡径差别较大，这是导致QPJ-03泡沫稳定性较差、半衰期较短的原因，也是造成QPJ-03单位体积泡沫携粉量较少的原因。QPJ-01与QPJ-03随浓度增长，气泡间液膜厚度增长较为明显。因此结合半衰期，泡沫直径大较泡沫直径大小不均对泡沫稳定性影响更为严重。

QPJ-02较QPJ-03泡沫直径更为均匀，较QPJ-01泡沫更为绵密，因此QPJ-02表现出最高的携粉性，QPJ-02质量分数为0.6%时，单位体积泡沫携粉含量达0.43%，为QPJ-03携粉量的2.34倍，QPJ-01的1.869倍。