adf系列泡沫劑研究與應用-蘇長壽

1、<p><b>　　ADF系列泡沫劑</b></p><p><b>　　的研究與應用</b></p><p>　　中國地質調查局勘探技術研究所 </p><p><b>　　蘇長壽 </b></p><p>　　地址: 河北省廊坊市金光道77號</p

2、><p>　　電話: 0316 2096344 13803227586 </p><p>　　http: cniet.com</p><p>　　Email: suchsh@heinfo.net</p><p>　　ADF系列泡沫劑的研究與應用</p><p><b>　　一、概述&l

3、t;/b></p><p>　　ADF系列泡沫劑是原地礦部攻關項目“多工藝空氣鉆進技術的開發(fā)研究”的專題子項目。ADF系列泡沫劑是無毒、無污染、可生物降解的復配型液體表面活性劑，其主要技術性能已達到國外同類產品水平，獲地礦部科技進步獎。已廣泛應用于地礦、石油、水利等部門，并應用于非洲及東南亞地區(qū)的水井承包工程。經過多年的推廣使用以及不斷的性能改進，使之性能更加完善，現(xiàn)在已經過外貿代理商成功地銷往東南亞地區(qū)。

4、</p><p>　　ADF泡沫劑主要分為三大類：空氣泡沫鉆進泡沫劑；用于油氣田的泡沫劑（即化排劑）；GF-1氣田泡沫排水棒（即固體泡沫劑）。</p><p>　　泡沫鉆進技術是空氣鉆進技術向縱深發(fā)展的結果，它不僅擴展了介質密度范圍，而且成為空氣鉆進衍生的重要配套工藝技術。泡沫流體的應用，對解決和克服空氣循環(huán)所遇到的困難和問題，對改善和提高空氣鉆進技術的應變能力，有著十分重要的意義。泡沫流

5、體兼?zhèn)湟后w與氣體的良好性能，可增強洗井能力和洗井效果，具有稀釋、減阻、增浮、降壓、潤滑等作用，可用于干旱缺水地區(qū)、低壓地層、漏失層和不穩(wěn)定地層的潮濕孔洗井和干風防塵處理等。泡沫流體比熱低，故可用于鉆進永凍層。特別適于西部干旱缺水地區(qū)的各類工程井施工及油田采油后期井。</p><p>　　空氣泡沫是低密度介質，能降低液柱壓力，有利于提高鉆速；</p><p>　　空氣泡沫能有效冷卻鉆頭，排屑

6、干凈；</p><p>　　在水井、油、氣鉆進遇低壓時，有利于保護產層，實現(xiàn)高速負壓鉆進。在油井的漏失層沖洗井作業(yè)中，能實現(xiàn)快速沖砂，洗井干凈，有利于修井作業(yè)中，延長沖砂周期；</p><p>　　二、泡沫流體的基本物理性質</p><p>　　鉆進流體以“液相”原則分類，有水基、油基和低密度的氣基。氣基鉆進流體又可分為空氣（或天然氣）、霧化、泡沫和充氣泥漿。流體密

7、度范圍分類如圖1所示：（氣體和液體一樣，對侵入其中的物體都施加壓力，都沒有一定的形狀，而且都容易流動，所以把它們統(tǒng)稱為流體。）</p><p>　　圖1 流體密度范圍分類表</p><p>　　泡沫流體：在空氣流中注入一定量的泡沫液，使介質在循環(huán)中產生大量的穩(wěn)定泡沫，在氣液兩相介質中，液體為連續(xù)相，氣體為非連續(xù)相。如在泡沫液中含有機物或坂土，則稱為膠汀泡沫或硬泡沫。泡沫流體可增強洗井能力和

8、洗井效果，它比霧化有較多優(yōu)點。泡沫鉆進中多以陰離子表面活性劑，非離子表面活性劑或它們的復合劑作為泡沫劑。為改善泡沫流體性能，在泡沫劑的基礎上還可加入提高泡沫穩(wěn)定性的穩(wěn)定劑，防止腐蝕的抑蝕劑、潤濕劑等。</p><p>　　由于在鉆進過程中，泡沫形成的復雜性，它受到物理、化學以及技術因素的諸多影響，以致必須研究泡沫系統(tǒng)的性質，如發(fā)泡能力、泡沫穩(wěn)定性、流變性、泡沫攜帶巖屑能力，熱物理性質及潤滑性等。</p>

9、;<p>　　1、發(fā)泡劑的發(fā)泡能力。這是在一定時間和一定條件下（溫度 、壓力等），由一定容積的表面活性劑溶液所形成的泡沫體積量或泡沫液高度。泡沫是氣相分散于液相中的分散體系，氣泡之間有液膜或泡壁）而不能彼此連通，泡沫劑產生的泡沫越多，發(fā)泡能力越強。評價這個指標，可采用一系列方法。如振蕩法、打擊法、攪拌法、吹風法、超聲波法、模擬法等。更精確的是用ASTM標準的羅氏米爾儀（ROSS—Miles）和API標準泡沫實驗裝置進行測定

10、。</p><p>　　影響泡沫劑溶液發(fā)泡能力的因素是表面活性劑的分子結構、溶液濃度、溫度、表面張力及添加劑的類別等。陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑復配的泡沫劑具有良好的起泡性能；表面活性劑的濃度只有在稍高于臨界膠束濃度時（即C、M、C值），才能充分顯示其作用，達到一定濃度范圍后，發(fā)泡能力不再繼續(xù)增長，表面活性劑的臨界膠束一般在0.001－－0.2g分子/L，即0.02－0.4％；泡沫劑的發(fā)泡能力隨溫度上升而

11、增加，當溫度較高時，發(fā)泡能力下降，這是由于液膜強度降低造成的；當溶液含有鹽時，亦影響發(fā)泡能力。</p><p>　　2、泡沫穩(wěn)定性：表示泡沫壽命與泡沫結構強度，其為保持泡沫總體積、分散組分與防止液體析出的能力。作為泡沫穩(wěn)定性的單位可采用泡沫總體積或它的一部分單獨成膜或發(fā)泡存在的時間來評價，測定穩(wěn)定性亦可用羅氏米爾儀。</p><p>　　欲得到溫定泡沫，對泡沫劑的要求是：</p>

12、;<p>　　1）降低表面張力：泡沫劑形成泡沫時，泡沫體系的面積必然增加，體系的自由能也隨之增加，從熱力學觀點來看，這樣的特性是不穩(wěn)定的，泡沫易于破碎，要使體系穩(wěn)定，液－氣界面應有低的表面張力；</p><p>　　2）在氣泡周圍形成堅固的膜：僅降低體系的表面張力，尚不足于使泡沫穩(wěn)定，泡沫易于受到周圍外力影響，因此泡沫必須具有一定的機械強度。從這一因素出發(fā)，泡沫劑分子應是長鏈形的，碳氫鏈越長，鏈間的

13、范德華吸力也越大，泡沫的機械強度也越高。有些物質表面活性不大，但能形成牢固的泡沫，如羧甲基纖維素等。</p><p>　　3）要有適當的表面粘度：氣泡間的液膜受到兩種作用力，即地心吸引力于曲面壓力，其結果都促使氣泡間的液體析出，膜壁越來越薄而使氣泡破裂。如果泡沫液膜有較大粘度，液體就不易析出，但液體粘度過大又會防礙氣泡升至液面，因此對粘度的要求是液體的粘度要小，而膜的表面粘度要大。</p><

14、p>　　3、泡沫流體的流變性：泡沫流體的下列物理特性影響流變性。</p><p>　　1）內相的氣體粘度；</p><p>　　2）外相的液體粘度；</p><p>　　3）氣相與液相的相對體積濃度；</p><p>　　4）表面活性劑的類型與泡沫的界面薄膜性質；</p><p><b>　　5）電動勢

15、；</b></p><p>　　6）泡沫大小分布等。</p><p>　　4、泡沫的攜帶巖削能力：鉆井液有效地輸送巖屑到地面的能力叫它的攜帶能力。由于固體顆?？偸且院愣ㄋ俣葟你@井液中沉淀出來，一般稱為最終沉降速度或下滑速度。任何顆粒的最終速度取決于許多因素，如流體的密度和流動性質、顆粒的體積、密度、形狀等。泡沫流體攜帶巖屑能力取決于泡沫的環(huán)空速度與流變性能，表面活性劑對巖屑的潤

16、滑作用等。泡沫流體具有較強的攜帶巖屑能力，大約為水的幾倍。</p><p>　　此外泡沫流體中的表面活性物質對巖屑的潤濕作用，改變了巖屑的界面性質，形成了吸附層，也提高了泡沫流體的攜帶巖屑能力。</p><p>　　5、熱物理性質：泡沫流體是一個多相系統(tǒng)，計算泡沫系統(tǒng)的比熱應視為多相不均勻系統(tǒng)中他們組分含量的累計比熱。目前確定熱傳導系數有一系列不同公式，泡沫流體由于有氣相存在而使它們的熱傳

17、導性降低。</p><p>　　6、潤滑性：表面活性劑是泡沫流體的組分之一，在鉆進過程中，表面活性劑吸附在鉆具與巖石上，從而降低摩擦而起到潤滑作用，另外表面活性劑吸附在巖屑表面上而防止了它們結團。泡沫流體的減振與潤滑，為高轉速的金剛石泡沫鉆進展示了良好的應用前景。</p><p>　　ADF系列泡沫劑的基本性能</p><p>　　ADF-1、ADF-2與ADF-3

18、型泡沫劑均為復配型陰離子和非離子表面活性劑。近幾年來，ADF-3型泡沫劑，主要技術性能經不斷的改進、完善、抗高溫及穩(wěn)泡性都有很大的提高。見圖3示意。</p><p><b>　　圖3 泡沫劑照片</b></p><p><b>　　A技術性能指標</b></p><p>　　B、GF-1氣田泡沫排水棒</p>

19、<p>　　GF-1氣田泡沫排水棒是以表面活性劑、穩(wěn)定劑及多種助劑按獨特工藝技術配制而成的復合型棒狀泡沫排水劑。它具有發(fā)泡能力強、泡沫穩(wěn)定性好、攜液量大、抗油、抗鹽、抗鈣、抗硫、抗高溫及溶解性好、與緩釋劑配伍性好，使用方便等特點。見圖4示意。 </p><p><b>　　圖4泡沫排水棒</b></p><p><b>　　

20、技術性能</b></p><p>　　三、空氣及泡沫攜屑的基本特性</p><p><b>　?。ㄒ唬┛諝獾奶匦裕?lt;/b></p><p>　　從氣體的物理特性來看，氣體與液體一樣對侵入其中的物體都施加壓力，都沒有一定的形狀，而且都喜歡流動，所以把他們統(tǒng)稱為流體，同時共同遵循這些特性的規(guī)律，如確定流體浮力大小的阿基米德定律，表征流體

21、傳遞壓強的巴斯葛定律等。</p><p>　　但是由于氣體分子的分布和運動情況跟液體中的分子不一樣，因此氣體還有不同于液體的性質，也有一些定律只適用于氣體而不適用于液體。對于氣體來說，壓強和溫度的變化，對它的體積有十分顯著的影響，氣體受熱時體積的膨脹要比液體大的多，同時壓強增加，體積就縮小，這說明氣體的壓強、體積和溫度是密切聯(lián)系的。因此氣體的壓強、溫度和體積表明了氣體狀態(tài)，對一定質量的氣體來說，如果這三個量都不改

22、變，我們就說氣體處于一定的狀態(tài)中，如果其中任何一個量改變，這時氣體的狀態(tài)就改變了。</p><p>　　具體來說，在標準狀態(tài)下（00C,一個大氣壓），空氣密度為1.29Kg/m3,只相當于水的八百分之一，而水為1000Kg/m3。同時空氣的粒度也很小，在同樣的條件下，動力粘滯系數只有水的五十五分之一。</p><p>　?。ǘ馀e作用及運動狀態(tài)</p><p>　

23、　在干孔純空氣洗井中攜帶巖屑的作用，是屬于氣力輸送問題。巖屑在空氣介質中，因本身的粒度、密度和形狀不同而有不同的沉降速度，這種差異歸根結底是由介質的浮力和阻力所引起的。所以研究浮力和阻力就成為探討巖屑運動差異的基本問題，而沉降也有二種不同的型式，一是自由沉降，即單個巖屑在空氣中的獨立沉降，此時巖屑除受有重力、浮力和阻力作用外，不受其他因素影響；二是干涉沉降，即單個巖屑在巖屑群中的沉降，成群的巖屑（包括巖粉）和介質組成分散的懸浮體，這時巖

24、屑間的碰撞及懸浮體平均密度的增大，使個別顆粒的沉降速度降低了。干涉沉降是空氣洗井過程中的基本形式。但為了便于研究和分析問題，常把巖屑的沉降作為單體對待。</p><p>　?。ㄈr屑的沉降速度及懸浮速度的計算</p><p>　　巖屑具有各種形狀，為了便于研究和分析問題，假定巖屑為球體，首先研究巖屑在靜止空氣介質中的運動規(guī)律。</p><p>　　設巖屑顆粒的質量

25、為M，在空氣介質中借有效重力G的作用開始自由沉降，根據浮力原理其公式為：</p><p>　　G=W1-W2(Kg) (1)</p><p>　　式中：W1—巖屑自重 （Kg）</p><p>　　W2--- 所受浮力（Kg）</p><p>　　然后通過球體積即浮力的基本換算，可得下式：

26、</p><p>　　G= （Kg） （2）</p><p>　　式中： d1----巖屑顆粒直徑 （m）</p><p>　　r-----巖屑的比重 （Kg/m3）</p><p>　　r2----空氣的比重（Kg/m3）（0.00129g/cm3 = 1.29kg/m3）</p><

27、p>　　沉降時，還要受到阻力F的影響，其值由牛頓自由落體運動公式得：</p><p>　　F=C1 A1 V21 (Kg) (3)</p><p>　　式中： C1---巖屑在空氣中以速度V1運動時的阻力系數：</p><p>　　A1―巖屑在運動方向的投影面積（m2）</p><p&g

28、t;　　g---重力加速度（m/S2）</p><p>　　然后再根據牛頓第二定律，求得巖屑在空氣中沉降的運動方程：</p><p>　　G-F=M (4)</p><p>　　依次將（2）、（3）式代入上式得：</p><p>　　(r1-r2)/r1-C1 3r2 r21/

29、4gd1r1=M (5)</p><p>　　當阻力達到使巖屑沉降的重力時，運動出現(xiàn)平衡，進行等速沉降，而等速沉降的速度稱為巖屑的沉降速度，以V1表示，如下圖5所示。</p><p><b>　　圖5巖屑的運動狀態(tài)</b></p><p>　　如巖屑在孔內均勻氣流的作用下，設氣流速度為V2，則巖屑運動的絕對速度

30、V3為：</p><p>　　V3= V2-V1 (m/s) (6)</p><p>　　當V2＝V1時 則V3=0</p><p>　　這時巖屑處于靜止狀態(tài)，其氣流速度為巖屑的懸浮速度，其值等于沉降速度。</p><p>　　=0 </p>

31、<p>　　即可根據公式（5）的關系式，求得巖屑的懸浮速度值V4，因為V1=V4 所以：V4＝ (7)</p><p>　　式中C1系數值，可根據有關文獻介紹的方法，近似地表示為：</p><p><b>　　C1= </b></p><p>　　式中： K---系數</p>

32、;<p>　?。瓗r屑在流體中運動時的雷諾數。</p><p>　　原因巖屑顆粒比較大，因此可以認為阻力系數與雷諾數關系不大，故如果選系數K=0.44，則C1＝0.44。又因r2<<r1,然后再將有關值代入（7），即可得下式：</p><p>　　V4=5.45 (m/S) (8)</p><p>　　這就是

33、計算巖屑在氣流中懸浮速度的基本公式。當空氣的溫度、壓力變化時，空氣的比重可按下式換算。</p><p>　　R2=1.29* * (Kg/m2) (9)</p><p>　　式中： t－空氣溫度，℃</p><p>　　P－空氣的絕對壓力， 毫米汞柱</p><p>　　從（8）式可以清楚地看出，巖屑在空氣流中的懸

34、浮速度，不僅和巖屑本身的大小及比重有關，而且和空氣流的密度有關。</p><p>　?。ㄋ模┡判妓俣鹊拇_定</p><p>　　空氣洗井攜帶巖屑的原理是屬于氣舉，因此當巖屑在孔內受到向上氣流的作用下，只要氣流速度大于巖屑的懸浮速度，巖屑就被氣流舉起，并隨著氣流向上運動。所以空氣洗井攜帶巖粉能力的大小，是如何選取比懸浮速度大的排屑速度V5.</p><p>　　V5=

35、K1V4(m/s) (10)</p><p>　　在確定K1系數時，要注意考慮以下幾個問題：</p><p>　　1、巖屑形狀的不規(guī)則性；</p><p>　　2、巖屑在排屑過程中的干涉對沉降因數的巖屑；</p><p>　　3、巖屑結團現(xiàn)象的影響；</p><p>　　4

36、、鉆孔的異常擴張和漏氣；</p><p>　　5、管道的漏氣及其它因素等。</p><p>　　因此，系數K1的選定在滿足基本要求的基礎上，可適當加大。</p><p>　　在風速不足情況下的，即所采取的上返速小于排屑速度時，采用泡沫鉆進將大大有助于空氣鉆進的洗井效果，增加排屑能力，保持孔底清潔，改善鉆頭的工作環(huán)境和提高鉆頭的使用壽命。因為泡沫流體具有泡包氣的氣、液

37、兩相結構，其中液相是連續(xù)相，固相是非連續(xù)相。這樣的泡沫群體，就有效地形成了泡沫的結構粘度和結構強度。而在泡沫群體結構中，還具有和巖屑（巖粉）親合吸附能力，從而形成了結構穩(wěn)定，攜帶能力強的氣、液、固 三相一體的包裹流體，這樣的流體，具有比重輕、接觸面積大、攜帶巖粉能力強的的結構特性。</p><p>　　泡沫鉆進的上返速度和環(huán)空壓力問題：</p><p>　　通過現(xiàn)場試驗充分說明泡沫鉆進有助

38、于降低上返風速和減少供風量，也就是有助于降低對空壓機的能量要求。</p><p>　　排屑能力相當于減少三分之一的供風量和上返流速。也就是說，泡沫鉆進的上返速度只相當于干空氣鉆進的60％。</p><p>　　因此，所選用泡沫劑性能的好壞，直接影響著泡沫鉆進的效果，但也不能忽視上返速度的作用。同樣，在使用同一類泡沫劑時，應用上返速度不同。其所取得的鉆進效果也不同。上返速度快，則鉆進效率就高

39、。見圖6示意。</p><p>　　圖6 不同環(huán)空上返速度和鉆進效率的關系</p><p>　　而循環(huán)壓力則是升高趨勢，其升高幅度約為干空氣鉆進的1.5倍。</p><p><b>　　它與以下因素有關：</b></p><p>　?。?）環(huán)孔上返速度的降低，主要是由于泡沫結構粘度和強度以及表面活性的作用和泡沫循環(huán)流體

40、的懸浮性而造成的。從而改變了空氣排屑的單一速度條件。</p><p>　?。?）循環(huán)壓力的升高，則是和循環(huán)阻力、背壓升高有關。因泡沫流體是屬于氣液兩相介質，其不僅密度有所增加，而且粘度也高，更重要的是在循環(huán)過程中，泡沫流體中包裹有大量的巖粉（屑），從而實際形成了氣、液、固三相混合流體，而這種混合流體的流動性和干空氣相比就有很大降低，因此循環(huán)壓力必然升高。見圖7示。</p><p>　　圖7

41、 不同介質的循環(huán)壓力</p><p>　　不同的上返速度，其所能攜帶的巖屑粒徑大小也不同。見圖8示</p><p>　?。ㄎ澹┝魉倥c孔深的關系</p><p>　　研究流速與孔深的關系，必須首先研究洗井過程中的壓力損失，因為任何流體在流動過程中都有能量消耗，所以在某種情況下。雖然供風量能夠滿足計算的要求，但如果所用風壓不足以克服洗井過程中的壓降損失，這時輸入鉆孔的

42、實際風量也不可能達到計算的數值。因此，要保證空氣洗井的正常進行，不僅要考慮到風量的需求，而且還要考慮到洗</p><p>　　井循環(huán)系統(tǒng)壓降所需要的風壓。如圖9所示。</p><p>　　圖9 風壓與孔深的關系曲線 </p><p><b>　　圖9曲線條件為：</b></p><p>　　供風量：5――6m3/min:

43、 鉆頭MP—2型￠112mm：</p><p>　　鉆桿：￠63mm: 巖心管：￠108mm</p><p>　　當然隨著鉆孔條件的不同，其壓力損失也變化不一，但就其變化規(guī)律來看，如孔內不發(fā)生異狀，例如遇到地下水或鉆孔縮徑等現(xiàn)象，總是處于緩慢上升的狀態(tài)，這就是干孔純空氣洗井時壓力損失的基本特性，由于洗井循環(huán)系統(tǒng)壓力損失的理論計算比較復雜，同時和實際情況出入也大，因此

44、在實際工作中，常以實測資料為參考，一般來說，在巖心鉆探的鉆具匹配結構的條件下，每m孔深的壓力損失值大約為0.01――0.02Kg/Cm2。</p><p>　　同樣隨著壓力損失的增加，空氣的流速也在逐漸下降，因為流速與風壓的平方根成正比，所以隨著孔深的增加，壓力損失增大，流速減慢，因而所攜帶的巖屑直徑也在逐漸減少，如圖10所示。</p><p>　　圖10 孔深與攜帶巖屑直徑的關系<

45、/p><p>　　四、泡沫泥漿鉆進的特點及應用范圍</p><p>　?。ㄒ唬┡菽酀{的特點及應用范圍：</p><p>　　泡沫泥漿是在優(yōu)質低固相泥漿基礎上加入泡沫劑，進行充氣發(fā)泡而配制成的一種新型低密度沖洗液。它是氣體分散在泥漿中的氣液固三相流體，其最大特點是密度≤1，液柱壓力低，可實現(xiàn)負壓平衡鉆進提高機械鉆速和臺月效率，減少孔內事故，降低成本。在滲透裂隙地層、不穩(wěn)

46、定地層以及煤層、松散礦層等用合金、PDC、天然表鑲金剛石鉆頭和繩索取心鉆進，有防漏、護壁、保護巖心作用。</p><p>　　（二）泡沫泥漿的主要功能：</p><p>　　1.防漏堵漏作用；2.防塌護壁作用；3.潤滑減阻作用；4.攜屑作用。</p><p>　?。ㄈ┡菽酀{的應用范圍：</p><p>　　1、在完整、孔壁穩(wěn)定的地層，采用

47、泡沫泥漿作沖洗液實現(xiàn)平衡鉆進和負壓鉆進，可以提高鉆進效率。</p><p>　　2、在較完整，有輕度坍塌、漏失的地層，采用泡沫劑泥漿做沖洗液較其它任何沖洗液在防塌防漏方面有優(yōu)越性。</p><p>　　3、在破碎、裂隙發(fā)育、掉塊、坍塌或中等程度漏失的地層，采用泡沫泥漿作沖洗液，可在配方中加2-3%的磺化瀝青強化孔壁，起到抑制破碎巖層掉快、坍塌、并減少沖洗液的漏失。</p>&

48、lt;p>　　4、在膠結性很差的松散覆蓋層，或第四系未固結不穩(wěn)定地層中采用泡沫泥漿作沖洗液，由于其流變性為平板性層流，保持孔壁相對穩(wěn)定，靠低返速高結構粘度有效地攜帶巖粉。</p><p>　　5、對片巖、千枚巖、頁巖、粘土等水敏性底層，遇水膨脹、剝落，引起縮徑、掉塊、坍塌、超徑地層，采用泡沫泥漿作沖洗液，因失水量小，且泡沫的吸附能力又強，防塌能力可提高58%左右。</p><p>　

49、　6、巖鹽、鉀鹽、芒硝等水溶性地層，孔壁易超徑，泥漿性能受到破壞。在這類地層中鉆進，在泡沫泥漿中加2‰XC，可提高抗鹽、抗污染能力，代替飽和鹽水泥漿，預防巖鹽地層的溶蝕。</p><p>　　7、在大裂隙和巖溶等洞隙性地層，沖洗液全部流失，必須先采用堵漏、充填、或套管封閉等措施后，才能使用泡沫泥漿。</p><p>　?。ㄋ模┡菽酀{的配制：</p><p>　　在

50、基漿內加入處理劑（穩(wěn)泡劑CMC、PHP），高速攪拌約5分鐘，再加入泡沫劑ADF-3，經過高速攪拌或噴射發(fā)泡，就制得泡沫泥漿。</p><p>　　附：發(fā)泡方式有兩種：（1）有空壓機時，由空壓機引出壓縮空氣至高壓管線的氣液混合器，高壓氣流和高速液流在混合中形成泡沫進入孔內。（2）無空壓機時，分為兩種方式：一種使用專用氣液混合器，該方法適用于地質鉆探野外作業(yè)，對高山、缺電、缺水干旱地區(qū)施工容易實現(xiàn)；另一種方式用一種專

51、用高速攪拌裝置，轉速3000r/min左右，該方法的優(yōu)點是簡單易行，使用方便，但發(fā)泡量有限，且不能連續(xù)作業(yè)，有一定的局限性。</p><p>　?。ㄎ澹?、泡沫鉆進（充氣鉆進）設備（見下圖11示意）</p><p>　　泡沫鉆進是改善和提高潛孔錘鉆進效果的重要配套工藝方法，因此在組合潛孔錘鉆進設備時就要有所準備，應配備的主要有：泡沫劑、泡沫泵、泡沫液箱、管道、混合器及節(jié)門和測試儀表等。<

52、;/p><p>　　圖11 泡沫鉆進設備布置</p><p>　　1、 空壓機； 2、 閥； 3、放氣管； 4、 轉子流量計 5、 壓力表</p><p>　　6、 三通管； 7、 泡沫劑液箱；8、泡沫泵； 9、 高壓膠管； 10、鉆機；</p><p>　　11、鉆桿； 12；孔口密封導流裝置；

53、 13、井口管； 14、排風管</p><p>　?。?、泡沫劑的注入技術</p><p>　　注入技術是應用好泡沫劑鉆進工藝的重要條件之一，在實際工作中，如何充分發(fā)揮泡沫鉆進的作用，這不僅和泡沫劑本身的物化性能有關，而且和所采用的注入工藝有很大關系。明前基本采用以下二種方法：</p><p>　　1）、間隙注入：把配制好的泡沫劑在每次加鉆桿前從管內倒入，

54、每鉆進2m左右放噴一次，強排孔內巖屑清孔。這種方法具有不用設備投入，方便簡單的優(yōu)點。但存在以下幾個問題：a、鉆速不能保持穩(wěn)定正常，嚴重影響鉆速提高；b、孔內積沙（存留巖粉）太多，這樣不僅回轉阻力增大，還易產生卡鉆事故；c、循環(huán)壓力高；d、鉆頭工作環(huán)境惡化；e、巖屑重復破碎嚴重；f、不能充分發(fā)揮泡沫鉆進技術的優(yōu)越性。</p><p>　　2）、連續(xù)注入：采用泡沫泵（小泵量泥漿泵10－15l/min）把配制好的泡沫劑