Характеристики пенопласта: Пенопласт характеристики | ПСБ-С | Технические характеристики

Содержание

Пенопласт характеристики | ПСБ-С | Технические характеристики

Один из самых популярных сегодня строительных материалов — это пенопласт. Характеристики наиболее полно отражают рабочие возможности пенопласта и соответственно очерчивают диапазон его применения. Очевидно, что все свойства пенопласта проистекают из его химического состава. Прессованный пенопласт на 98% состоит из воздуха. Материал получают путём спекания полистирольных гранул и наполнения их безвредным конденсатом природного газа пентана.

В строительной отрасли негорючий пенопласт востребован прежде всего за универсальность применения и теплопроводность. В общем самыми полезными качествами пенопласта являются:

  • низкая теплопроводность
  • паропроницаемость пенопласта
  • водостойкость
  • биологическая индифферентность
  • простота установки
  • стабильные размеры
  • длительный срок службы
  • безвредность
  • низкая цена.

Теплопроводность пенопласта

Материал пенопласт — отличная теплоизоляция, основной характеристикой которой является коэффициент теплопроводности. Низкий показатель соответствует высокой теплоизоляции и соответственно отличной теплозащите. Усреднённый коэффициент теплопроводности пенопласта равен 0,035-0, 04 Вт/м*К. По данным производителей США пенопласт толщиной 120 мм по теплоизоляции может сравниться с:
  • шлаковой ватой толщ. 180 мм
  • деревянным бревном диам. 450 мм
  • керамзитобетоном толщ. 900 мм
  • кирпичной стеной толщ. 2100 мм
  • железобетонной стеной толщ. 4200 мм.
Теплопроводность пенопласта действительно очень мала, и действующие российские строительные нормы, в принципе, подтверждают правильность приведённых данных. Так, по нашим достаточно жёстким нормативам, чтобы обеспечить зданию достаточную теплозащиту, толщина пенопласта в зависимости от климатической зоны и назначения постройки должна варьироваться от 10 до 20 см.

Плотность пенопласта

Плиты пенопласта в зависимости от плотности делятся на следующие марки:
  • 15 — плотность пенопласта 10-15 кг/куб. м;
  • 25 — 15-25 кг/куб. м;
  • 25Ф — 16,5-25 кг/куб. м;
  • 35 — 25-35 кг/куб. м;
  • 50 — 35-50 кг/куб. м.
Разберёмся, влияет ли плотность на теплопроводность? Величина коэффициента теплопроводности тем меньше, чем больше воздуха в закрытых гранулах. Поэтому теплоизоляция совершенно не зависит от значений плотности. Плотность влияет только на прочность материала, отсюда и такая разница в областях, в которых применяют материал. Цена также в большой степени зависит от плотности. Подробнее о стоимости читайте по ссылке Пенополистирол цена.
Температура плавления пенопласта
Температура плавления пенопласта составляет 270оС. Для снижения класса пожароопасности пенопласта при производстве в его состав добавляют антипирены, значительно затрудняющие горение. При этом плотный пенопласт уже относится к классу горючести Г1 и называется ПСБ-С или Пенополистирол Суспензионный Беспрессовый Самозатухающий. Согласно ГОСТу в среднем пенопласт не должен гореть дольше 4 секунд, а улучшенный фасадный тип ПСБ-С-25Ф — не дольше 1 секунды.
Размеры пенопласта
Если вы хотите точно рассчитать количество необходимого материала перед тем, как приобрести пенопласт, размеры листа имеют принципиальное значение. Существуют нормативные габариты, но также по согласованию могут выдать разрешение на выпуск утеплителя, не соответствующего стандарту. По ГОСТу №15588-86 размеры пенопласта должны находиться в пределах:
  • толщина — от 20 до 500 мм при шаге 10 мм;
  • длина — от 900 до 5000 мм при шаге 50 мм;
  • ширина — от 500 до 1300 мм при шаге 50 мм.
Правильный подбор толщины плит определяется теплопередачей ограждающих конструкций, толщиной и материалом стен. К примеру, на коттедж, построенный в Санкт-Петербурге из кирпича пустотелого размером 250х120х88 мм, необходимо покупать пенопласт марки 25 толщиной 8 см. Узнать во сколько обойдётся теплоизоляция М25 можно в разделе Пенопласт цена. Понравился материал статьи? Расскажите о нём:

Какие у пенопласта физические, химические свойства и технические характеристики?

Какие свойства имеет пенопласт

Повсеместное использование пенопласта в строительстве, утеплении, при производстве и хранении различного вида продукции объясняется его доступностью. Лист пенополистирола стоит намного меньше, чем его современные конкуренты. Но дело не только в сэкономленных гривнах — пенопласт обладает набором качеств, которые позволяют ему быть незаменимым в некоторых областях применения.

Однако, часть свойств пенополистирола ограничивает возможности его применения или требует соблюдения правил эксплуатации. Рассмотрим физические и химические свойства пенопласта и определим, как и где его можно применять, а в каких случаях лучше предпочесть другой теплоизолятор.

Что такое пенопласт

Впервые пенопласт был создан в Германии в 1839 г. С тех пор он прочно вошел в мировую строительную и промышленную индустрию. В 1951 г. был изобретен беспрессовый пенополистирол (стиропор), который на сегодняшний день является самым востребованным на строительном рынке.

Пенополистирол — материал, состоящий из отдельных газонаполненных полистирольных ячеек. Он легкий, плавучий, демонстрирует высокие тепло-, звуко-, электроизоляционные характеристики. Его свойства зависят от степени вспенивания, строения ячеек, химической составляющей полимера.

Химическая формула пенопласта говорит об его экологической чистоте. Материал состоит из углерода и водорода([-СН2-С(С6Н5)Н-]n-).

Технология получения пенопласта

Изначальный размер гранул сырья предопределяют качество и сферу применения готового пенопласта. Наиболее плотные листы получаются из самых маленьких гранул. Добавление вторичного сырья также отражается на конечном продукте.

В зависимости от первоначального размера гранул во многом зависят прочностные качества конечного продукта. Чем меньше размер гранул, тем плотнее материал получится на выходе. При этом качество впрямую зависит и от добавок вторичного сырья. Сам процесс состоит из нескольких этапов.

Процесс изготовления пенопласта

  1. Многократное воздействие паром под высоким давлением на полистирол. В этот момент из сырья выходит фреон. Сырье увеличивается в объеме, в среднем, в 50 раз, получаются гранулы.
  2. Полученные шарики проходят этап кондиционирования в силосе при специальной температуре и интенсивной продувке воздухом.
  3. Из гранул в блок-форме прессуют блоки материала, которые потом охлаждают с помощью вентиляторов.
  4. Блоки кондиционируют и раскраивают на станках на листы нужной толщины и размеров.

Физико-механические свойства

В первые 24 часа пенопласт поглощает жидкость примерно в количестве 1-2% от объема материала. За эти сутки наполняются открытые на срезе ячейки. Затем объем водопоглощения замедляется и в течение 30 дней сходит на нет.

Пенопласт на 98% состоит из воздуха, который находится в замкнутых полистирольных ячейках. Воздух в ограниченном пространстве гранул остается в них и постоянно демонстрирует высокие теплоизоляционные показатели.

Теплопроводность материала при 200 С — 0,033-0,038 Вт/м*К, в зависимости от марки.

Пенопласт часто применяется для повышения звукоизоляции комнат, если уровень звука из соседних помещений не бьет рекорды, которые ставят болельщики при шумовой поддержке на трибунах. Подробнее о звукоизоляции пенопластом мы говорили в этой статье.

Пенопласты отличаются высокой механической прочностью при нагрузках короткой, средней длительности.

Пенопласт относят к относительно пожаробезопасным стройматериалам. Он не поддерживает горение, воспламеняется при температуре 3460 С при непосредственном контакте с огнем. Для самовозгорания материала требуется температура 4910 С.

При прекращении контакта с огнем, пенопласту достаточно 4 секунд, чтобы затухнуть самостоятельно.

При продолжительных температурных нагрузках свыше 100 градусов, пенопласт размягчается и деформируется. При этом он выдерживает краткосрочные воздействия температур выше этого показателя. Например, при склеивании горячим битумом.

Пенополистирол не создает благоприятных условий для развития микроорганизмов, устойчив к образованию плесени из-за сухой внутренней среды.

Средний срок службы пенопласта — не менее 50 лет.

Сводная таблица физико-механических свойств пенопласта

Средняя плотность

до 35 кг/м3

Теплопроводность

0,33-0,38 Вт/м*К

Прочность на сжатие

0,05-0,25 МПа

Сопротивление теплопередаче

от 2,564 м2К/Вт

Звукоизоляция (воздушный шум)

более 53 Дб

Время до самозатухания

не более 4 с

Сопротивление воздухопроницанию (плиты толщиной 50-100 мм)

79 м2*ч*Па/кг

Водопоглощение за сутки

до 2% от общего объема листа

Влажность

до 12%

Паропроницаемость

до 0,12 мг/м*ч*Па

Химические свойства материала

Пенопласт демонстрирует стойкость к воздействию большинства химических веществ. Но нужно помнить о возможных повреждениях при контакте с растворителями, красками и агрессивными веществами. Подробнее стойкость к химикатам представлена в таблице.

Вещество

Стойкость

Растворы соли, морская вода

+

Мыло, отбеливатели (гипохлорид, хлорная вода)

+

Разведенные кислоты

+

Соляная кислота (35%), азотная к-та (50%)

+

Серная к-та, муравьиная к-та и другие безводные кислоты

Нашатырный спирт

+

Органические растворители (ацетон, растворители лака, бензол и др.)

Дизтопливо, бензин

Спирты, парафиновые масла

+/-

(может не выдержать длительного воздействия)

Безопасность материала

Пенопласт, произведенный с соблюдением европейских стандартов, экологически безопасен. Материал может использоваться для производства упаковки для пищевых продуктов, так как соответствует требованиям министерства здравоохранения Украины.

Нецелевое использование пенопласта

Пенополистирол — материал с широким спектром возможностей. Но его поведение при эксплуатации зависит от условий применения. Нецелевое использование материала не может гарантировать сохранение пенопластом своих первоначальных свойств.

Так, например, при покраске необходимо использовать только водно-дисперсионные краски, чтобы сохранить целостность структуры пенополистирола. Распространенные виды краски на масляной основе имеют в составе растворитель, контакта с которым пенопласт не выдержит.

При утеплении пенопластом внутренних стен нужно понимать, что его воздухопроницаемость низкая. Поэтому необходимо устраивать системы принудительной вентиляции помещения.

В ассортименте производственной компании “ВIК БУД” есть различные виды пенопласта, произведенные по европейским стандартам. У нас можно заказать плиты различной плотности и размеров с оперативной адресной доставкой по городам Украины. Каждая гранула пенопласта бережет Ваше тепло и бюджет.

Пенопласт: технические характеристики

Высокие технические характеристики пенопласта обеспечивают ему широкую сферу применения. Особой популярностью материал пользуется у строителей, отлично справляясь с функцией теплоизоляции помещений. Толщина и плотность материала напрямую влияют на его свойства.

Структура и основные параметры пенопласта

Состав ячеистой структуры пенопласта чрезвычайно прост – материал привычного белого цвета содержит 2% из полистирола, остальные 98% занимает воздух. Технология изготовления основана на вспенивании полистирольных гранул с последующей обработкой микроскопических элементов газообразователем. Многократное повторение процедуры обеспечивает стройматериалу значительное уменьшение веса и плотности.

Вспененная масса на следующем этапе подвергается процедуре высушивания, в результате чего остаточная влага испаряется. Процесс проходит в сушильных емкостях на открытом воздухе, после этого пенопласт приобретает привычную для потребителя структуру. Размеры гранул варьируются в пределах 0,5-1,5 мм, толщина стенок не превышает 0,001 мм.

Готовые гранулы прессуют для придания им формы плит. Чтобы получить требуемые параметры, блоки обрабатывают паром и нарезают специальным инструментом. В зависимости от заказа, размеры пенопласта могут быть стандартной и нестандартной формы. Обычно в технических характеристиках материала указана толщина от 20 до 1000 мм, при этом плиты могут иметь следующие размеры:

  • 500х500 мм;
  • 500х1000 мм;
  • 600х1200 мм;
  • 1000х1000 мм;
  • 1000х2000 мм.

Многообразие форм выпуска плит пенополистирола и его технические характеристики, среди которых особо ценятся теплоизоляционные свойства, делают его востребованным стройматериалом при утеплении помещений с различной функциональной нагрузкой.

Свойства и характеристики материала

Пенопласт выдерживает колебания температур от -50 до +75оС без изменений технических характеристик. Детально ознакомиться с техническими характеристиками пенопласта поможет подробное описание его свойств:

  • Теплопроводность. Особая технология производства обеспечивает плитам пенопласта высокие теплоизоляционные свойства. Ячейки в форме замкнутых многогранников, размер которых не превышает 0,5 мм, препятствуют проникновению холодного воздуха и значительно снижают теплообмен. При повышении плотности материала данный показатель изменяется.
  • Звукоизоляция и защита от ветра. Стены помещения, в отделке которых использованы плиты пенопласта, надежно защищены от ветра. Среди технических характеристик внимания заслуживает высокая степень звукоизоляции, которая также обеспечивается благодаря ячеистой структуре материала.

  • Влагостойкость. Пенополистирол ценится строителями за низкую гигроскопичность относительно других материалов. Вода не способна проникнуть сквозь стенки ячеек, а только просачивается по каналам.  
  • Долговечность и прочность. Пенопласт сохраняет первоначальные технические характеристики на протяжении длительного времени. Плиты способны выдержать значительное давление без деформации и разрушения. Ярким свидетельством может служить применение пенопласта при обустрйостве взлетно-посадочных полос. Толщина плиты пенополистирола напрямую влияет на степень прочности материала, имеет значение и правильность укладки.

Внимательного изучения заслуживает устойчивость пенопласта перед агрессивной средой. Показатели устойчивости плит пенополистирола напрямую зависят от состава воздействующего вещества. Плиты пенопласта проявляют устойчивость к растворам:

  • цемента;
  • гипса;
  • битума;
  • кислотам, щелочам и соляным растворам;
  • морской воды;
  • не восприимчивы к воздействию водорастворимых и акриловых красок.

Длительное соприкосновение с веществами, в составе которых присутствуют масла растительного и животного происхождения, дизтопливо и бензин может негативно отразиться на технических характеристиках пенопласта.

Когда плиты пенополистирола используются при строительстве объектов, следует избегать контактов с составами, которые агрессивно влияют на структуру материала. Среди них:

  • скипидар;
  • ацетон;
  • органические растворители красок;
  • эфир с уксусно-этиловой основой;
  • всевозможные насыщенные углеводороды и вещества, полученные путем нефтепереработки.

Сюда относятся мазут, солярка, керосин и бензин. Контакт с вышеперечисленными компонентами приводит к нарушению структуры и потере качеств, указанных в технической характеристике, также может спровоцировать полное растворение.

Внимание! Искусственное происхождение пенопласта выступает неблагоприятной средой для появления и развития микроорганизмов. Но при значительном загрязнении поверхности пенополистирольных плит размножение микроорганизмов становится возможным.

Среди положительных качеств плит пенопласта, которые не отражаются в технической характеристике, отмечается удобство использования и простой монтаж. Малый вес обеспечивает легкость в проведении работ, структура не создает сложностей при необходимости нарезки и последующего монтажа.

Пенополистирол входит в категорию экологически чистых стройматериалов, в процессе эксплуатации он не выделяет ядовитых веществ. При работе с ним не требуется применение средств защиты индивидуального характера. Многочисленные сводные таблицы технических характеристик не отражают многочисленные положительные качества стройматериала. Он не образует пыли при нарезке, ценится за отсутствие запаха, не раздражает слизистые и кожные покровы, не ядовит.

Пожаробезопасность – важная качественная характеристика пенопласта. При выборе строительного материала, этому показателю уделяют особое внимание. Качественные изделия должны проявлять устойчивость к открытому огню. Плиты пенополистирола относятся к 3-4 классу горючести. Такой материал не поддерживает процесс горения. Температура, при которой он способен вспыхнуть, в 2 раза превышает аналогичный показатель по древесине (+491оС по сравнению с +230оС).

Если в составе пенополистирола присутствует антипирен, класс горючести такого материала снижается до Г2-Г1. В маркировке эта особенность выражена буквой С. Воспламенение плиты пенопласта может произойти в результате длительного контакта с открытым огнем. Прекращение воздействия огнем приводит к его затуханию на поверхности пенополистирольной плиты в течение 4 секунд.

Отдельные технические характеристики плит пенопласта изложены в сводной таблице:

Формы выпуска

Плотность материала выступает определяющим фактором при разделении пенопласта на марки. Она напрямую влияет на показатели прочности и теплопроводности. Технические характеристики отдельных марок помогут определиться со сферой использования материала:

  • Маркировка ПСБ-С 15 принадлежит плитам с самой малой плотностью, которая составляет 15 кг на м3. Такие плиты пенополистирола чрезвычайно легкие, применяются для утепления бытовок и строительных вагончиков, т.е. в местах временного пребывания людей.
  • Большей популярностью пользуется марка ПСБ-С 25, где плотность, соответственно, составляет 25 кг/м3. Сфера применения – утепление фасадов зданий, полов, в качестве теплоизоляции кровли.
  • Пенопласт ПСБ-С 35 обладает плотностью 35 кг на кубический метр. Высокие технические характеристики пенополистирола с маркировкой 35 востребованы в процессе производства ж/б конструкций и сэндвич панелей.
  • Чрезвычайно плотной структурой обладает пенопласт 50. За счет этого плиты активно используется при обустройстве полового покрытия в холодильных складах, строительстве дорог.

Анализируя таблицы с техническими характеристиками, можно сделать вывод о целесообразности приобретения плит пенополистирола с целью утепления стен плотностью 25 и 35 кг/м3. Причем для внутреннего утепления будет достаточно плотности 25, а для отделки снаружи лучше воспользоваться пенопластом 35.

При выборе материала для утепления стен, имеет значение толщина пенопласта. Точных рекомендаций дать невозможно. Выбор зависит от ряда сопутствующих факторов, куда входят:

  • Климатические условия региона, где расположена постройка.
  • Материал, используемый для возведения стен. Зачастую стены строения состоят из нескольких слоев, различных по своим техническим характеристикам. Поэтому требуется определить суммарный показатель.
  • Плотность плиты пенополистирола, которая определяется маркировкой.

Обычно, по совокупности факторов, при необходимости утепления внутренних стен применяют пенопласт 50 мм, использование пенопласта 100 мм больше востребовано при наружных работах.

Достоинства и недостатки

Рассматривая технические характеристики пенопласта, в заключение стоит подвести итоги о положительных качествах материала и отдельных недостатках.

Итак, преимущества использования в качестве утепления:

  • Доступная стоимость.
  • Низкая теплопроводность обеспечивает пенопласту высокие характеристики теплоизоляции.
  • Легкий вес и простой монтаж.
  • Низкая гигроскопичность.
  • Экологическая безопасность.

Недостатков немного, но они присутствуют:

  • Горючесть. При выборе отдайте предпочтение усовершенствованной продукции, в составе которой присутствуют антипирены. Они снижают температуру воспламенения и обеспечивают самозатухание после прекращения воздействия открытым огнем.
  • Пенопласт разрушается под воздействием УФ лучей и отдельных химических составов, поэтому требует защиты.

Применение плит пенополистирола снаружи без дополнительной отделки нецелесообразно.

По своим техническим характеристикам пенопласт не уступает другим материалам с теплоизоляционными свойствами, а во многом даже превосходит их. Для получения качественной теплоизоляции стен важно правильно определить необходимую плотность материала и толщину плит. Вычисления ведут с учетом климатических особенностей региона и характеристик стен строения.

технические характеристики и размеры, маркировка, цена за лист

Пенопласт толщиной 50 мм – самый ходовой и доступный по цене утеплитель для построек. Он состоит из легких гранул вспененного полистирола, соединенных вместе. Именно благодаря большому количеству воздушных карманов ПСБ обладает способностью сохранять тепло защищаемых конструкций. Но, конечно, он бы не стал столь популярен, если бы его достоинства ограничивались лишь низкой стоимостью.

Оглавление:

  1. Технические параметры пенопласта
  2. Классификация и маркировка
  3. Особенности применения и цены

Характеристики

Свойства пенопласта напрямую связаны с его закрытоячеистой структурой и особенностями сырья. Они определяют и его достоинства, и недостатки, хотя и качество исполнения играет свою роль. Для производства любых стирольных плит используются одни и те же полимерные гранулы. Но для создания цельных изделий их необходимо «склеить» при определенных условиях. Нарушение технологии приводит к ослаблению связей между полыми шариками и снижает качество утеплителя.

Технические характеристики пенопласта:

  • Малый вес – на долю воздушных камер приходится 98 % всего объема листа. В результате даже укладка в два слоя на фасаде практически не дает нагрузки на фундамент здания.
  • Теплопроводность (R) в пределах 0,037-0,043 Вт/м·°С. При таких значениях пенопласт толщиной всего 5 см вполне способен заменить 95 мм минваты. А сравнение с кирпичом в кладке и вовсе показывает 14-кратное превосходство полистирольного утеплителя.
  • Относительно низкая гигроскопичность на уровне 2-4 % – закрытые ячейки в принципе неспособны впитывать воду. Проблемы возникают, если в материале есть трещины или участки с некачественно «сваренными» друг с другом гранулами.
  • Паронепроницаемость – пенопласт пропускает через себя не более 0,05 мг/м·ч·Па влажного воздуха. Это довольно низкий показатель, поэтому если вы выбрали стирол для утепления стен снаружи жилого дома, позаботьтесь о хорошей приточно-вытяжной вентиляции помещений.

Многие склонны относить к недостаткам пенопласта его токсичность. Полимеры действительно испаряют вредный для человеческого организма стирол. Чтобы его содержание снизилось до безопасных концентраций 0,002 мг/м3, утеплитель должен вылежаться на складе, прежде чем попасть на стройплощадку или в дом.

А вот на что нельзя закрывать глаза, так это на низкую термостойкость пенополистирола – при нагреве свыше +80 °С он начинает оплавляться, а при +210 загорается. В этот момент опасно не столько пламя, сколько выделяемые в воздух токсины, которые уже не раз приводили к человеческим жертвам – группа дымообразования стиролов соответствует максимальному показателю Д4. Именно поэтому использование пенопласта недопустимо на пожароопасных объектах.

Марки пенопласта

Плотность является главным показателем, на основании которого выполняется классификация полистирольных плит – от нее в значительной мере зависит теплопроводность пенопласта, а также его прочностные характеристики. Материалам присваивается определенная марка, обычно указывающая на максимальный удельный вес:

  • ПСБ-С15 (от 11 до 15 кг/м3) – обладает способностью проводить не более 0,037-0,04 Вт/м·°С тепла и выдерживает сжатие до 40 кПа.
  • ПСБ-С25 (от 16 до 25 кг/м3) – здесь коэффициент R соответствует 0,038 Вт/м·°С, а прочность составляет около 100 кПа.
  • ПСБ-С35 (не менее 25 кг/м3) – имеет теплопроводность 0,035-0,039 Вт/м·°С и выдерживает до 140 кПа.
  • ПСБ-С50 – здесь немного нестандартный ряд значений плотности 40-45 кг/м3, высокая проводимость тепла (0,04-0,043 Вт/м·°С) и хорошие показатели прочности на уровне 160 кПа.

Литера «С», которой маркируется пенопласт 50 мм, говорит о том, что на производстве в полистирольную массу вводились антипирены. В результате листы приобрели свойство самозатухания. Но оно проявляется только при удалении источника огня лишь через 3-4 секунды.

Существуют и другие показатели маркировки:

  • А – геометрия и размеры пенопласта отличаются наибольшей точностью, а кромки совершенно ровные.
  • Б – листы с профилированной «ступенькой», позволяющей создать плотный безразрывный слой утеплителя, лишенный видимых швов и зазоров.
  • Н – влагостойкий материал для наружного применения.

Размеры листа всегда стандартны: это либо 1х1, либо 1х2 м (крайне редко можно встретить удобную ширину 1200 мм). Причина в том, что на производстве пенопласт идет в виде куба со стороной 2 метра и только потом его распускают на плиты толщиной 50 мм. Впрочем, получить изделия других размеров и даже форм можно самостоятельно, разрезав их ножовкой или горячей металлической струной.

Применение, плюсы и минусы разных марок

Пенопласт толщиной пятьдесят миллиметров может иметь разную сферу использования, в зависимости от плотности. Востребованными оказываются листы ПСБ-С15 и 25, поскольку они наиболее эффективны. Что же касается их невысокой прочности, то ее в расчет обычно не берут – такие пенопласты монтируют в ненагружаемых конструкциях.

Основное применение легких плит – малые объекты в частном строительстве. Лист плотностью до 15 кг/м3 отлично сохраняет тепло, но из-за небольшой прочности есть смысл приобрести его разве что для внутренних работ:

  • в подвале;
  • на балконе и лоджии;
  • при утеплении кровли.

Для крупных объектов и наружных работ лучше купить более прочный ПСБ-25. Также для фасадов и утепления полов под бетонную стяжку берут ПСБ-35, а самые тяжелые пенопласты укладывают даже под дорожное покрытие. Но стоимость одного листа этой марки достаточно высока, так что материал на рынке не слишком востребован.

Свои плюсы и минусы имеют и готовые изделия разных размеров – независимо от их плотности. Большие плиты со сторонами 1х2 м неудобно использовать при самостоятельном монтаже, да и купить их труднее. А пенопласт 1000х1000х50 мм зачастую создает проблемы в процессе подгонки в стандартной обрешетке.

Серьезным недостатком всех без исключения пенопластов является их нестойкость к УФ-излучению, а также к растворителям. Утепленную поверхность необходимо защищать от солнца, но при этом нельзя допускать контакта с ЛКМ. К тому же низкая паропроницаемость делает пенопласт нежелательным соседом для деревянных построек. Зато невысокая цена за лист – безусловный плюс, поскольку эффективного утеплителя дешевле ПСБ пока не изобрели.

Стоимость одного листа 50 мм (руб):

Размер, ммПСБ-С 15ПСБ-С 25ПСБ-С 35ПСБ-С 50
1000х100091152205310
1000х2000175290495650

Пенопласт — характеристики и свойства

Пенопласт, по праву считается одним из самых универсальных материалов во многих сферах строительства. Используют пенопласт для утепления стен снаружи и изнутри, а также для пола, потолка, фасада и многих других целей.

Причины такого распространенного использования кроются в его универсальных характеристиках и свойствах, которые значительно выигрывают по сравнению с другими аналогичными материалами.

Производство пенопласта

Так почему же пенопласт пользуется такой популярностью? Прежде, чем ответить на этот вопрос, давайте вкратце разберем в чем заключается технология производства пенопласта.

Технология изготовления пенопласта

Под воздействием водяного пара гранулы полистирола (содержат изопентан и пентан), вспениваются, увеличиваясь в объеме. Это происходит оттого, что под воздействием сильного нагрева (до 100 градусов) вещество пентан в гранулах испаряется, тем самым увеличивая в размерах гранулы полистирола. Такую процедуру повторяют несколько раз для того, чтобы сократить вес исходного материала, а также уменьшить его плотность.

В следующей стадии технологического процесса всю изготовленную массу помещают на время в сушку, чтобы удалить оставшуюся влагу. В большинстве своем, эту часть процесса проводят в условиях открытого пространства, с доступом свежего воздуха. На данном этапе пенопласт постепенно начинает получать ту конечную форму гранул, которая запланирована. Ну, а потом уже можно готовые гранулы при помощи станков и прессов превращать в объекты — плиты необходимой формы.

На финальном этапе изготовленный материал подвергается третий раз обработке паром. На выходе уже получается белый блок, который имеет строго необходимую ширину. Затем его разрезают в соответствии с требуемыми размерами. Здесь формы и размеры уже могут быть любыми, в зависимости от задачи.

Технология производства пенопласта

Свойства пенопласта

  • Теплопроводность

При строительстве зданий и сооружений применение пенопласта трудно переоценить. Ведь теплопроводность этого материала намного меньше, чем того же керамзита или дерева. Поэтому неудивительно, что его очень часто используют в качестве изоляционного материала.

Например, если сравнивать такое свойство, как теплопроводность, то кирпичная кладка будет значительно проигрывать пенопласту. Потому что 14 см пенопласта по теплопроводности будет равна 245 см кладки из кирпича. Неплохой результат, не правда ли? Таким образом, данный материал не только гарантированно сохранит тепло в доме, но и значительно сэкономит расходы на отопление и обогрев помещений.

  • Звукоизоляция

Кроме того, за счет пористой структуры плит пенопласт очень хорошо справляется с изоляцией от разных шумов. Но для улучшения свойств подавления шума нужно учитывать, чем толще плиты пенопласта, тем будет лучше эффект.

  • Экологичность и устойчивость к химическим воздействиям

Неоспоримым достоинством пенопласта будет также и то, что этот материал очень устойчив к различным вредным химическим воздействиям. При использовании пенопласта можно не опасаться развития различного вида плесени, в том числе грибков. А его противопожарные и влагостойкие свойства уже давно заслужили ему большую популярность.

  • Долговечность

При всем этом материал считается очень долговечным. Если его использовать при строительстве дома или загородного участка, то сроки его эксплуатации достигают от 20 до 50 лет. В зависимости от вида пенопласта, он даже способен выдерживать некоторые механические нагрузки, при этом, практически, не подвергаясь деформации.

  • Простота укладки

С точки зрения его применения, то даже очень большие плиты достаточно легки. Поэтому технология укладки пенопласта проста, удобна и не отнимает много времени и сил.

Главный недостаток пенопласта — несмотря на то что он фактически не горит, в процессе горения (воздействия высокой температуры) выделяются опасные для организма человека газообразные соединения.

Технические характеристики пенопласта

Пенопласт — характеристики и свойства

Если рассматривать технические показатели материала, то к самым главным можно отнести плотность, его водопоглощающие свойства, пожароустойчивость и влажность.

Например, если взять такой параметр, как пожароустойчивость, то здесь в зависимости от того, где будет применяться данный материал, нужно покупать определенную марку пенопласта. Если материал будет использоваться для облицовки фасадов здания, то стоит выбирать материал в зависимости от группы горючести (Г-1, Г-2 — чем меньше цифра, тем менее горюч). Также, перед покупкой стоит попросить образец и проверить его самостоятельно. Если пенопласт горит и капает, то для облицовки здания его брать не стоит, но если начинает гореть, а затем сам тухнет, то брать можно.

Технические характеристики пенопласта

Заключение

Подведя итоги, можно сказать, что пенопласт является универсальным материалом для строительства, утепления, а также шумоизоляции. Применяя данный вид продукции, можно значительно сэкономить на строительных материалах, сократить физические и моральные издержки, а также сделать проживание в доме комфортным, тихим и уютным.

Пенопласт — характеристики, плотность

Пенопласт представляет собой ячеистую вспененную массу, это наполненный газом полимер, в связи с тем, что ячейки пенопласта наполнены газом, то плотность пенопласта намного ниже плотности материала, из которого его изготавливают. Благодаря наполнению газом технические характеристики пенопласта определяются высокими показателями теплоизоляции и шумоизоляции.

В зависимости от того, из какого материала делают пенопласт, технологии его обработки, получают продукт, который в некоторой степени отличается от других. Это обуславливает наличие определенного спектра разновидностей пенопласта, которые применяются в зависимости от среды и условий.

Технические характеристики пенопласта

Популярность пенопласта, как строительного материала, обусловлена, прежде всего, его способностью к высокой тепло- и звукоизоляции, к примеру, теплопроводность пенопласта примерно в три раза ниже теплопроводности дерева. Пенопласт легок, что облегчает его монтаж, он также безвреден, среда пенопласта является непригодной для жизни различных микроорганизмов, что положительно отражается на его долговечности.

Также стены, которые утеплены пенопластом, не нуждаются в дополнительной теплозащите, также пенопласт отличается очень низким уровнем гидроскопичности, то есть он почти не поглощает влагу. Все эти технические характеристики пенопласта позволили ему занять одно из ведущих мест среди остальных стройматериалов.

Виды и плотность пенопласта

Пенополистирол

Пенополистирол название пенопластов, которые изготавливаются на основе полистирола. Для изготовления пенопласта на основе полистирола могут применяться воздействие пресса, беспрессовый способ, экструзионным способом, также имеет место применение литья пенопласта под давлением.

Выделяют такие типы полистирола как:

  • марку ПС;
  • марку ПСБ.

Сырьем для изготовления пенополистирола марки ПС является эмульсионный полистирол типа Б (который находится в порошкообразном состоянии) и порофоры, а для производства пенополистирола ПСБ – суспензионный полистирол, который находится в гранулированном виде.

Полистирольные пенопласты — это сгораемый продукт; но если добавить к ним антипиренов, то получится материал, который очень трудно сгорает (вид ПСБ-С). Добавление антипиренов не оказывает заметного воздействия на физико-химические, технические характеристики пенопласта.

Поры полистирольных пенопластов, в подавляющем большинстве случаев, являются закрытыми, это содействует тому, что полистирольные пенопласты устойчивы к действию пресной и морской воды, кислот, щелочей, спиртов, но не являются устойчивыми к воздействию растворителей органического типа, таких как бензол, бензин и других нефтепродуктов.

Для полистирольных пенопластов характерным уровнем средней плотности является показатель, варьирующийся от 40 до 200 кг/м3, а для полистирольных пенопластов вида ПСБ — от 20 до 40 кг/м3.

Пенополиуретан

Пенопласты, которые изготавливают из полиуретана, принято называть пенополиуретанами.

Пенополиуретаны производят в результате очень сложных реакций, которые происходят при смешивании полиэфира, диизоцианата или полиизоцианата, агента, который вспенивает при участии определенных катализаторов, эмульгатора и различного рода добавок. Изменяя состав подобной смеси, можно получать пенополиуретаны с различными, очень варьирующимися свойствами.

Принято применять простые полиэфиры и некоторые их сложные виды. По типу полиэфира производители получают жесткие или гибкие, довольно эластичный пенополиуретаны. Катализаторы помогают регулировать реакцию образования полиуретана, в основном это его вспенивание и отверждение. Эмульгаторы – это вещества, имеющие поверхностно-активный характер, они позволяют производителю получить равномерную структуру пенополиуретана, который однороден по своим свойствам.

В виде добавок для изготовления пенополиуретана используют газообразователи – сложные вещества, которые необходимые для обеспечения пористости изготавливаемого материала, антипирены, которые способствуют повышению его огнестойкость, и различные красители. Пенополиуретан производят постоянным непрерывным способом, способами заливки и напыления. Для современной промышленности характерен выпуск различных эластичных и жестких пенополиуретанов.

Его средняя плотность колеблется от 40 до 70 кг/м3.

Поливинилхлорид

Поливинилхлорид – это термопластичный полимер, в котором, стоит отметить, содержится до 56, 8% связанного хлора, что позволяет обеспечить его низкий уровень горючести, если его сравнивать с полистиролом, что позволяет определить его к группе трудно сгораемых и слабо воспламеняемых материалов.

Пенопласты на базе поливинилхлорида производят:

  • прессовым (жесткие пенопласты ПХВ-1, ПХВ-2, эластичные ПВХ-Э) методом;
  • беспрессовым (жесткий пенопласт ПВ-1) способом.

В качестве исходного полимера берут латексные поливинилхлориды типов ПВХ-Л5, ПВХ-Л7, как газообразователи отдается предпочтение порофору ЧХЗ-57, бикарбонату натрия углекислому аммонию. Чтобы произвести эластичные пенопласты, вводятся специальные вещества, называемые пластификаторы.

При использовании для теплоизоляции пенопластов из поливинилхлорида вполне есть высокая вероятность того, что может возникнуть коррозия изолируемых металлических поверхностей как следствие выделения хлор-ионов, которые, в свою очередь, образовываются из-за частичного разложения полимера, который в свою очередь содержит соединения хлора. Поэтому эти материалы обычно проверяют на содержание в них свободного хлор-иона.

Пенопласт ПХВ имеет очень жесткую замкнуто-ячеистой структурой. Его цвет варьируется от ярко-белого до желтого. Он очень стоек к влиянию действия нефти и керосина. Важно отметить, что этот продукт отличается высоким уровнем трудосгораемости.

Промышленность производит пенопласт ПХВ-1 средней плотностью 85-115 кг/м3 и ПХВ-2 средней плотностью 150-195 кг/м3. Теплопроводность его варьируется от 0, 035 до 0, 058 Вт/(м·К). Также для него характерен довольно-таки низкий уровень водопоглощаемости.

Значение плотности пенопласта

Значение плотности пенопласта можно выразить в трех аспектах, во-первых, что собственно значит показатель плотности — «плотность пенопласта» определяет во многом его вес, то есть чем выше плотность материала, тем выше будет и его вес. Вес определяет удобство пользования материалом при монтаже, легкий материал легче монтировать, но при этом возникают определенного рода трудности, когда работа проходит на сильном ветру.

Также в этом аспекте плотность играет роль как определитель прочности материала, его способности выдерживать нагрузки.

Плотность в некотором смысле влияет также на теплопроводность пенопласта, его водонепроницаемость, сопротивляемость различным воздействиям химических веществ. То есть, в принципе, чем выше плотность пенопласта, тем он прочней, надежней. Но это не всегда зависит от плотности, более определяющую роль играет то, из каких полимеров изготовлен продукт, какие технологии использовались при его производстве.

Что касается второй стороны вопроса, то есть с позиции производителя, чем выше плотность пенопласта — тем выше его себестоимость, следовательно, продукт дороже. Читайте в нашей следующей статье, чем склеить пенопласт между собой и кокой клей для этого лучше выбрать.

Подведем итог

Вопрос о значении плотности пенопласта, по своей сути, можно рассматривать неоднозначно. С одной стороны говорят, что плотность — это совсем ненужный показатель, что необходимо указывать только прочность и теплопроводность (согласно Европейским стандартам на продукции пенопласта указываются только прочность и теплопроводность, как его важнейшие характеристики). Но что же делать с его гидроскопичностью и другими важными аспектами, при выборе продукта, ведь в регионах с очень повышенной влажностью это будет играть важную роль.

А ведь зная плотность покупаемого пенопласта можно самостоятельно, без особых усилий определить насколько он прочен, гидроскопичен, какова его теплопроводность. С другой стороны, повышая плотность продукции, производители пенопласта повышают свои доходы, при этом, не всегда обеспечивая потребителю качественный продукт, на который тот рассчитывает при выборе пенопласта.

Но опять же плотность материала важный показатель, который, по вышеназванным причинам, должен иметь место при выборе того или иного вида, типа, марки пенопласта. Значит, все-таки, вопрос об уровне плотности, все-таки, имеет значение.

характеристики и применение. Технические характеристики пенопласта ППС (ПСБ-С)

Технические характеристики пенопласта ППС (ПСБ-С)

Характеристики пенопласта ППС10 ППС14 ППС16Ф ППС25 ППС35
Плотность пенополистирола, кг/м3 не менее 10 не менее 14 не менее 16 не менее 25 не менее 35
Прочность на сжатие при 10 %-ной линейной деформации, кПа не менее 40 не менее 80 не менее 100 не менее 160 не менее 250
Предел прочности при изгибе, кПа не менее 60 не менее 150 не менее 180 не менее 250 не менее 350
Предел прочности пенопласта при растяжении в направлении, перпендикулярном поверхности, кПа не норми- руется не норми- руется не менее 100 не норми- руется не норми- руется
Теплопроводность пенополистирольных плит в сухом состоянии при температуре (10 ± 1) °С (283 К), Вт/(м∙К) не более 0,041 не более 0,038 не более 0,036 не более 0,034 не более 0,036
Теплопроводность пенополистирольных плит в сухом состоянии при температуре (25 ± 5) °С (298 К), Вт/(м∙К) не более 0,044 не более 0,040 не более 0,038 не более 0,036 не более 0,038
Влажность по массе, % не более 5,0 не более 3,0 не более 2,0 не более 2,0 не более 2,0
Водопоглощение по объему, за 24 ч, % не более 4,0 не более 3,0 не более 1,0 не более 2,0 не более 2,0
Время самостоятельного горения, сек не более 4 не более 4 не более 4 не более 4 не более 4

Области применения пенопласта:

Сферы применения пенопласта пенополистирола весьма многочисленны. Вследствие уникальных свойств тепло- и звукоизоляции пенопласт пенополистирол используется во всех видах работ, как наружних , так и внутренних. Пенопласт пенополистирол серийно производится на множестве заводов России и всего мира, в основном в виде листов разной толщины и габаритных размеров , в виде гранул – газонаполненных шариков и скорлуп для теплоизоляции трубопроводов.

В самом распространённом виде – листы – пенопласт пенополистирол используют в жилищном и промышленно-гражданском, дачном строительстве для утепления стен, фасадов, для устройства стяжек и не нагружаемого пола, фундаментов, на устройство нагружаемых и не нагружаемых кровель, для утепления бытовок, балконов и прочее.

Из пенопласта пенополистирола производятся нестандартные изделия различной формы методом контурной резки, например это производство объёмных фигур( элементы декора, лепнина, декоративная плитка для потолка, плинтусы самого разного профиля, скульптуры, декорации в театре и прочее.

Пенопласт пенополистирол используют для изготовления поплавков, ёлочных игрушек, пчелиных ульев, спасательных кругов и спасательных жилетов, это отличная упаковка для транспортировки бытовой техники, телевизоров, компьютерных мониторов, офисной мебели, приборов, высокотехнологичного оборудования, бьющейся посуды. Также областями применения является изготовление одноразовой посуды, подложки для продуктов. Для повышения плавучести кораблей их отсеки часто заполняют пенопластом.

Очень удобно применять пенопластовые гранулы, особенно там, где требуется утеплить пространство сложной формы, там где серийные изделия – листы просто неспособны органично и плотно заполнить всё требуемое пространство. Туда, методом засыпки под действием земного тяготения гранулы равномерно заполняют все засыпаемые ниши. Или методом задувки под давлением. Преимущество метода в том, что нагнетание воздуха позволит гранулам проникнуть туда, куда простая засыпка им не позволит проникнуть.

Гранулы применяются для изготовления мебели(например кресло-мешок), подушек, игрушек, в основном мягкой игрушки, упаковочных коробок, для ловли рыбы на «шарик», как основы для водоочистки в фильтрах, для устройства стяжек пола, заливных кровель, для теплоизоляции стен, изготовления полистиролбетонных блоков, при устройстве ограждающих конструкций, изготовлении растворов и строительных смесей, наполнения для понтонов и даже для подъёма затонувших кораблей.

Свойства пены

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

Пена — это пена — это пена, верно?

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.

Пены с закрытыми порами и пены с открытыми порами

Вот еще кое-что, что нужно учесть …

Пена с закрытыми порами:

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 защищают при следующем ударе.

Пена с открытыми ячейками: Пены с открытыми ячейками

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.

Итак, какой из них подходит для вашего приложения?

У каждого типа пенопласта есть свои преимущества и недостатки, которые следует учитывать при принятии решения, какой из них использовать. Пенопласт с закрытыми ячейками может быть очень легким, так как их 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, позволяя 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:

Свойства пены Открытая ячейка Закрытая ячейка Обмер недвижимости
Отклонение силы сжатия (CFD) Мягкость / податливость
Сопротивление сжатия Срок службы недвижимости
Антимикробное средство * Интегральное покрытие
Воздухопроницаемость МВТР-Да / Нет
Водопоглощение % Поглощение через некоторое время
Мойка Циклы при настройке
Формовка
Гибкость

* 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 пористых средах обычно имеют пузырьки, размер которых равен или больше размера пор. 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, достаточно 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 являются относительно дорогими.
  • 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 незначительные 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 при повышенной пластовой температуре 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 во многом 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

Несколько свойств, важных 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 нефтяных 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 пузырьков газа по размерам 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 происходит заводнение 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 закачиваемой нефтью, с нефтенасыщенностью ниже в вертикальный интервал коллектора.Выборочный контроль подвижности с помощью пен с низкой плотностью в верхней части коллектора заставит больше вытесняющего текучего газа контактировать с нефтенасыщенными секциями в нижней части коллектора.

Низкая плотность пены, используемой во время газоблокирующей обработки, будет иметь тенденцию приводить 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 ее 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 впрыска 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 попадать в водный пенообразующий раствор и образовывать пену на месте.

Тем не менее, есть две существенные 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 чередования 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 намного 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. ↑ Маннхард, 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 пористых средах обычно имеют пузырьки, размер которых равен или больше размера пор. 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, достаточно 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 являются относительно дорогими.
  • 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 незначительные 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 при повышенной пластовой температуре 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 во многом 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

Несколько свойств, важных 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 нефтяных 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 пузырьков газа по размерам 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 происходит заводнение 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 закачиваемой нефтью, с нефтенасыщенностью ниже в вертикальный интервал коллектора.Выборочный контроль подвижности с помощью пен с низкой плотностью в верхней части коллектора заставит больше вытесняющего текучего газа контактировать с нефтенасыщенными секциями в нижней части коллектора.

Низкая плотность пены, используемой во время газоблокирующей обработки, будет иметь тенденцию приводить 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 ее 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 впрыска 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 попадать в водный пенообразующий раствор и образовывать пену на месте.

Тем не менее, есть две существенные 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 чередования 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 намного 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. ↑ Маннхард, 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 пористых средах обычно имеют пузырьки, размер которых равен или больше размера пор. 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, достаточно 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 являются относительно дорогими.
  • 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 незначительные 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 при повышенной пластовой температуре 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 во многом 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

Несколько свойств, важных 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 нефтяных 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 пузырьков газа по размерам 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 происходит заводнение 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 закачиваемой нефтью, с нефтенасыщенностью ниже в вертикальный интервал коллектора.Выборочный контроль подвижности с помощью пен с низкой плотностью в верхней части коллектора заставит больше вытесняющего текучего газа контактировать с нефтенасыщенными секциями в нижней части коллектора.

Низкая плотность пены, используемой во время газоблокирующей обработки, будет иметь тенденцию приводить 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 ее 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 впрыска 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 попадать в водный пенообразующий раствор и образовывать пену на месте.

Тем не менее, есть две существенные 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 чередования 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 намного 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. ↑ Маннхард, 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

Описание:

Dry Fast Foam очень хорошо подходит для наружного применения.Он не впитывает воду, не образует плесени, гниения или грибка. Он очень эластичный и плавучий, имеет структуру с открытыми ячейками. Dry Fast Foam используется для фильтрации или набивки, подверженных воздействию большого количества жидкости.

Технические характеристики:

Качество: Отлично
Вес: 2,15 фунта на куб. Фут
Структура ячейки: Открыть
Долговечность: Прибл.8 лет
Цвет: Бежевый
ТЕСТ МИН МАКС ЕДИНИЦ
Размер пор (визуально): 15 30
Плотность: 1,75 2,15 фунт / фут³
Растяжение: 8 фунтов на кв. Дюйм
Удлинение: 100 %
Разрыв: 2.0 фунтов / дюйм
IFD 25% R: 30 35 фунтов
Комплект сжатия 50%: 15 %
https://foamonline.com/wp-content/uploads/2020/01/Fry-Fast-Foam.jpg 467 700 ПенаОнлайн /wp-content/uploads/2020/01/foamonline-logo-300×34.png FoamOnline2020-01-08 05: 23: 562020-10-15 13: 07: 39Dry Fast Foam

Описание:

Пена с закрытыми порами

не впитывает воду, не поддается биологическому разложению, плавает, обладает высокой прочностью на разрыв и непроницаема для нефти.Closed Cell Foam используется в ковриках для упражнений, ударном аэробном оборудовании и облицовке боксов механика. Это хороший теплоизолятор (чехлы на джакузи).

Технические характеристики:

Качество: Отлично
Вес: 2,0 фунта на куб. Фут
Диапазон плотности, PCF:
(ASTM D1667)
1,5 — 2,5
Структура ячейки: Закрыт
Долговечность: Прибл.15 лет
Цвет: Черный
Прочность на сжатие, psi:
(ASTM D1056)
при прогибе 25%
при прогибе 50%
5–8
14–18
Компрессионный комплект:
% от исходной толщины
(ASTM D395)
20% макс.
Предел прочности при растяжении, psi:
(ASTM D1564)
30–50
Относительное удлинение,% до разрыва:
(ASTM D1564)
130–180
Сопротивление раздиру, фунт / дюйм:
(ADTM D624)
7–13
Водопоглощение, фунт / фут²
поверхности среза, макс .:
(Mil P-40619)
0.07
Плавучесть, фунт на куб. Фут:
(Mil P-40619) (USCG)
55
Диапазон температур F: -110 до +225
https://foamonline.com/wp-content/uploads/2020/01/Closed-Cell-Foam.jpg 467 700 ПенаОнлайн /wp-content/uploads/2020/01/foamonline-logo-300×34.png FoamOnline2020-01-08 05: 23: 212020-10-15 13: 09: 09Пена с закрытыми ячейками

Описание:

Пена с эффектом памяти

, также известная как вязкоупругая пена, представляет собой высококачественную пену, которая соответствует форме вашего тела.Пена с эффектом памяти была разработана для сидения космических челноков и в настоящее время используется для изготовления матрасов и терапевтических применений.

Технические характеристики:

Качество: Отлично
Вес: 3,0 фунта на куб. Фут
Плотность: 3,0 фунта на куб. Фут
Структура ячейки: Открыть
Долговечность: Прибл. 10 лет
Цвет: Белый / желтый
25% IFD: 12.0 ± 3,0 фунта
Рейтинг воспламеняемости: Cal 117 Pass
FAR 25.853 (B) Pass
https://foamonline.com/wp-content/uploads/2020/01/Memory-Foam.jpg 467 700 ПенаОнлайн /wp-content/uploads/2020/01/foamonline-logo-300×34.png ПенаOnline2020-01-08 05: 22: 122021-10-19 10: 48: 23Пена с памятью

Описание:

Rebond Foam используется для набивки ковров, весового оборудования, сидений мотоциклов и других покрытых покрытий.Rebond Foam очень эластичен и выдерживает высокие удары и нагрузки.

Технические характеристики:

Качество: Отлично
Вес: 5,0 фунтов на куб. Фут
Плотность фунт на куб. Фут .: 5,0
Структура ячейки: Открыть
Долговечность: Прибл. 12 лет
Цвет: Белый
Фактор провисания: Менее 1.8
Предел прочности при растяжении, фунт / кв. ин .: 10,0
Устойчивость%: больше 75%
Комплект для сжатия,
90%, 22 часа, 158 ° F:
Менее 10%
https://foamonline.com/wp-content/uploads/2020/01/Polyurethane-Foam.jpg 467 700 ПенаОнлайн / wp-content / uploads / 2020/01 / foamonline-logo-300×34.PNG FoamOnline2020-01-08 05: 21: 062020-10-15 13: 08: 27Rebond Foam

Описание:

Charcoal Foam используется в основном в таких чехлах, как компьютер, фотоаппарат и пистолет. Угольная пена также используется для упаковки и транспортировки, акустического гашения и звукоизоляции.

Технические характеристики:

Качество: Средний
Вес: 1,8 фунта на куб. Фут.
Плотность фунт на куб. Фут .: 1,75 — 1,85
Структура ячейки: Открыть
Долговечность: Прибл. 6 лет
Цвет: Уголь
Отклонение усилия вдавливания, 25%: 85–95
Количество ячеек на линейный дюйм: 38 ± 5
Удлинение%: 207%
Прочность на разрыв, фунт / дюйм.: 220
Кликабельно: Есть
Отскок мяча%: 27 ± 6
Рейтинг воспламеняемости: Соответствует спецификациям воспламеняемости для Cal. Т. 117, FMVSS 302 и NFPA 260, 1989 г.
https://foamonline.com/wp-content/uploads/2020/01/Charcoal-Foam.jpg 467 700 ПенаОнлайн / wp-content / uploads / 2020/01 / foamonline-logo-300×34.PNG FoamOnline2020-01-08 05: 20: 322020-10-15 13: 08: 56 Угольная пена

Описание:

Latex Rubber Foam — это первый тип вспененного материала на рынке, который не вызывает аллергии и отличается длительным сроком службы. Он используется в продуктах высшего класса, включая матрасы, подушки и подушки.

Технические характеристики:

Качество: Отлично
Вес: 5.6 фунтов на куб. Фут
Диапазоны плотности: 3 фунт / фут³ — 15 фунт / фут³
Структура ячейки: Открыть
Долговечность: Прибл. 15 лет
Цвет: Белый / желтый
Классификация воспламеняемости: Рейтинг HMIS = 1, температура вспышки выше 400 ° F
Средства пожаротушения: Водяной поток, брызги или туман.Сухие химикаты или пена.
Опасность возгорания: При воспламенении этот продукт будет гореть и потреблять кислород. Этот продукт может выделять раздражающие и токсичные побочные продукты во время горения. При тушении пожара латексной пены необходимо надевать автономный дыхательный аппарат.

Основная проблема латексной пены для здоровья — это вдыхание паров, которые могут образоваться во время горения.

Примечание: Изделия из вспененного латекса из натуральной и / или синтетической пены могут содержать каучуки, синтетические каучуки и отвердители для каучуков.
https://foamonline.com/wp-content/uploads/2020/01/Latex-Foam.jpg 467 700 ПенаОнлайн /wp-content/uploads/2020/01/foamonline-logo-300×34.png FoamOnline2020-01-08 05: 19: 022020-10-15 13: 10: 47Пенопласт из латексной резины

Описание:

Пена

High Resilience Foam используется в большинстве видов дорогой мебели, включая яхтенную и водную.Из пеноматериала High Resilience Foam получается отличный матрас, так как он очень плавучий и эластичный.

Технические характеристики:

Качество: Отлично
Вес: 3,0 фунта на куб. Фут
Плотность фунт на куб. фут .: Минимум 2,50
Структура ячейки: Открыть
Долговечность: Прибл. 12 лет
Цвет: 110 желтый
ILD / 50 кв.дюйм @ 25% (4 дюйма): 35% макс.
Фактор поддержки: 2,5
Потеря гистерезиса при 25%: 35% макс.
Прочность на разрыв, фунт / линейный дюйм: 1,50 PLI мин.
Предел прочности при растяжении, фунт / кв. ин .: 12,0 фунт / кв. Дюйм мин.
Удлинение%: 150% мин.
Устойчивость%: 50% мин.
Компрессионный комплект,
90%, 22 ч., 158 ° F:
Менее 10%
Рейтинг воспламеняемости: Соответствует спецификациям воспламеняемости для Cal. Т. 117, FMVSS 302 и NFPA 260, 1989 г.
https://foamonline.com/wp-content/uploads/2020/01/High-Resilience-Foam.jpg 467 700 ПенаОнлайн /wp-content/uploads/2020/01/foamonline-logo-300×34.png FoamOnline2020-01-08 05: 18: 242020-10-15 13: 11: 01 Пена высокой упругости

Описание:

Пена

Lux Foam, также известная как пена Evlon, очень плавучая и долговечная.Lux Foam — это «хорошая» пена, обычно используемая для сидений и матрасов в высококлассной мебели.

Технические характеристики:

Качество: Очень хорошо
Вес: 2,2 фунта на куб. Фут
Плотность фунт на куб. Фут .: 2,10 — 2,20
Структура ячейки: Открыть
Долговечность: Прибл. 6 лет
Цвет: желтый, синий
Отклонение усилия вдавливания, 25%: 41–47
Предел прочности при растяжении, фунт / кв.ин .: 17,19
Удлинение%: 207%
Прочность на разрыв, фунт / дюйм: 220
Отскок мяча%: 45 + 5
Кликабельно: Есть
Компрессионный комплект, 22 ч.
@ 158 ° F, максимум 50%:
2,45
Рейтинг воспламеняемости: Соответствует спецификациям воспламеняемости для Cal. Т. 117, FMVSS 302 и NFPA 260, 1989 г.
https://foamonline.com/wp-content/uploads/2020/01/Lux-Foam.jpg 467 700 ПенаОнлайн /wp-content/uploads/2020/01/foamonline-logo-300×34.png FoamOnline2020-01-08 05: 16: 422020-10-15 13: 15: 12Lux Foam

Описание:

Пена высокой плотности — это пена среднего качества промышленного класса. Он продается в основном для матрасов, диванов среднего качества, подушек для стульев, эркеров, лодок и кемпинговых подушек.Пена высокой плотности — это наиболее часто используемый тип пенопласта в мебельной промышленности.

Технические характеристики:

Качество: Средний
Вес: 1,9 фунта на куб. Фут
Плотность фунт на куб. Фут .: Минимум 1,70
Структура ячейки: Открыть
Долговечность: Прибл. 4 года
Цвет 304 Светло-коричневый
ILD / 50 кв.дюйм @ 25% (4 дюйма): 52–58
Фактор провисания: Более 2,0
Расход воздуха куб. фут / мин .: Макс 4,0
Прочность на разрыв, фунт / линейный дюйм: Более 2,0
Предел прочности при растяжении, фунт / кв. ин .: 10,0 — 15,0
Удлинение%: 125–175
Устойчивость%: Больше 30
Компрессионный комплект,
90%, 22 ч., 158 ° F:
Менее 10%
Рейтинг воспламеняемости: Соответствует спецификациям воспламеняемости для Cal. Т. 117, FMVSS 302 и NFPA 260, 1989 г.
https://foamonline.com/wp-content/uploads/2020/01/High-Density-Foam.jpg 467 700 ПенаОнлайн /wp-content/uploads/2020/01/foamonline-logo-300×34.png FoamOnline2020-01-08 05: 15: 532021-05-14 12: 01: 47 Пена высокой плотности

Описание:

Пенополиуретан

используется для наполнения, упаковки, транспортировки, наматрасников, собачьих лежаков и костюмов.У толстых кусков через короткое время появятся области «тонкости». Пенополиуретан — это пенополиуритан самого низкого качества, который часто не возвращается к своей первоначальной форме со временем.

Технические характеристики:

Качество: Очень низкий
Вес: 1,2 фунта на куб. Фут
Плотность фунт на куб. Фут .: 1,2
Структура ячейки: Открыть
Долговечность: Прибл.2 года.
Цвет: Белый / Бежевый
ILD / 50 кв. Дюймов @ 25% (4 дюйма): 33
Предел прочности при растяжении, фунт / кв. ин .: 5,0 — 7,5
Устойчивость%: Низкий
Комплект для сжатия,
75%, 22 часа, 158 ° F:
Менее 10%
Рейтинг воспламеняемости: Соответствует спецификациям воспламеняемости для Cal. Т. 117, FMVSS 302 и NFPA 260, 1989 г.
https://foamonline.com/wp-content/uploads/2020/01/Polyurethane-Foam.jpg 467 700 ПенаОнлайн /wp-content/uploads/2020/01/foamonline-logo-300×34.png ПенаOnline2020-01-08 05: 14: 002020-10-15 13: 12: 45Полиуретановая пена Пеноматериал

— обзор

2.1 Механические и динамические характеристики ячеистого материала

Пеноматериалы обычно отличаются высоким отношением прочности к весу, а также превосходными звуко- и теплоизоляционными свойствами по сравнению с другими инженерными материалами.Пены можно разделить на три основных типа, включая двухмерные (2D) соты, трехмерные (3D) с конфигурацией открытых ячеек и трехмерные с конфигурацией закрытых ячеек, как показано на рис. 1. Ячейки в пенопластах с открытыми порами соединены между собой. подпорками, и стенки ячеек разрушаются, поскольку такая жидкость может проходить через ячейки. С другой стороны, ячейки пенопласта с закрытыми ячейками полностью закрыты стенками ячеек, так что поток жидкости затруднен [19]. Конфигурация с закрытыми ячейками обычно сильнее, чем конфигурация с открытыми ячейками.

Рис. 1. Ячеистая структура пеноматериала (а) закрытые ячейки- (б) открытые ячейки- (в) соты.

Воспроизведено из Hitti, K., 2011. Прямое численное моделирование сложных репрезентативных элементов объема (RVE): создание, разрешение и гомогенизация.

Механический отклик вспененного материала зависит от микроструктуры ячеек, включая размер ячеек и топологию ячеек, свойства объемного материала и относительную плотность вспененного материала [20]. Относительная плотность вспененного материала (ρ *) определяется формулой.(1):

(1) ρ * = ρρB

, где ρ B и ρ — плотности объемного материала, связанного со стенкой ячеек и пеной соответственно. Как правило, пеноматериал с большей относительной плотностью показывает большую механическую прочность, и это можно отнести к большему объему материала внутри пенопласта [21].

Влияние микроструктуры ячеек на поведение вспененных материалов связано с тем, что механизм деформации вспененного материала на уровне ячеек определяется изгибом и растяжением стенки ячеек с последующим короблением и разрывом на стадии после выхода пласта [22] .На прочность на изгиб стенки ячеек влияет размер ячейки, при этом меньший размер ячейки показывает более высокую прочность из-за увеличения прочности краев ячейки [23]. Поскольку на механическое поведение ячеистых материалов влияет микроструктура ячеек, морфологические дефекты микроструктуры ячеек, такие как неоднородная толщина стенок ячеек, вариации размеров ячеек, сломанные стенки ячеек, смещения стенок ячеек и недостающие ячейки, имеют значительное влияние. о механическом поведении металлических пен [24].

Пеноматериалы обычно не используются там, где преобладают растяжение и сдвиг. Однако они обычно используются там, где ожидаются сжимающие нагрузки. Наиболее привлекательной особенностью пен является способность подвергаться большой деформации при сохранении низкого постоянного уровня напряжения перед областью уплотнения [22]. Типичная реакция сжатия-деформации вспененного материала, как показано на рис.2, состоит из упругой области, области плато, где напряжение увеличивается медленно, когда ячейки пластически деформируются, и области уплотнения, где нагрузка быстро увеличивается по мере увеличения края ячеек постепенно соприкасаются друг с другом, и материал приобретает объемные свойства.

Рис. 2. Типичная кривая напряжения-деформации сжатия для пеноматериалов.

Наиболее распространенными механическими свойствами пеноматериалов являются напряжение плато (σ P ), модуль упругости (E), предел текучести и деформация уплотнения.

Напряжение плато (σ P ) является функцией относительной плотности пены и определяется уравнением. (2):

(2) σP = C (ρ *) m

, где коэффициенты C и m — параметры материала.

Модуль упругости (E) может быть получен как наклон участка начальной нагрузки кривой, показанной на рис.2. Деформация уплотнения (ε D ) — это деформация, при которой пена полностью раздавливается и наблюдается резкое увеличение наклона кривой зависимости напряжения от деформации. Предел текучести (σ Y ) вспененного материала может быть получен с помощью следующего уравнения. (3) разработан Reyes et al. [25].

(3) σY = σP + γεεD + α2ln [11– (εεD) β]

Где γ, α 2 , ε D , β — параметры материала, а ε — эквивалентная деформация.

Среди видов пен, металлические и полимерные вспененные материалы были предметом многочисленных исследований на ударопрочность.Металлические пены могут быть получены из различных основных металлов, таких как алюминий (Al), магний (Mg), медь (Cu) и титан (Ti). По сравнению с другими металлическими пенами, алюминий был наиболее изученным типом из-за его превосходных характеристик и низкой относительной плотности, которая могла достигать всего 3% от объема материала.

Полимерные (неметаллические) пены низкой плотности широко применялись для обеспечения ударопрочности в автомобильной промышленности из-за их превосходной способности поглощать энергию.Они используются в качестве наполнителя в бамперах и в качестве усиления в балках крыши и дверей для усиления слабых участков конструкции автомобиля и улучшения их реакции на ударные нагрузки [26]. Основное преимущество полимерной пены состоит в том, что характеристики поглощения энергии не зависят от направления нагрузки и, таким образом, она способна очень эффективно поглощать наклонную ударную нагрузку.

Что касается динамического поведения пеноматериалов, динамический отклик ячеистого материала отличается от его квазистатического аналога из-за эффекта скорости деформации [27].Чувствительность клеточного материала к скорости деформации увеличивается с увеличением относительной плотности клеточного материала [28]. Макроскопическая чувствительность ячеистого материала к скорости деформации может быть связана со многими источниками, включая чувствительность к скорости деформации основного материала [29], инерционные эффекты отдельных стенок ячеек [30], влияние давления захваченного воздуха. в сотах [31] и ударно-волновые эффекты, вызывающие динамическую локализацию дробления [30,32,33].

Пеноматериалы — полиэтилен, сшитый, полиуретан

Пена: полиэтилен, полиуретан


и специальные материалы

Являясь одним из крупнейших производителей пенопласта в Северной Америке, UFP Technologies имеет доступ к материалам от ведущих поставщиков со всего мира.Мы действуем как продолжение ваших собственных исследовательских, инженерных и производственных групп, сотрудничая с вами, чтобы определить лучшие материалы для вашего приложения.

Выбор подходящего вспененного материала для упаковки или компонентов продукта может оказаться очень сложной задачей. Мало того, что разные пены имеют разную структуру ячеек и характеристики, пены из одного и того же семейства материалов также могут изготавливаться с совершенно разными характеристиками плотности и твердости, которые сильно влияют на их характеристики.Мы будем работать с вами, чтобы определить характеристики, необходимые для успеха вашего компонента, упаковки или продукта.

UFP Technologies имеет доступ к целому ряду пенополиэтилена, пенополиэтилена с поперечными связями, пенополиуретана, пенополиуретана с сетчатой ​​структурой и специальных пен:


Полиэтилен

Полиэтиленовый пенопласт — от упаковки хрупкой электроники до обеспечения комфорта и поддержки спортивных товаров — обладает прочностью, легкостью и характеристиками с закрытыми ячейками, которые вам нужны.Он сочетает в себе отличные демпфирующие и изоляционные свойства с высокой устойчивостью к химическим веществам и влаге. Поскольку сшитый полиэтилен добавляет способность защищать поверхности класса «А», его часто используют при упаковке медицинских устройств и оборудования.


Полиуретан

Это популярное семейство пен идеально подходит для широкого спектра применений, от доставки жидкости в медицинское устройство до фильтрации воздуха в газонокосилке и управления звуком в автомобилях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *