CN106267910A - 一种消泡剂及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

一种消泡剂，所述消泡剂包括5～10重量％的有机硅氧烷，5～10重量％的脂肪醇和/或脂肪酸酯，0.2～2重量％的增稠剂，1～5重量％的乳化剂，0.1～0.5重量％的杀菌剂，5～10重量％的防冻剂和余量的水。本申请的消泡剂能够有效地消除固井工作液配制过程中所产生的气泡，并且对固井工作液的其他性能无不良影响。

Description

一种消泡剂及其制备方法和用途

技术领域

本申请涉及但不限于一种消泡剂及其制备方法和用途。

背景技术

固井是将水泥浆注入地下并使之凝固的过程，其主要作用是支撑套管、封隔地层，是油气田开发的重要技术环节。固井工作液包括冲洗液、隔离液、水泥浆等。这些工作液在配制过程中，因受到外加剂的成分、水的矿化度、搅拌速度及注水泥设备等多方面因素的影响，会产生大量的气泡。当夹裹有气泡的工作液泵入地下之后，受到静液柱压力的影响，气泡被大大压缩，工作液密度上升，易造成地层压漏。且含有气泡的工作液，其流变特性等性能均受到显著影响。所以，在固井工作液中需要加入一定量的消泡剂以消除气泡，保证工作液的密度及其他性能不受影响。

目前，国内消泡剂的种类包括矿物油类、醇类、酯类、有机硅类和聚醚改性类等。每类产品均有其特定的适用范围和优缺点。如矿物油类及醇类消泡剂适合于在液体剪切力较小，固井工作液发泡能力较温和的条件下使用，但对致密型泡沫的消除能力较差。有机硅类消泡剂用量最大，但分散性较差。聚醚类消泡剂的消泡抑泡性能良好，但价格较高，在油田固井行业的使用受到成本限制。另外，固井工作液中外加剂的种类复杂多样，如PVA类降失水剂、胶乳等等均具有较强的起泡性，单一的消泡剂品种往往无法满足各种类型固井工作液的消泡要求。

因此，需研制一种适用于各种固井工作液并且消泡效果显著、成本低廉的高效消泡剂。

发明内容

本申请提供了一种消泡剂。

本申请提供的消泡剂，包括以下重量百分比的各组分：

在一些实施方式中，所述消泡剂可以包括以下重量百分比的各组分：

在一些实施方式中，所述有机硅氧烷可以选自由聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷和聚醚改性聚二甲基硅氧烷组成的组。

在一些实施方式中，所述脂肪醇可以选自由碳数为12～18的一元醇和多元醇组成的组，所述脂肪酸酯选自由碳数为12～18的脂肪酸酯组成的组。

在一些实施方式中，所述增稠剂可以选自由气相白炭黑、硅藻土、海藻酸钠、有机膨润土、甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚丙烯酸和聚丙烯酸酯组成的组。

在一些实施方式中，所述乳化剂可以选自由壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、吐温(Tween)系列乳化剂和斯盘(Span)系列乳化剂组成的组。

在一些实施方式中，所述杀菌剂可以选自由异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵和十四烷基二甲基苄基氯化铵组成的组。

在一些实施方式中，所述防冻剂可以选自由甲醇、乙醇、乙二醇和丙三醇组成的组。

本申请还提供了一种制备上述消泡剂的方法。

本申请提供的制备上述消泡剂的方法，包括：

按重量百分比称量各组分；

将增稠剂加入水中，搅拌混合均匀后，熟化24小时；

加入乳化剂，匀速搅拌均匀；

加入有机硅氧烷、脂肪醇和/或脂肪酸酯、杀菌剂和防冻剂，匀速搅拌均匀；

以3000～4000rpm的速度剪切，制得消泡剂成品。

本申请又提供了一种上述消泡剂用于固井工作液中的用途。

本申请的消泡剂适用于各种类型的固井工作液，如高效冲洗液、隔离液、AMPS水泥浆体系、PVA水泥浆体系、搬土水泥浆体系等；能够有效地消除固井工作液配制过程中所产生的气泡，且成本低廉；具有优异的化学相容性；同时对固井工作液的其他性能(如水泥浆体系的抗压强度、稠化时间等)无不良影响。

附图说明

图1为在水泥浆混合水中不添加物质和分别添加实施例1的消泡剂、单独的聚醚改性聚二甲基硅氧烷、单独的辛醇的消泡效果对比图。

具体实施方式

下面通过实施例来描述本申请的实施方式，本领域的技术人员应当认识到，这些具体的实施例仅表明为了达到本申请的目的而选择的实施技术方案，并不是对技术方案的限制。根据本申请的教导，结合现有技术对本申请技术方案的改进是显然的，均属于本申请保护的范围。

以下实施例中所使用的原料和试剂，如无特别说明，均为普通市售产品。

实施例1

一边搅拌一边缓慢将0.2g聚丙烯酸酯加入72.7g水中，搅拌混合均匀后，熟化24小时；

加入2g壬基酚聚氧乙烯醚，匀速搅拌均匀；

加入10g聚醚改性聚二甲基硅氧烷、10g辛醇、0.1g苯并异噻唑啉酮和5g乙二醇，匀速搅拌均匀；

以4000rpm的速度剪切，制得消泡剂成品。

实施例2

一边搅拌一边缓慢将0.2g气相白炭黑加入77.65g水中，搅拌混合均匀后，熟化24小时；

加入2.05g壬基酚聚氧乙烯醚，匀速搅拌均匀；

加入10g聚二甲基硅氧烷、5g十二醇、0.1g异噻唑啉酮和5g丙三醇，匀速搅拌均匀；

以3500rpm的速度剪切，制得消泡剂成品。

性能测试

1、将实施例1和2的消泡剂分别加入到固井工作液中，考察它们对固井工作液性能的影响，固井工作液配方及加入以上物质后的性能请见表1和表2：

表1

注：SD’G为G级油井水泥，山东产；SW为海水。

从表1的数据可知，加入实施例1的消泡剂，对固井工作液的失水性能、稠化时间、抗压强度均无不良影响。

表2

注：SD’G为G级油井水泥，山东产；FW为淡水。

从表2的数据可知，加入实施例2的消泡剂，对固井液的失水性能、稠化时间、抗压强度均无不良影响。

结合表1和表2的数据可知，本申请实施例的消泡剂可用于多种类型的固井工作液。

2、(1)测定实施例1和2的消泡剂的消泡率D，测定方法如下：

按油井水泥标准GB/T 19139配制水泥浆。

1)配制不加消泡剂的水泥浆，测定密度三次，记录并计算平均值。

2)配制加消泡剂的水泥浆，测定密度三次，记录并计算平均值。

$D=\frac{{\mathrm{\ρ}}_0({\mathrm{\ρ}}_2-{\mathrm{\ρ}}_1)}{{\mathrm{\ρ}}_2({\mathrm{\ρ}}_0-{\mathrm{\ρ}}_1)}\×100$

式中：

D——消泡率，％；

ρ₀——水泥浆设计密度，单位为克每立方厘米(g/cm³)；

ρ₁——水泥浆消泡前实测密度，单位为克每立方厘米(g/cm³)；

ρ₂——水泥浆消泡后实测密度，单位为克每立方厘米(g/cm³)。

通过计算得到，实施例1的消泡剂的消泡率D为94.2％，实施例2的消泡剂的消泡率D为98.6％，显示出实施例1和2的消泡剂具有良好的消泡效果。

(2)将实施例1的消泡剂、单独的聚醚改性聚二甲基硅氧烷和单独的辛醇分别加入到水泥浆混合水中，对比它们的消泡效果，实验结果请见图1。

图1从左到右依次为空白的水泥浆混合水、加入了实施例1的消泡剂的水泥浆混合水、加入了单独的聚醚改性聚二甲基硅氧烷的水泥浆混合水和加入了单独的辛醇的水泥浆混合水。

从图1可知，单独的聚醚改性聚二甲基硅氧烷或辛醇虽然具有一定的消泡效果，但是均不能完全消除泡沫，而实施例1的消泡剂则可以完全消除泡沫。这说明实施例1的消泡剂并非是聚醚改性聚二甲基硅氧烷和辛醇的简单混合，消泡剂的各组分间存在协同作用。

所述仅为本申请的优选实施例，并非对本申请作出任何形式上和实质上的限制。本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，当可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更改、修饰与演变的等同变化均为本申请的等效实施例；同时，凡依据本申请的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更改、修饰与演变等均在本申请的由权利要求界定的范围内。

Claims (10)

1.一种消泡剂，所述消泡剂包括以下重量百分比的各组分：

2.根据权利要求1所述的消泡剂，其中，所述消泡剂包括以下重量百分比的各组分：

3.根据权利要求1或2所述的消泡剂，其中，所述有机硅氧烷选自由聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷和聚醚改性聚二甲基硅氧烷组成的组。

4.根据权利要求1或2所述的消泡剂，其中，所述脂肪醇选自由碳数为12～18的一元醇和多元醇组成的组，所述脂肪酸酯选自由碳数为12～18的脂肪酸酯组成的组。

5.根据权利要求1或2所述的消泡剂，其中，所述增稠剂选自由气相白炭黑、硅藻土、海藻酸钠、有机膨润土、甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚丙烯酸和聚丙烯酸酯组成的组。

6.根据权利要求1或2所述的消泡剂，其中，所述乳化剂选自由壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、吐温系列乳化剂和斯盘系列乳化剂组成的组。

7.根据权利要求1或2所述的消泡剂，其中，所述杀菌剂选自由异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵和十四烷基二甲基苄基氯化铵组成的组。

8.根据权利要求1或2所述的消泡剂，其中，所述防冻剂选自由甲醇、乙醇、乙二醇和丙三醇组成的组。

9.一种制备根据权利要求1-8中任一项所述的消泡剂的方法，所述方法包括：

按重量百分比称量各组分；

将增稠剂加入水中，搅拌混合均匀后，熟化24小时；

加入乳化剂，匀速搅拌均匀；

加入有机硅氧烷、脂肪醇和/或脂肪酸酯、杀菌剂和防冻剂，匀速搅拌均匀；

以3000～4000rpm的速度剪切，制得消泡剂成品。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的消泡剂或根据权利要求9所述的方法制备的消泡剂用于固井工作液中的用途。