[发明专利]一种硅醚复合消泡剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种硅醚复合消泡剂及其制备方法和应用，属于油田化工技术领域。按照质量百分比，所述复合消泡剂包含：15％‑25％聚硅氧烷、15％‑25％聚醚、2％‑5％疏水白炭黑、2％‑5％复合乳化剂、1％‑2％稳定剂，余量为水。制备方法为：向反应釜中投加聚二甲基硅氧烷和聚醚，升温至170‑200℃，持续搅拌1‑2小时；加入疏水白炭黑，搅拌使物料均化；再加入复合乳化剂、稳定剂和水，降温至60‑80℃，恒温搅拌反应，即得。所述复合消泡剂用于含有外加剂的固井水泥浆搅拌过程中的消泡和抑泡。本发明的复合消泡剂消泡、抑泡能力强，可用于各种水泥浆体系，与常见外加剂配伍性好且安全环保。

技术领域

本发明涉及油田化工技术领域，特别涉及一种硅醚复合消泡剂及其制备方法和应用。

背景技术

泡沫是有大量气泡分散于液体中的一种分散体系,其分散相为气体,连续相为液体。由于气泡的相对密度小于液体的,液体中的气泡会上升到液面,形成了以少量液体构成的液膜隔开的气泡聚集物,亦即泡沫。溶液体系中加有表面活性剂时，在气泡表面吸附着定向排列的一层表面活性剂分子,当其达到一定浓度时,气泡壁就形成了一层坚固的薄膜，这样气泡就不易合并。消泡剂就是要破坏和抑制此薄膜的形成。

在油气井固井施工作业过程中,加有外加剂的油井水泥浆经常出现密度降低的现象。水泥浆产生气泡是较复杂的物理化学变化，与外加剂的成分、水的矿化度、水泥的气化及注水泥设备等多方面因素有关。如水泥浆中含有木质素磺酸盐外加剂、聚乙烯醇，水中Cl^-和Mg²⁺等浓度过高都会诱发水泥浆产生气泡。在连续施工条件下,如不能快速消泡，将会使水泥浆实测密度明显小于真实值，导致水泥石强度和胶结强度降低，声幅测井曲线偏高，从而影响固井质量；另外会导致油井水泥与配浆水的比例改变，同时也影响了水泥浆中各种外加剂的有效含量，导致其流变性能、失水量、稠化时间等参数与设计产生偏差，严重时直接导致固井施工失败。因此，一种性能优良的消泡剂在固井施工中占有举足轻重的地位。

目前固井行业常用的油井水泥消泡剂按照物质组成大致可分为有机硅型、聚醚型、和非硅型。有机硅消泡剂主要成分是聚硅氧烷，具有消泡效力强、表面张力低、挥发性低、无毒、无污染、生理惰性等特点，但在水泥浆体系中抑泡性能较差。聚醚消泡剂能通过调节氧乙烯、氧丙烯的比值和摩尔质量调节其水溶性和油溶性,大大降低发泡液的表面张力,具有很好的消泡、抑泡能力，且具有耐高温、耐碱和无机盐特性，但是对胶乳水泥浆体系消泡能力较差，且会影响水泥浆体系稠化和强度发展。非硅型消泡剂包括磷酸酯、矿物油和异辛醇等有机化合物，矿物油类消泡剂消泡性能不太稳定，对某些特殊水泥浆体系消泡效果差；磷酸酯类消泡剂气味大，有一定腐蚀性和危险性；异辛醇气味大，刺激性强，使用安全性差。

综上所述，目前用于固井的油井水泥消泡剂存在许多不足，比如有的抑泡能力差；有的与外加剂配伍性差，可应用的水泥浆体系少；有的有一定危险性。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅醚复合消泡剂及其制备方法和应用，该复合消泡剂消泡、抑泡能力强，可用于各种水泥浆体系，与常见外加剂配伍性好且安全环保。

一方面，为实现上述目的，本发明提供了一种硅醚复合消泡剂，按照质量百分比，所述复合消泡剂包含：15％-25％聚硅氧烷、15％-25％聚醚、2％-5％疏水白炭黑、2％-5％复合乳化剂、1％-2％稳定剂，余量为水。

进一步地，所述聚硅氧烷为聚二甲基硅氧烷，所述聚二甲基硅氧烷粘度为0.8-1.0Pa·S。

进一步地，所述聚醚为丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚，平均分子量为1300-3000。

进一步地，所述疏水白炭黑粒径为2-3μm，比表面积为170-210m²/g。

进一步地，所述复合乳化剂为span-tween系列的乳化剂；所述复合乳化剂的HLB值为9-9.5，优选9.1。