一种油井水泥消泡剂、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种油井水泥消泡剂、制备方法及应用。消泡剂是由包括以下组分的原料制备而得：聚醚70～80份；长碳链酸0.1～1份；甲膏10～20份；消泡单体5～10份；稳定剂0.5～1.5份；所述消泡单体为磷酸三丁酯、正辛醇或异辛醇；所述稳定剂为聚丙烯醇、聚丙烯酰胺或白油。本发明专利技术的消泡剂在抑制配浆水泡沫和消除水泥浆泡沫方面性能优异，加量少而高效，不影响水泥浆性能，具有广阔的推广应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种油井水泥消泡剂、制备方法及应用
本专利技术涉及钻井
，进一步地说，是涉及一种油井水泥消泡剂、制备方法及应用。
技术介绍
为了满足固井施工的需要和改善水泥浆性能会在水中掺入1～5％左右的外加剂，包括：PVA类降失水剂、丁苯胶乳、苯丙聚合乳液、高效隔离冲洗液等，这些含有高分子聚合物和表面活性剂的溶液在配水时和混灰时产生大量的气泡；气泡的产生会能使水泥浆的密度降低20％以上；与此同时水泥浆的流动性降低，泵送困难；还会对水泥浆的稠化性能产生不利的影响；水泥浆在候凝期间，过多的气泡会增加水泥石的孔隙度，降低水泥石强度，不利于提高固井质量。消泡剂在各行各业运用广泛，国内消泡剂研究现状是在现有消泡剂的基础上进行改性和复配。主要包括：1)乳化：以聚硅氧烷为基础，通过添加高效复配乳化剂与去离子水进行乳化合成实验；2)酯化：以聚醚类为基础进行酯化反应，增加其亲油性；3)复配：使消泡剂日趋专业化。但是国内消泡剂有效成分过低，加量都比较大，而且功能比较单一，对于高温、强酸碱的条件下消泡能力受限在固井施工过程中气泡主要在现场地面配制过程中产生，当配浆水和水泥灰混合，再加上高速的离心搅拌，泡沫产生非常明显，水泥浆密度能从1.90降低到1.70g/cm3左右，过多的泡沫会溢出批混罐，给上水和注替，甚至固井施工带来不利影响，目前国内消泡剂存在着加量过大而消泡作用范围窄且消泡、抑泡能力差的问题，国外好的产品又价格昂贵，对于消泡剂的使用受制于人。因此设计合成一种新型油井水泥高效多用途消泡剂，解决石油工程固井领域水泥浆配制的过程中配浆水抑泡和水泥浆混配消泡的难题。
技术实现思路
为解决现有技术中出现的问题，本专利技术提供了一种油井水泥消泡剂、制备方法及应用。通过控制加料配比和合成工艺，研制出化学性能稳定，低碳高效多用途的油井水泥消泡剂，该消泡剂在抑制配浆水泡沫和消除水泥浆泡沫方面性能优异，加量少而高效，不影响水泥浆性能，具有广阔的推广应用前景。本专利技术的目的之一是提供一种油井水泥消泡剂。是由包括以下组分的原料制备而得：以原料总重为100重量份计，所述消泡单体为磷酸三丁酯、正辛醇或异辛醇；所述稳定剂为聚丙烯醇、聚丙烯酰胺或白油。聚醚和长碳链酸主要起抑泡作用、甲膏和消泡单体主要起消泡作用，稳定剂主要起提高消泡剂的稳定性作用。其中，优选：所述聚醚的纯度大于99％。所述长碳链酸为高级硬脂酸或者油酸。甲膏是由甲基硅油和疏水白炭黑搅拌混合加热后制得。甲基硅油粘度为500～1000厘泊，疏水白炭黑占甲基硅油的质量比0.5～0.6％。加热温度为120～130度。甲膏是按以下步骤制备的：疏水白炭黑与甲基硅油按所述用量混合搅拌加热至120～130℃，转速400～500rpm，搅拌2～3小时。具体包括：本专利技术的目的之二是提供一种油井水泥消泡剂的制备方法。所述方法包括：(1)聚醚和长碳链酸按所述用量同时加入反应釜，缓慢升温，装备冷凝回流管，温度控制在120～130℃，反应时间2～3h；(2)反应温度维持在120～130℃，加入甲膏，反应时间2～3h；(3)冷却，反应温度控制在70～80℃，加入消泡单体，反应时间1～2h，再加入稳定剂，反应时间1～2h，制得所述消泡剂。本专利技术的目的之三是提供一种油井水泥消泡剂在油井水泥浆中的应用。消泡剂的用量范围是占水泥干重的0.5～1％。本专利技术具体可采用以下技术方案：一种油井水泥高效多用途消泡剂，包括以下各组分及重量分数：以100重量份计，聚醚70～80份，长碳链酸0.1～1份，甲膏10～20份，消泡单体8～10份，稳定剂1～2。所述消泡聚合物为纯度大于99％的聚醚；所述长碳链酸为颗粒状高级硬脂酸或者液体状的油酸；甲膏：通过自制，选用的甲基硅油粘度：500厘泊，疏水白炭黑比表面积：170m2/g，疏水白炭黑占甲基硅油质量比重为0.5％，将两者混合搅拌加热至130℃，转速400～500rpm，搅拌2小时制得。本专利技术除了优异的高效消泡能力，对于其化学稳定性和低碳高效性都提出了更高的要求，其关键技术除了原料配比还包括合成工艺：聚醚(L61)和高级硬脂酸同时加入反应釜，缓慢升温，最终温度控制在130℃，反应时间2h；随即加入甲膏，反应时间2h；冷却，反应温度控制在70℃，随即加入磷酸三丁酯，反应时间1h，再加入白油增粘剂，反应时间1h，最后收料，消泡剂呈现淡黄色粘稠状。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：⑴消泡剂粘度适中，不存在粘度过大流动性差，或者粘度过低分层的情况；⑵抑泡效果明显，适用性广，加有消泡与抑泡剂的水泥浆体系密度值不低于理论值密度；⑶消泡效果明显，对于不同油井水泥浆体系配浆水消泡时间发泡高度小于10mm(抑泡能力)，加有消泡剂的油井水泥浆体系在高速搅拌后消泡时间小于10s(消泡能力)。具体实施方式下面结合实施例，进一步说明本专利技术。甲膏的制备：选用的甲基硅油粘度：500厘泊，疏水白炭黑比表面积：170m2/g，疏水白炭黑占甲基硅油质量比重为0.5％，将两者混合搅拌加热至130℃，转速400～500rpm，搅拌2小时制得。实施例中所用其他原料均为市售。实施例1：消泡剂的制备过程如下。以100重量份计，聚醚(L61)70份，高级硬脂酸0.1份，在130℃条件下，反应2h，加入甲膏20份，在130℃条件下，反应2h，加入磷酸三丁酯9份，在70℃条件下，反应1h，再加入白油专用增粘剂0.9份，反应1h，得到消泡剂1。实施例2：消泡剂的制备过程如下。以100重量份计，聚醚(L61)71份，高级硬脂酸0.2份，在130℃条件下，反应2h，加入甲膏18份，在130℃条件下，反应2h，加入磷酸三丁酯10份，在70℃条件下，反应1h，再加入白油专用增粘剂0.8份，反应1h，得到消泡剂2。实施例3：消泡剂的制备过程如下。以100重量份计，聚醚(L61)72份，高级硬脂酸0.3份，在130℃条件下，反应2h，加入甲膏19份，在130℃条件下，反应2h，加入磷酸三丁酯8份，在70℃条件下，反应1h，再加入白油专用增粘剂0.7份，反应1h，得到消泡剂3。实施例4：油井水泥浆体系。G级水泥(100份)，降失水剂1(4份)，分散剂(1份)，缓凝剂(1份)，消泡剂1(1份)，自来水(36份)实施例5：油井水泥浆体系。G级水泥(100份)，降失水剂2(5份)，分散剂(1份)，缓凝剂(1份)，消泡剂2(1份)，自来水(36份)实施例6：油井水泥浆体系。G级水泥(100份)，降失水剂2(5份)，分散剂(1份)，缓凝剂(1份)，消泡剂3(1份)，自来水(36份)实施例7：油井水泥浆体系。G级水泥(100份)，胶乳乳液(10份)，胶乳稳定剂(2份)，降失水剂1(2份)，缓凝剂(1份)，消泡剂1(1份)，自来水(28份)表1对比实验结果通过该专利技术可以发现：对于常规水泥浆体系(实施例4、5和6)水泥浆的实测密度和水泥浆的理论密度相同，而胶乳水泥浆体系(实施例7)水泥的实测密度较该水泥的理论密度值偏低0.02g/cm3，但在允许的范围之内。由此可见，本专利技术的油井水泥浆消泡剂适用范围广，且加量低而高效。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油井水泥消泡剂，其特征在于所述消泡剂是由包括以下组分的原料制备而得：以原料总重为100重量份计，

【技术特征摘要】
1.一种油井水泥消泡剂，其特征在于所述消泡剂是由包括以下组分的原料制备而得：以原料总重为100重量份计，所述消泡单体为磷酸三丁酯、正辛醇或异辛醇；所述稳定剂为聚丙烯醇、聚丙烯酰胺或白油。2.如权利要求1所述的油井水泥消泡剂，其特征在于：3.如权利要求1所述的油井水泥消泡剂，其特征在于：所述聚醚的纯度大于99％。4.如权利要求3所述的油井水泥消泡剂，其特征在于：所述长碳链酸为高级硬脂酸或者油酸。5.如权利要求4所述的油井水泥消泡剂，其特征在于：甲膏是由甲基硅油和疏水白炭黑搅拌混合加热后制得。6.如权利要求5所述的油井水泥消泡剂，其特征在于：甲基硅油粘度的为500～1000厘泊；疏水白炭黑占甲基硅油的质量比0.5～0.6％。7.如权利要求6所述的油井水泥消泡剂，其特征在于：甲膏是...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建，王其春，刘伟，张林海，肖京男，谭春勤，赵立伟，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11