一种硅醚复合消泡剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术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。本发明专利技术的复合消泡剂消泡、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。

Silicone ether defoamer and preparation method and application thereof

The invention discloses a silicone ether composite defoamer, a preparation method and application thereof, belonging to the technical field of oilfield chemical industry. According to the mass percentage, the composite defoamer comprises 15%25% polysiloxane, 15%25% polyether, 2%5% hydrophobic silica, 2%5% composite emulsifier, 1%2% stabilizer and the remaining amount is water. The preparation method is as follows: adding polydimethylsiloxane and polyether to the reactor, heating up to 170 200 C, stirring continuously for 1 2 hours; adding hydrophobic white carbon black, stirring to homogenize the material; adding compound emulsifier, stabilizer and water, cooling down to 60 80 C, stirring reaction at constant temperature, that is obtained. The compound defoamer is used for defoaming and antifoaming in the mixing process of cement slurry containing additives. The composite defoamer of the invention has strong defoaming and anti-foaming ability, can be used in various cement slurry systems, has good compatibility with common additives, and is safe and environmentally friendly.

【技术实现步骤摘要】
一种硅醚复合消泡剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及油田化工
，特别涉及一种硅醚复合消泡剂及其制备方法和应用。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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。进一步地，所述复合乳化剂是由span-80、span-60和tween-60按质量比5:12:13的比例形成的混合物。进一步地，所述稳定剂为有机膨润土。另一方面，本专利技术提供了一种上述硅醚复合消泡剂的制备方法，包括：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，形成第一混合液；向所述第一混合液中加入疏水白炭黑，搅拌使物料均化，形成第二混合液；向所述第二混合液中加入复合乳化剂、稳定剂和水，降温至60-80℃，恒温搅拌反应，得到反应产物即为所述硅醚复合消泡剂。另一方面，本专利技术提供了一种上述硅醚复合消泡剂的应用，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。进一步地，所述复合消泡剂在固井水泥浆中的加量为水泥重量的0.05％-0.2％。本申请实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：(1)本申请实施例提供的硅醚复合消泡剂，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。该复合消泡剂综合了有机硅消泡剂和聚醚消泡剂两类消泡剂的优点，对不同种类的水泥浆体系均具有优良的消泡、抑泡性能，具有耐高温、耐碱和无机盐特性，可满足各种不同条件的固井作业，提高固井质量。(2)本申请实施例提供的硅醚复合消泡剂，对于水泥浆体系是惰性的，与其他外加剂配伍性和相容性良好，不影响水泥浆稠化、流变和强度等性能。(3)本申请实施例提供的硅醚复合消泡剂，经危险化学品分类鉴定为非危险化学品，无气味、无腐蚀性、不易燃，使用安全方便，产品均一、稳定，低温下(-20℃)存放不影响性能。附图说明图1是本申请实施例中硅醚复合消泡剂的制备方法流程图。具体实施方式本申请实施例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，具有耐高温、耐碱和无机盐特性，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。为实现上述目的，本申请实施例总体思路如下：本申请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。上述技术方案，同时加入聚硅氧烷和聚醚，二者反应生成消泡剂活性成分；加入疏水白炭黑增强消泡剂在起泡液中分散性，提高消泡能力；复合乳化剂使消泡剂形成均一稳定的分散体系；稳定剂提高消泡剂稳定性和贮存时间；通过各组分协同作用使消泡剂综合了有机硅消泡剂和聚醚消泡剂两类消泡剂的优点，对不同种类的水泥浆体系均具有优良的消泡、抑泡性能，具有耐高温、耐碱和无机盐特性。为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。一方面，本申请实施例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。本申请实施例中，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。粘度如果过大会使聚二甲基硅氧烷的流动性变差，与聚醚的反应速率变慢，甚至无法反应；粘度过小会使反应速率过快，反应不易控制，从而影响产物的分子量分布，最终影响消泡性能。本申请实施例中，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(数均)。此分子量范围的聚醚与聚硅氧烷反应产物具有较好的消泡性能，分子量过大或过小都会影响反应物分子量分布，影响消泡剂粘度和消泡性能。本申请实施例中，所述疏水白炭黑粒径为2-3μm，比表面积为170-210m2/g。白炭黑的粒径和比表面积在此范围内，消泡剂具有较好的流动性、体系稳定性和消泡性能。本申请实施例中，所述复合乳化剂为span-tween系列的乳化剂。进一步，所述复合乳化剂的HLB值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅醚复合消泡剂，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种硅醚复合消泡剂，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的硅醚复合消泡剂，其特征在于，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。3.如权利要求1所述的硅醚复合消泡剂，其特征在于，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。4.如权利要求1所述的硅醚复合消泡剂，其特征在于，所述疏水白炭黑粒径为2-3μm，比表面积为170-210m2/g。5.如权利要求1所述的硅醚复合消泡剂，其特征在于，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。6.如权利要求5所述的硅醚复合消泡剂，其特征在于，所述复合乳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洋，李建华，汤少兵，王琼，滕兆健，卢海川，高继超，周雪，
申请(专利权)人：天津中油渤星工程科技有限公司，中国石油集团海洋工程有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12