[发明专利]一种油井水泥粉末消泡剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种油井水泥粉末消泡剂的制备方法，该消泡剂组分包括10‑65%亲水白炭黑、1‑10%疏水白炭黑、1‑10%极性溶剂、10‑30%聚醚、25‑50%矿物油，制备该消泡剂的方法是：（1）第一部分疏水白炭黑与矿物油混合，得到中间体E；（2）第二部分疏水白炭黑与聚醚混合，得到中间体F；（3）中间体E与亲水白炭黑混合，得到混合G；（4）混合物G中加入极性溶剂混合均匀得到混合物H；（5）混合物H中加入中间体F混合，得到混合物I,最后将混合物I筛分即可得到粉末消泡剂，本发明的粉末消泡剂具有优良的消抑泡性能、相容性和抗衰减性能，主要应用于石油油井、建筑水泥、混凝土等行业。

技术领域

本发明涉及一种粉末状消泡剂的制备方法，特别适用于油井水泥浆配制过程中的消泡和抑泡。消泡剂属于精细化学制剂，因此本发明属于精细化工制剂技术领域。

背景技术

油井固井的施工过程非常复杂，为了适应不同的固井条件，须向油井水泥浆中添加多种外加剂以满足不同条件下水泥浆的综合性能，特别是以聚羧酸减水剂为主的水泥外加剂的使用，由于其结构中含有大量的羧酸根和磺酸根，导致加有聚羧酸减水剂的油井水泥浆在高速搅拌下会产生大量气泡。这种气泡具有较高的勃滞性，易滞留于浆体内部，普通消泡剂很难消除。在连续施工条件下，如不能快速消泡，将会导致水泥浆流变性能异常、水泥强度变低、稠化时间延长等一系列问题，严重时会直接导致固井施工的失败。所以此类添加了外加剂的水泥浆必须使用消泡剂除去泡沫，方可保证施工顺利进行及施工质量。

同时，油井固井水泥浆的制备与消泡剂的选择具有如下特点：（1）水泥浆是水溶性体系，这就需要消泡剂在水泥浆体系中具有良好的分散性；（2）水泥的水化过程中会产生大量的氢氧根离子，导致水泥浆料具有强碱性，这就需要消泡剂在强耐碱性条件下性能不能衰减；（3）固井水泥浆料的制备是通过高速搅拌机混合搅拌而成，其搅拌过程中会产生强烈的剪切力，消泡剂在强剪切条件下性能不能受到影响；（4）水泥水化过程会受助剂的影响，故使用的助剂不能对水泥的各项性能指标有负面的影响。而常用的有机硅乳液消泡剂在强碱性和高剪切条件下很容易破乳，导致消抑泡性能失效；非有机硅乳液消泡剂中的磷酸三丁酯、异氰酸酯、异辛醇等物质会影响水泥的性能。因此，选择一种水溶性好、耐碱性强，消抑泡性能佳、抗高剪切能力强、不对水泥性能产生影响的消泡剂在固井施工中显得非常重要。

专利CN 103666419A以聚二甲基硅氧烷、白炭黑、磷酸三丁酯、乳化剂、稳定剂和一定的水为原料，制得乳液型消泡剂；专利CN1190384C以梳型聚合物、磷酸三丁酯和脱水山梨糖醇单油酸酯为原料，采用一步乳化法制备乳液型消泡剂，该消泡剂能实现6个月内稳定存在不分层；专利CN 105385426A以矿物油、多元醇脂肪酸酯、多元酸脂肪醇酯和聚醚、磷酸三丁酯一种或两种为原料制备的乳液型消泡剂具有一定的消泡、抑泡功能，以上三篇专利均为乳液类消泡剂，与聚羧酸减水剂的互溶性难以保证，难以实现加有外加剂的油井水泥浆在高速搅拌下的快速消泡。而且这三篇专利中起主要消泡作用的磷酸三丁酯气味大，含磷量高，不属于环境友好型产品。

专利CN 102775580A以聚乙二醇、异氰酸酯、聚醚多元醇及稳定剂为原料，制备了一种与聚羧酸系减水剂互溶性好的消泡剂，由于聚乙二醇的亲水基团与聚羧酸减水剂分子结构相似，根据物质分子结构相似相容的原理，聚乙二醇可大大增强该消泡剂与聚羧酸系减水剂的相容性，但是产品的消抑泡性能难以保证，而且原料之一异氰酸酯具有较强的毒性，不属于环境友好型产品。

专利CN 103172297A公开了至少一种硅氧烷（具有至少两个不同聚亚烷氧基结构部分的水溶性硅氧烷）和至少一种基于聚羧酸酯醚、木质素磺酸酯、三聚氰胺、萘等减水剂的组合物，这种硅氧烷与减水剂具有良好相容性和稳定性，在常温常压下90天不分层。但是制备至少两个不同聚亚烷氧基结构的水溶性硅氧烷工艺难度大，而且水溶性硅氧烷的消抑泡性能难以保证。

专利CN106118616A公开了一种由二甲基硅油、羟基硅油、正辛醇改性白炭黑、聚醚改性硅油、乳化助剂和载体组成的油井水泥消泡剂，其中正辛醇改性白炭黑提高消泡剂的消抑泡性能，但是与油井体系的相容性有待提高。