钻井液用乳液型有机硅消泡剂HXP_3的研究与应用

二氧化硅类型
D Y220L S Q S2L150 Q S2L200 HY2972 HY2812 HY2106
室温稳定性
一般 一般 好 差 一般 好
η/%
60154 64153 64196 61101 64131 66133
η′/ %
71128 72120 72131 76120 74172 78191
从表 1结果可看出 ,相同厂家的二甲基硅油粘 度低的乳化相对容易 ,乳化效果也好些 ,同时老化前 的消泡性能也强 ,但老化后的消泡性能变差 。这与 二甲基硅油本身的特性有关 ,低粘度的二甲基硅油 由于表面张力小 ,易于分散而起消泡作用 ,但溶解性 大 ,缺乏持久性 ;相反粘度大的二甲基硅油消泡效果 较差 ,同时乳化困难 ,但溶解性小 ,持久性好 。因此 , 选择具有适当粘度的二甲基硅油 BJ2500 作为实验 对象 。
于 XPJ的有机硅消泡剂 HXP23。2005年至今 ,先后 在麦克巴油田服务公司所服务的海上油田 、江汉油 田以及冀东油田的现场使用中 ,取得良好的经济效 益和社会效益 。
有机硅消泡剂按其物理状态 ,主要分为 4大类 : 硅油型 、硅油溶液型 、硅油混合物型以及硅油乳液 型 。结合麦克巴现场泥浆起泡特征和有机硅消泡剂 的适应性能 ,室内进行了乳液型有机硅消泡剂 HXP2 3的系统研究 ,在实验过程中不仅摸索出有机硅消 泡剂的配制方法 ,而且确定了消泡剂的基本配方 。
3 收稿日期 : 2007209220 作者简介 : 李蔚萍 (19742) ,女 ,硕士 ,现主要从事油田化学品的研究工作 。
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精细与专用化学品
第 15卷第 22期
1 实验
1. 1 消泡剂的组成 室内研究的乳液型有机硅消泡剂主要由二甲基
硅油 (粘度 500 ～800mPa ·S) 、二氧化硅 (气相法 , 粒度 150～200目 )及表面处理剂 、乳化剂及助乳化 剂 、增稠剂 、去离子水 、增效剂等组成 。 1. 2 消泡剂的制备
(Hubei Hanc New2Technology Co. , L td. , J ingzhou 434000, China)
Abstract: Ow ing to the troubles occurring in the app lication of drilling fluid using xanthan gum as tackfier in M aikeba oilfield and its higher cost, hence the selection of types and dosage of dimethyl silicone oil, silica, emulsifiers and so on have been op tim ized in the lab, the silicone emulsion defoamer HXP23 has been devised successfully. The defoamer has good anti2foam ing and foam 2supp ressing p roperties, not only for ordinary drilling fluid, but also for xanthan gum containing drilling fluid. Compared w ith the domestic sim ilar p roducts, HXP23 also own obvious advantage in rheology, stability and anti2foam ing. The defoamer has been used successively in the offshore oil field of M aikeba, J ianghan O ilfield and J idong O ilfield, better results and econom ic benefits had been achieved.
在二甲基硅油中加入二氧化硅可以使其分散性
2007年 11月 21日 李蔚萍 ,等 : 钻井液用乳液型有机硅消泡剂 HXP23的研究与应用
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提高 ,但同时会使乳状液的稳定性降低 ,因此优选二 氧化硅的类型和加量尤为重要 , 不同二氧化硅对消 泡剂性能影响见表 3。
表 3 不同二氧化硅对消泡剂性能的影响
发泡液 : 10%的十二烷基苯磺酸钠溶液 。 消泡性评价 :在高速搅拌下依次向 40010g蒸馏 水中加入 1610g氯化钠 、112g碳酸氢钠和 6010g符 合 SY5444标准的钻井液用评价土 ,加入适量高粘 羧甲基纤维素钠盐 /黄原胶调节体系 ,表观粘度为 22mPa·S,放置 16h作为盐水钻井液 ,用泥浆密度 计分别测定空白盐水钻井液 、加 110mL 发泡液盐水 钻井液和加 110mL 发泡液 ,再加消泡剂的盐水钻井 液按要求搅拌后的放置密度 ,计算密度恢复值 η,η 越大消泡性越好 。 消泡后抑泡性评价 :将评价完消泡性能后的钻 井液依次装入老化罐密封 ,在 120℃连续滚动老化 16h后 ,取出冷却至室温 ,依次按要求搅拌后静置测 密度 ,计算密度恢复值 η′,η′越大抑泡性越好 ,即消 泡后不易再起泡 。
摘 要 : 麦克巴油田现场黄原胶增粘钻井液消泡难和消泡剂使用成本较高 ,在室内对二甲基硅油 、二氧化硅 、 乳化剂等处理剂的类型和加量进行优选 ,成功的开发出乳液型有机硅消泡剂 HXP23。该消泡剂不仅对普通钻井液 具有较好的消泡 、抑泡效果 ,而且对黄原胶增粘的难消泡钻井液也具有良好的消泡效果 。与国内同类产品相比 ,在 流变性 、稳定性和消泡性方面也具有明显优势 。先后在麦克巴服务的海上油田 、江汉油田以及冀东油田现场投入 使用 ,取得较好的应用效果和经济效益 。
2 结果与讨论
配制不同配方的乳液型有机硅消泡剂 ,然后就 消泡剂流变性 、室温稳定性 、2000 r/m in下 30m in离 心率以及消泡性能及消泡后再起泡性能对配制的消
泡剂进行综合评价 ,并优选处理剂类型和加量 。 2. 1 消泡剂研制 2. 1. 1 二甲基硅油优选
实验中用多个厂家不同粘度和种类的二甲基硅 油配制有机硅消泡剂 ,并进行乳化效果和消泡性能 对比 ,结果见表 1所示 。
从表 3可看出 ,不同类型二氧化硅使配制的消 泡剂乳状液具有不同的稳定性 ,这是因为二氧化硅 粒度和比表面不同引起的 ,粒度小 、比表面积大的二 氧化硅更有利于分散 ,使乳液具有良好的稳定性 。 由 HY2106 配制的消泡剂稳定性和消泡性较好 ,于 是优选二氧化硅类型为 HY2106。
确定二氧化硅类型后进行加量优化实验 ,结果 如表 4所示 。
表 4 二氧化硅 HY 2106加量对消泡剂性能影响
H Y2106 加量 /%
乳化难易 /效果
稳定性
AV / (mPa· s)
η/%
η′/ %
215
难 /较好 较好
3815 62118 77155
310
易 /好
好
43
62199 79159
315
易 /好
好
53
63164 74136
410
难 /差
差
—
—
通常情况下 ,消泡剂所选乳化剂应具有以下特 点 : ①乳化能力强 ,能得到贮存稳定性好的乳状液 ; ②乳化剂本身低泡或不助泡 ,有消泡作用的更好 ; ③ 对于应用时的环境条件适应性好 ,不因介质的 pH 值 、温度 、水质 、硬度等的影响 ,而发生乳化性能的很 大变化 。另外 ,使用两种或两种以上乳化剂比单一 乳化剂好 ,因为多种乳化剂可形成复合膜 。室内对
关键词 : 黄原胶 ; 有机硅消泡剂 ; 消泡性 ; 乳液
Study and Applica tion of S ilicone Em ulsion D efoam er HXP23 in D r illing Flu id
L I W ei2ping, X IAN G X ing2jin, X IAN Y i2hong, HU M o2jie
Key words: xanthan gum; silicone defoamer; anti2foam ing p roperty; emulsion
众所周知 ,有机硅消泡剂不仅具有瞬时消泡的 作用 ,而且具有持久的抑泡作用 ,与一般消泡剂 (如 辛醇 、脂肪酸及其酯类 、磺化油 、胺 、金属皂等 )相比 较 ,还具有用量少 、应用范围广 、化学惰性以及无毒 等优点 。在多种有机硅消泡剂中 ,只有 XPJ 对中国 南海麦克巴油田服务公司稳泡效果较好的黄原胶增 粘的水基聚合物钻井液体系现场消泡效果尚可 ,但 使用成本太高 ,基于以上情况 ,在归纳总结其他有机 硅消泡剂特点的同时 ,进行了创造性的研究 ,并成功 地开发出使用效果与 XPJ 相当 ,但使用成本明显低
79176
35
难 /差
75187
82135
从表 2数据可知 ,随着二甲基硅油 BJ2500加量 增加 ,消泡性能明显增强 ,但当加量超过 30%以后 , 其乳化就比较困难 ,乳化效果变差 。另因二甲基硅 油 BJ2500原材料成本较高 ,综合成本推荐二甲基硅 油加量为 25%。 2. 1. 2 二氧化硅优选
向捏合机中依次加入二氧化硅和二甲基硅油 , 混合均匀后 ,在 120℃下恒温 2h制成硅膏 ; 在搅拌 情况下 ,向 50～60℃去离子水中依次加入几种乳化 剂 ,充分搅拌配制复合乳化剂 ;将制好的硅膏在高速 电动搅拌下缓慢加入到二甲基硅油中 ,充分搅拌使 硅油与硅膏混合均匀 ,然后在搅拌下缓慢加入配好 的复合乳化剂 ,升温至 50 ～80℃,再缓慢均匀地滴 加剩余的去离子水 ,若出现粘度突然增大转相时 ,停 止加水 ,继续搅拌均匀后再滴加余下的去离子水 ,然 后缓慢地加入稳定剂 HBX, 加完后再搅拌制成粗 乳 ,降温到 30℃;调整胶体磨到最利于乳状液稳定 的位置 ,使乳状液反复经过胶体磨 ,将符合要求的乳 状液包装即成消泡剂 HXP23产品 。 1. 3 消泡剂的性能评价
第 15卷第 22期 2007年 11月 21日
精细与专用化学品 Fine and Specialty Chem icals
Vol. 15, No. 22 ·19·
科研开发
钻井液用乳液型有机硅消泡剂
HXP23 的研究与应用
李蔚萍 3 向兴金 冼以红 胡墨杰 (湖北汉科新技术股份有限公司 , 湖北 荆州 434000)
确定二甲基硅油类型后进行加量优化实验 ,结 果如表 2。
表 2 二甲基硅油 BJ2500加量对消泡剂性能的影响
二甲基硅油 BJ2500加量 / %
乳化难易 /效果
15
难 /差
η/ % 33102
η′/ % 59158
20
较易 /好
53188
68179
25
易 /好
68105
75186
30
易 /好
源自文库
70125
表 1 不同二甲基硅油对消泡剂性能的影响
二甲基硅油类型 乳化效果
η/ %
η′/ %
JX2500
好
52102
57153
JX21000
差
34102
60158
BJ 2100 BJ 2500 BJ 2800
好 好 一般
78125 68125 61126
55176 75176 75150
注 : 均用黄原胶调节体系粘度 ;消泡剂加量为 013%。
5种复合乳化剂进行对比评价 ,结果见表 5。
表 5 不同复合乳化剂对消泡剂性能的影响
乳化剂类型 HLB 值 乳化效果 稳定性 η/ % η′/ %
HOA RHJ RHJ 21 RHJ 22 RHJ 23
815
差
9111
好
9125
好
712
差
1015
好
差
60158 55183
好
66135 78191
好
63123 64129
—
从表 4可知 ,随着二氧化硅加量的增加 ,老化前 后的消泡性能基本不变 ;但消泡剂的粘度增大 ,乳化 难度先易再变难 ,而室温稳定性也先变好再变差 ,这 是因为适当的二氧化硅的引入可提高二甲基硅油分 散性 ,改善体系的乳化性能 ,而加量太大则体系变稠 反而使乳化难度加大 ,因此乳状液的稳定性也降低 。 综合价格成本推荐二氧化硅加量为 310%。 2. 1. 3 乳化剂优选