一种压裂液用有机硅聚醚乳液型消泡剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及精细化工领域，具体而言，涉及一种压裂液用有机硅聚醚乳液型消泡 剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 压裂是油气井增产，水井增注的有效措施之一，特别适于低渗透油气藏的整体改 造。压裂形成具有高导流能力的填砂裂缝，能改善储集层流体向井内流动的能力，从而提高 油气井产能。国内使用的常规压裂液包括水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂 液、醇基压裂液和酸基压裂液等，目前应用量最大的是水基压裂液。在配制压裂原胶液过程 中，因高排量循环可产生大量的泡沫并溢出罐外，造成有效原料的损失并影响对液体的准 确计量，因而需要加入消泡剂以消除泡沫及抑制泡沫的产生。
[0003] 目前，在种类繁多的消泡剂中，有机硅消泡剂以其表面张力低、热稳定性和化学稳 定性高、无生理毒性、消泡力强、适用面广等优点，而获得了广泛的应用。按其产品形态，可 分为油型、溶液型、乳液型、固体型四大类。油型有机硅消泡剂直接采用硅油作为载体，成 本过高；溶液型有机硅消泡剂采用了有机溶剂，因对环境造成污染，应用范围日益缩小，这 两种消泡剂很难分散于水相，主要用于非水体系；固体有机硅消泡剂产品形式比较特殊，加 料比较困难，其使用受到一定限制；乳液型有机硅消泡剂由硅油或硅膏在强烈搅拌和乳化 剂作用下，制成水包油型的乳液，化学稳定性、耐热性和抗氧化性均较高，无毒害，应用范围 广，使用方便，在有机硅消泡剂中用量最大。
[0004] 虽然有机硅消泡剂消泡力强，但抑泡性能较弱，且价格较贵。与之相对应的是聚醚 消泡剂，它多是由起始剂和环氧乙烷、环氧丙烷开环聚合形成的聚合物，是一种性能优良的 水溶性非离子表面活性剂。聚醚消泡剂最大的优点是抑泡力强，价格较低，但缺点是破泡率 低、消泡缓慢不彻底。
[0005] 目前使用的压裂液消泡剂存在消泡率低、消泡速度慢、抑泡效果差及工艺较复杂 等问题。
[0006] 有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0007] 本发明的第一目的在于提供一种压裂液用有机硅聚醚乳液型消泡剂，主要适用于 水基压裂液体系，所述的压裂液用有机硅聚醚乳液型消泡剂兼具有机硅消泡剂和聚醚型消 泡剂的优点，具有表面张力小、活性高、化学性质稳定、消泡能力强、抑泡时间长、成本低、用 量少等优点。
[0008] 本发明的第二目的在于提供一种所述的压裂液用有机硅聚醚乳液型消泡剂的制 备方法，该方法具有制备条件容易控制、原料来源方便、性价比高、成本低等优点。
[0009] 为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
[0010] 一种压裂液用有机硅聚醚乳液型消泡剂，所述消泡剂包含以下质量百分比的组 分：
[0011] 聚硅氧烷4 % -8 %，聚醚4 % -10 %，乳化剂3 % -7 %，分散剂0. 1% -1 %，增稠剂 0. 1% -0. 5%，余量为溶剂。
[0012] 本发明压裂液用有机硅聚醚乳液型消泡剂以聚硅氧烷连同聚醚作为主要活性成 分，二者相互协同，并在乳化剂和分散剂的作用下，能够在起泡的介质中立即分散，更快更 多地接触表面，进而提高极大地提高消泡剂的消泡效果和拟泡效果，该消泡剂具有无毒、无 异味、化学性能稳定、易分散、消泡力强且快、抑泡力强且持久等特点。
[0013] 所述消泡剂优选包含以下质量百分比的组分：
[0014]聚硅氧烷4. 1 % -8 %，聚醚6 % -9. 7 %，乳化剂4. 3 % -5. 5 %，分散剂0?4 %，增稠 剂 〇? 1% ;
[0015] 进一步地，所述消泡剂优选包含以下质量百分比的组分：
[0016] 聚硅氧烷8 %，聚醚6 %，乳化剂5. 1 %，分散剂0. 4 %，增稠剂0. 1 %。
[0017] 所述溶剂为水。
[0018] 所述聚硅氧烷为含甲基的聚硅氧烷，其分子式为：
[0019] RaR' b SiO(4_a_b)/2;
[0020] 其中，R为C1-C18的取代或非取代烷基；R'为C2-C10的取代烷基；a为0-3中的 整数，b为0-2中的整数，且1彡a+b彡3。
[0021] 优选的，R为C1-C4的取代或非取代烷基；
[0022] 更优选的，R或R'任选甲基、乙基、正丙基、甲苯基中的一种或多种；
[0023] 进一步优选运动粘度为300CPS-1000CPS(25°C)的二甲基硅油。
[0024] 本发明以特定结构的聚硅氧烷作为消泡剂的活性成分，该聚硅氧烷能赋予消泡剂 很强的破泡作用，极大地提高消泡剂的消泡效果。
[0025] 所述聚醚是主链含有醚键（-R-0-R-)，端基或侧基含有大于2个羟基（-OH)的低聚 物。醚键中的氧原子能够与溶剂中的氢原子以氢键结合，分子链成为曲折形，疏水基团置于 分子内侧，链周围变得容易与溶剂水结合，进而极大地提升消泡剂的消泡力。
[0026] 所述聚醚以低分子量多元醇、多元胺或含活泼氢的化合物为起始剂，与氧化烯烃 在催化剂作用下开环聚合而成；
[0027] 所述氧化烯烃为氧化丙烯（环氧丙烷）和氧化乙烯（环氧乙烷）中的一种或两种， 优选为环氧丙烷。
[0028] 所述多元醇为丙二醇、乙二醇等二元醇，甘油三羟甲基丙烷等三元醇及季戊、四 醇、木糖醇、山梨醇、蔗糖等多元醇中的一种或多种；
[0029] 多元胺为二乙胺和二乙烯三胺中的一种或两种。
[0030] 所述聚醚优选为分子量为800-2000的丙二醇聚醚；
[0031] 所述聚醚进一步优选为分子量为2000、运动粘度为285CPS、pH为5. 0-7. 0(25°C， 质量分数为1 %的水溶液）的丙二醇嵌段聚醚（L61)。
[0032] 所述乳化剂为山梨糖醇酐油酸酯（Span-80)、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚 (Tween-80)及专用硅油乳化剂中的一种或多种。
[0033] 所述专用硅油乳化剂为二甲基硅油乳化剂1#，pH为5. 0-7. 0(25°C，质量分数为 1%的水溶液）；
[0034] 所述乳化剂的HLB值为5-9。
[0035] 所述分散剂为气相Si02，以BET法测定其比表面积为100m2/g-300m2/g;
[0036] 所述气相Si02的比表面积优选为150m2/g。
[0037] 本发明以特定比较面积的气相Si02作为分散剂，表面能高，含这种Si〇d9聚硅氧 烷乳液微粒在起泡液中构成颗粒非常小、数量非常多的基本消泡单元。由于SiO#j粒的存 在，聚硅氧烷能迅速铺展在起泡液中，提高了聚硅氧烷的分散效率，使消泡剂达到最佳消泡 效果，使体系储存稳定。而且由于气相Si02粒径小、比表面积大，表面能高，具有三维网状结 构，可以形成一种巨大的吸附气泡的作用力，它和聚硅氧烷一起构成攻击气泡的力，即Si02 吸附并冲击气泡造成薄弱点，在聚硅氧烷低表面张力的作用下使气泡破裂导致破泡，消泡 力强，消泡快速。
[0038] 所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、黄原胶、羟丙基胍尔胶中的一种或多种。
[0039] 所述增稠剂优选为羟丙基胍尔胶。
[0040] 前述组分中，可用去离子水和自来水，因本发明采用的上述原料中，溶液电性对其 性能影响不大，且经过比实验证实，从成本控制考虑，优选自来水。
[0041] 上述压裂液用有机硅聚醚乳液型消泡剂的制备方法，包括如下步骤：
[0042] 将聚硅氧烷与分散剂在150°C_200°C下搅拌混合均匀，制成硅膏，冷却，备用；将 乳化剂加入到所得硅膏中，使其熔化并混合均匀，备用；然后在50°C-60°C的水中加入稠化 剂、乳化剂及已加入了乳化剂的硅膏，搅拌使之充分乳化，冷却至室温得到一种压裂液用有 机硅聚醚乳液型消泡剂。
[0043] 本发明压裂液用有机硅聚醚乳液型消泡剂的制备方法不需要胶体磨等额外设备， 只需在反应釜中即可完成乳化，工艺简单且易于实现，降低成本的同时保证了产品的质量。 [0044]所述聚硅氧烷与分散剂的搅拌混合时间为2小时以上。
[0045] 一种优选的压裂液用有机硅聚醚乳液型消泡剂的制备方法，包括如下步骤：
[0046] 将二甲基硅油与气相SiO^ 150°C-200°C下搅拌混合均勾，制成硅膏，冷却， 备用；将二甲基硅油乳化剂1#加入到所得硅膏中，使其熔化并混合均匀，备用；然后在 50°C-60°C的水中加入稠化剂、Span80、Tween80及已加入了乳化剂的硅膏，搅拌使之充分 乳化，冷却至室温得到一种压裂液用有机硅聚醚乳液型消泡剂。
[0047] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0048] 本发明以轻丙基胍尔胶为增稠剂，Span80、Tween80及二甲基硅油乳化剂1#作为 乳化剂，用二甲基硅油与气相SiO#lj得硅膏，以自来水作为分散介质，不需要胶体磨等额外 设备，只需在反应釜中即可完成乳化，工艺简单且易于实现，降低成本的同时保证了产品的 质量，具有无毒、无异味、化学性能稳定、易分散、消泡快、抑泡持久等特点。将其与市售同类 产品用于压裂液的消泡比较，其消泡能力及抑泡能力均优于对比样品。此外，该消泡剂也可 用于印染、电镀、造纸等相关领域。
【具体实施方式】
[0049]下面将结合实施例对本发明的