水基钻井泥浆消泡剂现状

本文综述了国外水基钻井泥浆消泡剂的研究和应用现状,简介了消泡机理、消泡剂组成、对消泡剂的要求和评价方法,详细介绍了9大类消泡剂及其复配体系。关于国内情况,介绍了四川气田应用消泡剂的现状,着重介绍了新开发并推广应用的消泡剂 CT5-3。基于国内外水平对比,对我国水基钻井泥浆消泡剂的今后发展提出了一些建议。     

钻井液用缓释复合消泡剂的研制与应用

目前国内市场上钻井液消泡剂品种少、适用范围窄、有效作用时间短,本文报道一种适用于多种钻井液的缓释型复合消泡剂.该剂制备方法如下:硬脂酸铝、二甲基硅油及白油在120反应2小时,冷却后加25%～30%乳化剂制成乳状液,再加入微胶囊化剂,在高剪切力作用下制成微胶囊化消泡剂.乳状液可维持稳定60天以上.该剂在加入ABS发泡的淡水、4%盐水、饱和盐水基浆中的综合消泡性能好于醚类、酯类和醇类消泡剂.在聚磺、聚合物和饱和盐水凹凸棒实验钻井液中,该剂消泡性能好,对钻井液常规性能无影响,还有减摩阻作用.在聚合醇和钙基实验钻井液中,加入该剂0.07%时密度恢复率超过90%.在聚磺实验钻井液中,该剂在150℃仍具有良好的消泡和抑泡效果.该剂在已在国内许多大油田获得应用.大港板深22井2005～5127 m井段使用的高温有机硅钻井液,由于加入了磺化类、腐殖酸类、树脂类处理剂而产生了气泡,加入该剂0.2%～0.3%后迅速消泡,密度恢复原值(1.18～1.52 g/cm3),处理一次可维持4～5天不起泡,井深5100 m时井底温度175℃,循环钻井液温度约165℃,该剂消泡性能仍良好.表9参5.     

页岩气平台井泡沫排水采气技术

井底积液是页岩气井生产过程中普遍面临的问题,需要尽早采取排水采气的工艺措施。泡沫排水(以下简称泡排)采气工艺具有成本低、见效快的优点,在国外页岩气开发中已被大量使用,但在国内还鲜有报道。为此,结合现场生产和集输工艺流程,通过优选泡排工艺流程、研制并持续改进平台整体橇装化远程控制起泡剂和消泡剂自动加注装置、优化起泡剂和消泡剂性能、建立消泡效果监控方法,形成了一套适用于四川盆地川南地区长宁区块页岩气平台井的整体泡排工艺技术。研究结果表明:①起泡剂从各井油套管环空注入、消泡剂从各井一级针阀后通过雾化器加注,能适用于集中计量平台和单井计量平台的起泡剂和消泡剂加注;②优化、改进了橇装化远程控制起泡剂和消泡剂自动加注装置,起泡剂装置采用单泵轮换加注,消泡剂装置采用一口井一台泵加注,具备自动配液、自动加注控制、自动故障报警、远程控制的功能,能够满足页岩气平台井泡排药剂加注的需要;③起泡剂配方优化后,5 min泡沫高度增加37%～50%,建立了消泡率评价方法及消泡剂性能指标要求,通过优化消泡剂配方,初始消泡率提高1.5%～3.0%,3min消泡率提高0.7%～0.9%;④起泡剂用量为2.0g/L、消泡剂用量介于4.0～5.0g/L可以满足现场泡排及消泡要求;⑤通过对分离器和高级孔板阀排污口泡沫情况进行观察,以及取泡排返出水进行二次发泡评价来评估消泡效果,进而优化消泡剂加注制度来进一步提升消泡效果。结论认为,整体泡排技术可以明显提升该区页岩气的开发效果。     

聚醚酯类消泡剂的制备及性能研究

以脂肪醇、环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)为原料,KOH为催化剂,合成相对分子质量1500、3000,链段排列方式为PO-EO和PO-EO-PO的聚醚,分别记为1号和2号;再以月桂酸或硬脂酸为酯化剂,对甲苯磺酸作催化剂,对聚醚进行酯化,得到12种聚醚酯类消泡剂。考察了反应时间、聚醚与酯化剂摩尔比和催化剂加量对消泡剂酯化率的影响。最佳合成条件为反应温度140～160℃,聚醚、酯化剂摩尔比1.2:1,酯化时间7 h。用所得消泡剂处理渤海旅大5-2井口综合管汇油样,结果表明,以硬脂酸、自制2号聚醚为原料得到的聚醚酯类消泡剂具有最佳的消泡性能,消泡率为87.8%,优于一般有机硅类消泡剂(66.7%),稍弱于氟烃基硅油消泡剂(91.1%),应用开发前景良好。     

聚合物钻井液消泡剂室内实验研究

以钻井液的密度恢复率为评价指标,对适用于聚合物钻井液体系的多种消泡剂进行了评价,并讨论了消泡剂对钻井液流变性能的影响,以及温度和钻井液添加剂对消泡剂消泡效果的影响。结果表明,纯物质消泡剂都难以满足经济适用的要求,复配出的含硅油类消泡剂消泡效果好,对钻井液性能基本无影响,其中CR-1、CR-2和CR-3采用的是油基辅剂,它们加量为0．4％时,钻井液的密度恢复率可达到98％。FT-l添加剂对含硅油类消泡剂的消泡性能有一定影响。     

钻井液用有机硅消泡剂的制备与评价

研究了以有机硅为主体的乳液型钻井液消泡剂。通过实验确定了淡水泥浆中有机硅消泡剂最佳配方及制备条件为：有机硅质量分数15％,乳化剂质量分数5％,乳化温度80℃,乳化时间30min;盐水泥浆中有机硅消泡剂最佳配方及制备条件为：有机硅质量分数18％,乳化剂质量分数7％,乳化温度80℃,乳化时间30min。性能评价表明,该消泡剂具有用量少、与钻井液配伍性好、抗盐、抑泡能力强等特点,消泡效果优于传统钻井液消泡剂。     

钻井液用复合缓释消泡剂研制及应用

以有机硅化合物、嵌段聚醚和脂肪醇为主要原料,研制出一种高效复合缓释消泡剂SD-1。评价了SD-1在OP-10和十二烷基苯磺酸钠水体系中的消泡和抑泡效果,考察了SD-1的抗盐、抗钙、抗温性能以及SD-1在各种钻井液中的消泡作用和对钻井液性能的影响,并进行了现场应用。室内及现场试验结果表明,新型消泡剂SD-1消泡效果好,抑泡作用显著,使用周期长,抗盐、抗钙污染的能力强,抗温性好,适合于多种钻井液体系,且对钻井液性能没有不良影响。     

一种新型纳米高效固体消泡剂

泡沫排水采气固体消泡剂存在结构松散、效果较差、成本高等缺点,严重制约其大规模推广应用。通过优选二甲基硅油做主剂,利用它的消泡活性高、无生理毒性、制备过程中转化率高等特点,充分提升消泡剂基础体系性能,并大幅降低成本;同时,新合成了一种疏水型的二氧化硅纳米颗粒做增效剂,并按一定比例与主剂复配,形成了消泡剂的有效成分,借助疏水型纳米颗粒的针尖和渗透作用,充分发挥二者的协同作用,可减小消泡过程中建立油桥的阻力,大幅提高有效成分的消泡能力;然后,优选出一种对消泡剂有效成分性能无伤害且成型效果好、低成本的固化剂,采用熔融的方式与有效成分充分融合并冷却成型,最终形成了一种新型的纳米高效固体消泡剂。实验对比测试结果和气田178口井实际应用表明,该新型纳米高效固体消泡剂较常规固体消泡剂的消泡、抑泡能力分别提升9.1倍和13.7倍,有效时间增加14.2%、日消耗量降低13.95%、综合成本降低63.12%,效果非常显著。     

苯菲尔特溶液消泡剂的国产化研究与应用

岳阳天池公司技术中心生产的CY305型消泡剂为复合型消泡性消泡剂,其特殊官能团能自发进入热碳酸钾溶液在循环运转过程中生成的稳定性泡沫内,并在液膜界面上迅速铺展从而改变液膜界面性能,降低液体的表面张力,使液膜内的液体向高表面张力处牵引,破坏气泡的稳定性,液膜迅速变薄,气泡破裂,从而达到消泡的目的。该消泡剂具有极好的分散性,能均分散于热碳酸钾溶液内部。苯菲尔特溶液再生评价实验证实CY305消泡剂具有优良的抗积累性,即使CY305消泡剂在系统溶液中的质量分数达到650×10-6时,具有优良的消泡性能,泡沫高度为10 mm,消泡时间<5 s不会成为新的起泡源,不会使溶液变得粘稠,不与活化剂二乙醇胺（DEA）生成胶状附着物。 中国石化集团在岳阳的某石脑油制氢装置已采用CY305消泡剂替代了美国UCON5100消泡剂,并正在申请国家发明专利。CY305消泡剂在实际生产装置的运行经验表明： （1） CY305消泡剂具有优良的消泡性能 当苯菲尔特溶液严重发泡,泡沫高度为80 mm,消泡时间>15 s时,吸收塔出现严重的拦液、压差>10 kPa,再生塔液位,特别是上塔液位出现剧烈波动,操作极度因难,采用常规的活性炭过滤、机械过滤和溶入新鲜碱已无法稳定生产。这时从溶碱槽加质量分数20×10-6（占系统存液)的CY305消泡剂后,迅速抑制了苯菲尔特溶液的发泡趋势,泡沫高度降为10 mm,消泡时间<5 s,脱碳系统三塔液位稳定,操作方便,吸收塔压差恢复正常。 （2） CY305消泡剂具有优良的抗积累性 CY305消泡剂在系统溶液中的质量分数达到20×10-6时（远大于UCON5100消泡剂的使用质量分数2×10-6）,仍具有良好的消泡性能,不会成为新的起泡源,不会使溶液变得粘稠,不与活化剂二乙醇胺(DEA)生成胶状附着物。 (3) CY305消泡剂使用方便 当苯菲尔特溶液严重发泡,吸收塔出现严重的拦液,压差>5 kPa,再生塔液位,特别是上塔液位出现剧烈波动,操作极为困难,即可往溶液槽退1 m3的碳酸钾溶液按20×10-6的浓度（占系统存液）将CY305消泡剂加入溶碱槽,15～30 min内加入系统即可达到目的。 （4） CY305消泡剂性能温和 UCON5100消泡剂在使用时,要求高度稀释并且应当在2～3 h内缓慢加入,否则,即使是1×10-6这么少量的消泡剂也会使塔内溶液倾注,而CY305消泡剂性能温和,可在需要加消泡剂时迅速加入,不必担必,塔内溶液倾注,恶化传质效果。CY305消泡剂具有较强抗积累性,而且使用方便,综合性能超过美国的UCON5100消泡剂,能满足制氢和合成氨装置的生产需要,达到了苯菲尔特溶液消泡剂国产化的目的。 (宋星星)     

高效聚醚消泡剂

介绍以季戊四醇为起始剂,由环氧丙烷及环氧乙烷在催化剂KOH存在下聚合而成的高效聚醚消泡剂的合成工艺,以及影响聚合的各种因素;测定了该聚醚消泡剂的表面活性、毒性、消泡效果等性能,讨论了影响聚醚消泡剂消泡效果的因素。     

天东007-X10井CO2污染处理技术

天东007-x10井在井深5 105 m(层位为茅一段,岩性为灰岩)钻遇CO2污染,钻井液性能遭到严重破坏。现场从"压、除、消、拓"的思路出发,当钻井液性能不稳定时,应及时正确判断钻井液是抗高温问题还是地层流体污染问题;将钻井液pH值维持在一个较小范围内波动;由钻井液处理剂产生的气泡,用柴油或者消泡剂等来调整钻井液的HLB值即可达到消泡的目的,而由酸根产生的气泡,必须先除酸根再消泡;使用适量无机盐,应用生石灰和超细水泥相结合的处理方式,不仅可以消除CO32-和HCO3-,而且能起到稳定井壁的作用;坚持补充护胶剂、降黏剂等,维持钻井液处于弱凝胶状态,解决了该井钻井液受CO2污染带来的一系列问题。     

电厂用涡轮机油复配消泡剂的制备及其性能评价

以低含氢硅油和烯丙基聚醚为原料,在氯铂酸/异丙醇催化剂作用下进行硅氢加成反应得到聚醚改性硅氧烷,然后将其与磷酸三丁酯进行复配,添加乳化剂、增稠剂等助剂,得到效率更高、性能稳定的复配消泡剂。研究了主要成分含量对消泡剂性能的影响,聚醚改性硅氧烷的最佳合成条件是:低含氢硅油∶烯丙基聚醚质量百分比为20%∶80%,反应温度为70～80℃,反应时间为5～6 h。复配消泡剂的最佳添加量为0. 01%～0. 1%。该复配消泡剂能很好地与涡轮机油相容,性能稳定,可以快速解决汽轮机油泡沫超标问题,不会对油品理化指标产生不良影响,消泡速度快,抑泡时间长。     

多种类型延迟焦化消泡剂消泡性能的研究

介绍了一种在高温下评价消泡剂消泡性能的方法,通过该方法评价了不同类型延迟焦化消泡剂的消泡性能,并通过热重分析的方法考察了消泡剂的高温稳定性。实验结果表明,无硅消泡剂耐热性很差,在150 ℃以后就发生分解,起不到消泡作用,不适合延迟焦化过程使用;而有机硅消泡剂在400 ℃时,仍然能保持很好的消泡效果,适宜的有机硅消泡剂加入量为20～50 ?g/g,含有交联结构聚硅氧烷的消泡剂在加入量很少的情况下就能达到很好的消泡效果。     

聚醚改性有机硅消泡剂性能评价及应用

为了满足苏里格水平井压裂返排液的消泡需求,合成了聚醚改性有机硅消泡剂。通过实验发现,当端烯丙基聚氧烯醚分子链中聚氧乙烯与聚氧丙烯质量比为10时,聚醚改性有机硅消泡剂的溶解时间短、消泡率高。与聚醚复配,当聚醚与改性有机硅消泡剂质量比为1.4时,消泡剂的消泡率高、抑泡时间长。在苏76-11-10H水平井压裂返排液消泡应用中,添加浓度为0.05%的消泡剂即可达到良好的消泡效果。     

改性纳米粒子在有机硅类消泡剂中的应用

为解决纳米 SiO₂易团聚和有机硅乳液消泡剂稳定性差、 易分层的问题, 用聚二甲基硅氧烷 （PDMS） 对纳米SiO₂表面进行了接枝改性, 考察了反应温度对纳米颗粒接枝率和疏水程度的影响, 研究了纳米颗粒疏水程度及加量对消泡剂消泡、 抑泡性能的影响以及消泡剂的稳定性。结果表明： 反应温度越高, 改性纳米 SiO₂的 Zeta电位越高, 疏水性越强, 改性反应的接枝率越高, 反应温度为 65℃时, 改性纳米 SiO₂的 Zeta电位最高 （-4 mV）, 颗粒压片的接触角最大 （166.4°）; 纳米 SiO₂的疏水程度越高, 消泡剂的消泡和抑泡性能越好; 随纳米 SiO₂加量的增大, 消泡剂消泡时间先降低后增加, 抑泡时间先增加后降低, 纳米 SiO₂加量为 7%、 颗粒压片接触角为 166.4°时, 消泡剂的消泡、 抑泡效果最佳, 消泡时间为 16 s, 抑泡时间为 88 s。改性纳米 SiO₂为主体的消泡剂稳定性较好, 可在去离子水中迅速分散、 液面无油状物, 用去离子水稀释后在 3000 r/min下离心 60 min乳液不分层, 稳定性好于市售有机硅乳液消泡剂。图1表4参14     

适用于气田产出水的消泡剂复配体系研究

深层气井高温泡排工艺和部分高含二氧化碳气井防腐工艺的应用对徐深气田地面消泡技术提出了更高要求,通过系统分析来划分产出水水型并描述起泡特征,以有机硅和聚醚类消泡剂为主剂,针对性地筛选复配了适用于气田产出水的消泡剂体系,以消泡时间为主要指标评价其在不同工况下的消泡能力,并优选出消泡剂体系的应用浓度为0.15%。所复配的消泡剂体系与气田在用缓蚀剂、甲醇、三甘醇等药剂均具有良好的配伍性,在不影响其他药剂效能的同时,自身消泡能力仍可满足对实际消泡工艺过程所测算4 s以内的时间控制要求。同时,基于单井进行现场试验验证,从加注量、稀释比、加注方式等方面推荐复配消泡剂体系的加药制度,为其推广应用及维持气田地面生产系统的高效运行提供了依据和一定的技术参考。     

低温制冷系统发泡原因及解决措施

实验室模拟了实际生产中的天然气制冷系统，对乙二醇介质的黏度、表面张力、相组成、矿化度等作了分析检测，研究了发泡原因，对适合该制冷系统的消泡剂进行了筛选优化，并进行了复合型消泡剂的研制，制备了复合型有机硅乳液消泡剂YFB。通过室内实验得出了消泡剂各组分的合适配比：二甲基硅油20.0%、二氧化硅2.5%、复合乳化剂(Span-60、Tween-60)3.0%、液体石蜡3.0%、分散剂20%，去离子水余量。该消泡剂在温度为－5 ℃时的消泡速率达到了28.4 mm/s，在－25 ℃时的消泡速率也在20 mm/s以上。实验还表明，YFB复合消泡剂在弱碱性溶液中的消泡速率更高，达到30.0 mm/s。     

高效稠油消泡剂的研制与应用

孤岛油田原油粘度大,联合站一次、二次沉降罐的原油在冬季经常起泡。泡沫不易消除,常造成胃罐,影响联合站的正常生产运行。为此, 也具有较好消泡性能的聚醚型和脂肪酸酯型非离子表面活性,并与大分子混合醇进行了复配,产生出具有较强油溶性的LG－8消泡剂。室内实验表明。在加药浓度为5mg／L条件下,消泡率的达到60％,消泡速度较不加药时快3－4倍。该消泡剂自2000年11月16日开始在现场使用,沉降罐泡沫基本消除,取得了较好的消泡效果。     

一种新型抗甲醇气井泡排剂的研制及其性能评价

以氧化胺（OA）、椰油酰胺基丙基甜菜碱（CAB）、铵盐（AS）和表面活性剂（J-1）为原料,通过正交试验研制出一种新型抗甲醇气井泡排剂GF。室内评价实验主要采用罗氏-迈尔斯（Ross—Miles）方法,利用采气现场取回含甲醇气田地层水对该泡排剂的表面张力、抗甲醇能力、耐温性能以及抗矿化度能力等进行了研究。实验结果表明,当单体最佳质量配比为3：2：5：9时,研制的泡排剂GF可大幅降低溶液的表面张力,具有优良的抗矿化度能力和较好的耐温性能。泡排剂GF罗氏泡沫高度和15min携液量均高于现场泡排剂OA-12、BS-12和CT5—2B,说明泡排剂GF具有较强的抗甲醇能力,可满足天然气的开采需要,具有广阔的应用前景。     

金属微填料旋流消泡器应用于正丁烷-脱油沥青泡沫的消泡试验

以正丁烷-脱油沥青泡沫为原料,在试验装置上对金属微填料旋流消泡器的性能进行研究。考察金属微填料填充密度、金属丝直径、金属丝截面形状、泡沫流量对消泡率的影响。金属微填料旋流消泡器的特点是将旋流离心气液分离与填料机械破碎消泡相结合。试验结果表明,采用金属微填料旋流消泡器时,无需加入消泡剂,可达到消除正丁烷-脱油沥青泡沫的目的;不规则横截面金属丝的消泡效果优于圆截面。采用不规则横截面金属丝时,适宜的条件为:金属微填料填充密度为210~230g/L、泡沫流量为3.0Φ4.0 kg/h、金属丝直径小于20μm,在此条件下消泡率可达到100%。