一种油田用消泡剂及其制备方法

摘要

本发明涉及油田化学剂制备技术领域，具体涉及一种油田用消泡剂及其制备方法。在聚二甲基硅氧烷作为主要消泡活性成分的基础上，加入适量微晶纤维素及特定增效剂，三者科学复配，发挥协同增效作用，大大提高了消泡剂的消泡性能。由于加入了微晶纤维素，其较大的分子结构可提高体系的耐热性能，使得消泡剂具有优异的热稳定性，在80℃的高温下老化10天，消泡性能下降幅度较小。此外，本发明消泡剂原料来源广泛易得，制法简便，可满足多种条件下的油田作业需求。

权利要求

1.一种油田用消泡剂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：聚二甲基硅氧烷10%‑

30%、微晶纤维素8%‑20%、杀菌剂5%‑10%、增效剂0%‑5%，以及余量的溶剂；其中，所述微晶纤维素由纤维素类植物原料酸解制成，所述溶剂包含水及醇醚溶剂，所述水与醇醚溶剂的质量比为1‑3：1；其中，当所述聚二甲基硅氧烷重量百分比大于10%时，所述增效剂重量百分比不为0%; 所述增效剂为司盘60或司盘80；所述聚二甲基硅氧烷为氨基改性的聚二甲基硅氧烷，其分子结构中具有一个及以上数量的氨基；所述微晶纤维素制备方法包括如下步骤：将蓖麻杆粉碎至粒径小于4mm的颗粒，加入盐酸溶液与所述颗粒混合并于70℃下恒温搅拌3h，得到混合物A；停止加热，对所述混合物A进行过滤处理得到胶状物；将所述胶状物加入所述颗粒8倍质量的蒸馏水中，得到混合物B，对所述混合物B进行超声处理；静置、烘干，即得到所述微晶纤维素。

2.根据权利要求1所述的油田用消泡剂，其特征在于，所述杀菌剂为卡松和阳离子表面活性剂中的一种或多种，所述阳离子表面活性剂为季铵盐。

3.根据权利要求1所述的油田用消泡剂，其特征在于，所述醇醚溶剂选自二乙二醇单丁醚、丙二醇丁醚、二乙二醇己醚中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1所述的油田用消泡剂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：聚二甲基硅氧烷25%、微晶纤维素16%、杀菌剂8%、增效剂3%、醇醚溶剂24%、水24%。

5.根据权利要求1所述的油田用消泡剂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：聚二甲基硅氧烷30%、微晶纤维素20%、杀菌剂10%、增效剂5%、醇醚溶剂10%、水25%。

6.根据权利要求1‑5任一项所述的油田用消泡剂的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：按配比称取各原料，将所述微晶纤维素加入水中分散均匀，然后依次加入增效剂、聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀后再加入杀菌剂及醇醚溶剂，在500‑800r/min转速下搅拌1‑2h，静置过滤，即得所述油田用消泡剂。

说明书

一种油田用消泡剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及油田化学剂制备技术领域，具体涉及一种油田用消泡剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 原油在采出和处理过程中，温度升高和压力降低都会破坏气液平衡，使溶解于原油中的轻烃成为气体逸出。但轻烃因受油相黏度、空间、流动等因素影响，很难顺利逸出原油表面，会在原油内部形成气泡，引起原油体积膨胀，生成泡沫。气泡的存在会引起管道内产液输送不稳定，同时会降低设备中的有效分离空间，严重影响油田的开发作业。为消除或减少泡沫，一般会在实际作业中加注消泡剂，目前有机硅消泡剂是应用最多的一种消泡剂，价格低廉，适用范围广，但有机硅分散性不佳，在原油中无法迅速扩散，消泡效果较差。

[0003] CN106267910A公开了一种消泡剂，包括以下重量百分比的各组分：有机硅氧烷5‑10%、脂肪醇和/或脂肪酸酯5‑10%、增稠剂0.2‑2%、乳化剂1‑5%、杀菌剂0.1‑0.5%、防冻剂5‑
10%、水余量。该消泡剂声称能够有效地消除固井工作液配制过程中所产生的气泡，且成本低廉；具有优异的化学相容性；同时对固井工作液的其他性能无不良影响。然而，该消泡剂并未对有机硅的分散性能进行针对性研究，根据其组分配合也可预期，该消泡剂并不具有优异的消泡效果。

[0004] CN111389058A公开了绿色环保型易分散原油消泡剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，将纳米石墨烯、低粘度硅油、聚醚按0.5：1‑2：0.5‑2质量比混合搅拌，将所得混合物置入到加压反应釜内，加入适量催化剂，在70‑90℃下搅拌混合，控制反应釜压力保持在0.10‑0.25Mpa，搅拌反应2‑5h，加入复合表面活性剂和有机醇胺，搅拌均匀后加入溶剂油,得到原油消泡剂。该消泡剂通过加入低粘度硅油以提高消泡成分的分散性，然而，单纯降低硅油粘度对其分散性提高有限，并且该消泡剂还使用了聚醚成分，产品成本较高，难以推广使用。

[0005] 因此，现有油田用消泡剂具有硅氧烷分散性不好、消泡效果不佳、或消泡效果尚可但成本较高的问题，亟需研发一种消泡效果优异、稳定且产品成本低廉的消泡剂。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种油田用消泡剂，在硅氧烷消泡剂体系中加入微晶纤维素，显著提高硅氧烷的分散性能，通过加入特定增效剂，进一步提升消泡剂的消泡性能，并且本发明消泡剂原料来源广泛易得，制法简便。

[0007] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

[0008] 一种油田用消泡剂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：聚二甲基硅氧烷10‑30、微晶纤维素8‑20、杀菌剂5‑10、增效剂0‑5，以及余量的溶剂；其中，所述微晶纤维素由纤维素类植物原料酸解制成，所述溶剂包含水及醇醚溶剂，所述水与醇醚溶剂的质量比为1‑3：1；其中，当所述聚二甲基硅氧烷重量百分比大于10时，所述增效剂重量百分比不为
0。

[0009] 进一步地，所述聚二甲基硅氧烷为氨基改性聚二甲基硅氧烷，其分子结构中具有一个及以上数量的氨基。

[0010] 优选地，所述杀菌剂为卡松和阳离子表面活性剂中的一种或多种，所述阳离子表面活性剂为季铵盐。

[0011] 优选地，所述增效剂为司盘60或司盘80。

[0012] 优选地，所述醇醚溶剂选自二乙二醇单丁醚、丙二醇丁醚、二乙二醇己醚中的一种或两种以上。

[0013] 优选地，所述的油田用消泡剂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：聚二甲基硅氧烷25、微晶纤维素16、杀菌剂8、增效剂3、醇醚溶剂24、水24。

[0014] 优选地，所述的油田用消泡剂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：聚二甲基硅氧烷30、微晶纤维素20、杀菌剂10、增效剂5、醇醚溶剂10、水25。

[0015] 本发明还提供一种上述油田用消泡剂的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：按配比称取各原料，将所述微晶纤维素加入水中分散均匀，然后依次加入司盘、聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀后再加入杀菌剂及醇醚溶剂，在500‑800r/min转速下搅拌1‑2h，静置过滤，即得所述油田用消泡剂。

[0016] 此外，本发明还提供一种氨基改性的聚二甲基硅氧烷与微晶纤维素复配用于提高消泡剂消泡性能中的应用。

[0017] 本发明的有益效果：

[0018] 在聚二甲基硅氧烷作为主要消泡活性成分的基础上，加入适量微晶纤维素，可显著提高聚二甲基硅氧烷的分散性能，从而快速降低泡沫液膜的表面张力，迅速消泡。利用微晶纤维素分子尺寸较小、在水中具有很好的分散性能的优势，带动聚二甲基硅氧烷在体系中快速分散，使其能够较容易地进入气泡膜，降低泡膜表面张力，使泡膜失去自修复作用，获得优异的消泡效果。司盘分子结构中含有羟基，可与聚二甲基硅氧烷中的氨基形成氢键，帮助聚二甲基硅氧烷分散，发挥辅助分散功效，并且，司盘本身也是表面活性剂，可一定程度降低液膜表面张力。三者科学复配，发挥协同增效作用，大大提高了消泡剂的消泡性能。由于加入了微晶纤维素，其较大的分子结构可提高体系的耐热性能，使得消泡剂具有优异的热稳定性，在80℃的高温下老化10天，消泡性能下降幅度较小。此外，本发明消泡剂原料来源广泛易得，制法简便，可满足多种条件下的油田作业需求。
实施例

[0019] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。下面具体的实施方式对本发明作进一步的描述。

[0020] 实施例1

[0021] 一种油田用消泡剂，包括如下重量百分比的组分：

[0022] 聚二甲基硅氧烷10、微晶纤维素8、卡松5、二乙二醇单丁醚20、水57；其中，所述微晶纤维素由纤维素类植物原料蓖麻杆酸解制成。

[0023] 所述聚二甲基硅氧烷为氨基改性的聚二甲基硅氧烷，获自山东博港生物科技有限公司，其分子结构如下图所示： 。

[0024] 上述油田用消泡剂制备方法包括如下步骤：按配比称取各原料，将所述微晶纤维素加入水中分散均匀，然后依次加入司盘、聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀后再加入卡松及二乙二醇单丁醚，在600r/min转速下搅拌1h，静置过滤，即得所述油田用消泡剂。

[0025] 所述微晶纤维素制备方法包括如下步骤：将蓖麻杆粉碎至粒径小于4mm的颗粒，加入盐酸溶液与所述颗粒混合并于70℃下恒温搅拌3h，得到混合物A；停止加热，对所述混合物A进行过滤处理得到胶状物；将所述胶状物加入所述固体颗粒8倍质量的蒸馏水中，得到混合物B，对所述混合物B进行超声处理；静置、烘干，即得到所述微晶纤维素。

[0026] 实施例2

[0027] 一种油田用消泡剂，包括如下重量百分比的组分：

[0028] 聚二甲基硅氧烷15、微晶纤维素12、卡松8、司盘60 1、二乙二醇单丁醚25、水39；其中，所述微晶纤维素由纤维素类植物原料蓖麻杆酸解制成。

[0029] 所述聚二甲基硅氧烷与实施例1相同。

[0030] 上述油田用消泡剂制备方法包括如下步骤：按配比称取各原料，将所述微晶纤维素加入水中分散均匀，然后依次加入司盘60、聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀后再加入卡松及二乙二醇单丁醚，在600r/min转速下搅拌1h，静置过滤，即得所述油田用消泡剂。

[0031] 所述微晶纤维素制备方法包括如下步骤：将蓖麻杆粉碎至粒径小于4mm的颗粒，加入盐酸溶液与所述颗粒混合并于70℃下恒温搅拌3h，得到混合物A；停止加热，对所述混合物A进行过滤处理得到胶状物；将所述胶状物加入所述固体颗粒8倍质量的蒸馏水中，得到混合物B，对所述混合物B进行超声处理；静置、烘干，即得到所述微晶纤维素。

[0032] 实施例3

[0033] 一种油田用消泡剂，包括如下重量百分比的组分：

[0034] 聚二甲基硅氧烷25、微晶纤维素16、十二烷基二甲基苄基氯化铵8、司盘80 3、二乙二醇单丁醚24、水24；其中，所述微晶纤维素由纤维素类植物原料蓖麻杆酸解制成。

[0035] 所述聚二甲基硅氧烷与实施例1相同。

[0036] 上述油田用消泡剂制备方法包括如下步骤：按配比称取各原料，将所述微晶纤维素加入水中分散均匀，然后依次加入司盘80、聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀后再加入十二烷基二甲基苄基氯化铵及二乙二醇单丁醚，在700r/min转速下搅拌2h，静置过滤，即得所述油田用消泡剂。

[0037] 所述微晶纤维素制备方法包括如下步骤：将蓖麻杆粉碎至粒径小于4mm的颗粒，加入盐酸溶液与所述颗粒混合并于70℃下恒温搅拌3h，得到混合物A；停止加热，对所述混合物A进行过滤处理得到胶状物；将所述胶状物加入所述固体颗粒8倍质量的蒸馏水中，得到混合物B，对所述混合物B进行超声处理；静置、烘干，即得到所述微晶纤维素。

[0038] 实施例4

[0039] 一种油田用消泡剂，包括如下重量百分比的组分：

[0040] 聚二甲基硅氧烷30、微晶纤维素20、十二烷基二甲基苄基氯化铵10、司盘80 5、二乙二醇单丁醚10、水25；其中，所述微晶纤维素由纤维素类植物原料蓖麻杆酸解制成。

[0041] 所述聚二甲基硅氧烷与实施例1相同。

[0042] 上述油田用消泡剂制备方法包括如下步骤：按配比称取各原料，将所述微晶纤维素加入水中分散均匀，然后依次加入司盘80、聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀后再加入十二烷基二甲基苄基氯化铵及二乙二醇单丁醚，在800r/min转速下搅拌2h，静置过滤，即得所述油田用消泡剂。

[0043] 所述微晶纤维素制备方法包括如下步骤：将蓖麻杆粉碎至粒径小于4mm的颗粒，加入盐酸溶液与所述颗粒混合并于70℃下恒温搅拌3h，得到混合物A；停止加热，对所述混合物A进行过滤处理得到胶状物；将所述胶状物加入所述固体颗粒8倍质量的蒸馏水中，得到混合物B，对所述混合物B进行超声处理；静置、烘干，即得到所述微晶纤维素。

[0044] 对比例1

[0045] 一种油田用消泡剂，与实施例3相比，不同之处在于，微晶纤维素重量百分比为2、水重量百分比为38。

[0046] 对比例2

[0047] 一种油田用消泡剂，与实施例3相比，不同之处在于，微晶纤维素重量百分比为5、水重量百分比为35。

[0048] 对比例3

[0049] 一种油田用消泡剂，与实施例3相比，不同之处在于，微晶纤维素重量百分比为25、水重量百分比为15。

[0050] 对比例4

[0051] 一种油田用消泡剂，与实施例3相比，不同之处在于，微晶纤维素重量百分比为30、水重量百分比为10。

[0052] 参考Q/SHCG 46‑2012方法测定各实施例及对比例样品的消泡率，测试结果见表1。其中，消泡剂浓度为1%。

[0053] 表1

[0054]   消泡率/%实施例1 91.4
实施例2 94.6
实施例3 95.7
实施例4 95.9
对比例1 75.1
对比例2 77.2
对比例3 95.5
对比例4 95.8

[0055] 微晶纤维素分子尺寸很小，使得其在水中具有很好的分散性能，而其分子结构中的众多羟基可与聚二甲基硅氧烷中的氨基形成分子间氢键，带动聚二甲基硅氧烷在体系中快速分散，使其能够较容易地进入气泡膜，降低泡膜表面张力，牵引泡膜向四周扩散最终导致泡沫破裂，并且，聚二甲基硅氧烷能显著降低泡膜的弹性，使泡膜失去自修复作用，从而获得优异的消泡效果。

[0056] 由表1结果可知，本发明油田用消泡剂具有优异的消泡性能。对比例1‑2微晶纤维素用量较小，难以发挥较好的分散作用，消泡率明显低于本发明实施例；对比例3‑4提高了微晶纤维素用量，在良好分散性能的作用下，聚二甲基硅氧烷发挥出较好的消泡性能，消泡率与实施例处于同一水平；但是，由于聚二甲基硅氧烷含量并未增加，因此微晶纤维素用量进一步增大，消泡剂的消泡性能提升也非常有限，反而提高了产品成本。可见，本发明通过对组分用量的科学调整，在消泡性能和生产成本之间取得了很好的平衡。

[0057] 对比例5

[0058] 一种油田用消泡剂，与实施例3相比，不同之处在于，微晶纤维素重量百分比为0、水重量百分比为40。

[0059] 对比例6

[0060] 一种油田用消泡剂，与实施例3相比，不同之处在于，司盘80重量百分比为0、水重量百分比为27。

[0061] 对比例7

[0062] 一种油田用消泡剂，与实施例3相比，不同之处在于，聚二甲基硅氧烷为未改性聚二甲基硅氧烷，即分子结构中不含氨基。

[0063] 参考Q/SHCG 46‑2012方法测定各实施例及对比例样品的消泡率，测试结果见表2。其中，消泡剂浓度为1%。

[0064] 表2

[0065]  消泡率/%
实施例3 95.7
对比例5 68.9
对比例6 92.0
对比例7 78.6

[0066] 由前述试验结果可知，本发明在聚二甲基硅氧烷作为主要消泡活性成分的基础上，加入适量微晶纤维素，可显著提高聚二甲基硅氧烷的分散性能，从而快速降低泡沫液膜的表面张力，获得了较好的消泡性能。对比例5在实施例3基础上缺少了微晶纤维素，消泡率出现大幅度下降，表明微晶纤维素在本发明消泡剂体系中确实至关重要，缺少其分散作用，聚二甲基硅氧烷无法发挥良好的消泡功效。司盘分子结构中含有羟基，可与聚二甲基硅氧烷中的氨基形成氢键，帮助聚二甲基硅氧烷分散，发挥辅助分散功效，并且，司盘本身也是表面活性剂，可一定程度降低液膜表面张力；对比例6在实施例3基础上缺少增效剂司盘，其消泡率较实施例3出现一定程度下降，但由于消泡剂体系中含有适量的微晶纤维素，因此仍然表现出较为优异的消泡性能。对比例7硅氧烷为未改性的聚二甲基硅氧烷，分子结构中缺少可与微晶纤维素或司盘形成分子间氢键的氨基，分散性能较差，难以取得较高的消泡率。

[0067] 对比例8

[0068] 一种油田用消泡剂，与实施例3相比，不同之处在于，二乙二醇单丁醚重量百分比为48、水重量百分比为0。

[0069] 对比例9

[0070] 一种油田用消泡剂，与实施例3相比，不同之处在于，二乙二醇单丁醚重量百分比为0、水重量百分比为48。

[0071] 对比例10

[0072] 一种油田用消泡剂，与实施例3相比，不同之处在于，二乙二醇单丁醚重量百分比为28、水重量百分比为20。

[0073] 参考Q/SHCG 46‑2012方法测定各实施例及对比例样品的消泡率，测试结果见表3。其中，消泡剂浓度为1%。

[0074] 表3

[0075]  消泡率/%
实施例3 95.7
对比例8 81.0
对比例9 87.5
对比例10 82.9

[0076] 溶剂作为化学试剂的常用组分，通常对产品功效没有显著影响，但由于硅氧烷消泡体系中消泡活性成分硅氧烷本身分散性能不佳，因此溶剂的选择也需要根据硅氧烷的分散性能进行针对性调整。对比例8‑10在实施例3基础上改变了醇醚溶剂和水的用量，导致体系分散性能出现一定程度变化。在本发明消泡剂体系中，单独使用水或醇醚溶剂作为溶剂均难以获得较高的消泡率，由于本发明体系中改善聚二甲基硅氧烷分散效果的核心成分为微晶纤维素，因此水的用量应大于醇醚溶剂，以最大程度发挥微晶纤维素的作用。

[0077] 将实施例1‑4及对比例5、7样品在80℃下放置10天，参考Q/SHCG 46‑2012方法测定各样品放置后的消泡率，测试结果见表4。其中，消泡剂浓度为1%。

[0078] 表4

[0079]  放置前消泡率/% 放置10天后消泡率/%
实施例1 91.4 90.5
实施例2 94.6 94.0
实施例3 95.7 94.9
实施例4 95.9 95.1
对比例5 68.9 59.4
对比例7 78.6 70.7

[0080] 由表4结果可知，对比例5不含微晶纤维素，体系中大分子物质占比小，热稳定性不佳；对比例7硅氧烷为未改性的聚二甲基硅氧烷，无法与微晶纤维素及司盘形成分子间氢键，易受热导致分散性能进一步下降，高温加速储存后消泡率同样出现明显下降。而本发明消泡剂由于加入微晶纤维素，其较大的分子结构可提高体系的耐热性能，使得消泡剂具有优异的热稳定性，在80℃的高温下老化10天，消泡性能下降幅度较小，可满足高温条件下的实际作业需求。

[0081] 对各实施例及对比例进行脱气试验，向容器瓶中加入200mL带泡沫油样，然后将容器瓶置于60℃水浴中，加入待测消泡剂样品，记录泡沫完全消失所用时间，时间越短，消泡效果越好，结果见表5。

[0082] 表5

[0083]  消泡剂加入量(mg/L) 完全消泡时间
空白组 0 11分35秒
实施例1 60 2分48秒
实施例2 60 2分23秒
实施例3 60 2分9秒
实施例4 60 1分58秒
对比例1 60 6分17秒
对比例2 60 6分51秒
对比例3 60 2分17秒
对比例4 60 2分2秒
对比例5 60 6分32秒
对比例6 60 3分5秒
对比例7 60 5分54秒
对比例8 60 4分46秒
对比例9 60 4分20秒
对比例10 60 4分39秒

[0084] 由表5结果可知，本发明消泡剂具有优异的脱气消泡效果，试验中2分钟左右可完全消除泡沫，较各对比例具有较大优势。

[0085] 可见，本发明消泡剂将聚二甲基硅氧烷、微晶纤维素、司盘等按一定比例复配，组分之间发挥协同增效作用，消泡快速、消泡率高，并且消泡剂热稳定性良好，加速储存后消泡性能下降较小，满足油田生产作业要求。

[0086] 上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其他方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。