浅谈有机硅降粘剂的生产技术与发展

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【摘要】有机硅降粘剂是石油系统中，起到稀释降粘作用的产品，并且稀释效果好被广泛应用，降粘能力强的优点。由于此产品的不断更新和发展，对生产过程中的维护和处理也有了更高的要求，以提高产品的质量，为客户提供更好的服务。

【关键词】有机硅 生产 处理 降粘剂

一.现状

有机硅降粘剂是由甲基三氯烷类做主要原材料，在有机溶剂条件下，经水解得到环状的、线性的和交联聚合物的混合物。再经过碱化处理而形成的一种淡黄色透明的液体，生成的产品相对稳定。分子结构中含有Si-C键的化合物，以硅氧键（ Si -O-Si ）为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物中数量最多，应用最广的一类。

二.应用

轻质稀原油不仅有好的降粘效果，且能增加产油量，并对低产、间隙油井输送更有利。在油井含水升高后，总液量增加，掺输管可改作出油管，能适应油田的变化。因此，在有稀油源的油田，轻油稀释降粘，具有更好的经济性和适应性。采用有机降粘方法大规模地开采稠油时，选用的稀释剂必然是稀原油，因为稀原油来源广泛，可提供的数量大，因此也带来一些问题。首先，稀原油掺入前，必须经过脱水处理，而掺入后，又变成混合含水油，需再次脱水，这就增加了能源消耗；其次，稀原油作为稀释剂掺入稠油后，降低了稀油的物性。稠油与稀油混合共管外输时，增加了输量，并对炼油厂工艺流程及技术设施产生不利影响；此外，鉴于稠油与稀油在价格等方面存在的差异，采用掺稀油降粘存在经济方面的损失。因此，高粘原油加烃类稀释剂进行降粘集输，并非完善的方法，应综合考虑其经济性、可行性，必要时可采用别的更好的方法。

在使用过程中，常常由于温度升高，盐侵或钙侵 ，固相含量增加或处理剂失效等原因，造成钻井液粘度、切力增加。则会造成泵的阻力过大，开泵困难，钻屑难以除去，会造成钻井过程中波动压力过大等现象，严重时会导致各种井下复杂情况。因此在钻井液使用和维护过程中，经常需要加入降粘剂以降低体系的粘度和切力，使其具有适宜的流变性。而有机硅降粘剂中的 Si-OH与粘土上的Si-OH缩聚成 Si -O-Si 键，形成牢固的化学吸附，在粘土表面上形成一层甲基朝外CH3-Si吸附层，使粘土表面产生润湿反转，阻止和减缓粘土表面的水化作用，阻止泥页岩水化膨胀，坍塌。能够有效地控制钻井液高温增稠，防止高温聚结作用，形成端-端（E-E），端-面（E-F）得结合，削弱和拆散了粘土颗粒的空间网架结构，并放出大量自由水，致使钻井液的粘度和切力下降，达到了稀释降粘的目的。

三、有机硅降粘剂具有如下的理化性能和使用性能：

表一：有机硅降粘剂技术指标

项目 指标

外观 淡黄色或淡褐色粘稠液体

硅含量的质量分数，%，≥ 3.00

有效物含量的质量分数以CH3SIO3/2计，%，≥ 7.10

游离碱含量的质量分数，%，≤ 3.00

氯化钠含量的质量分数，%，≤ 2.00

降粘率，%，≥ 60

在生产过程中不定时的进行检测，由技术人员负责全过程的生产，保证计量准确，严格依据生产工艺进行生产，保证产品的质量，以确保用户要求。

四 存在问题

1由于此产品是淡黄色粘稠液体，是水溶性溶液，在环境的温度低于-5℃之下时，就会出现有部分产品有结冻的现象发生。虽然性能不改变，可对用户使用时出现了不方便的问题。因为外包装是采用200K铁桶，一旦出现了结冻现象，在加上此产品是用于野外作业，在寒冷的冬季，室外的温度也很低，就很难完全彻底的将产品全部的倒出，影响了客户的使用。

2有机硅降粘剂是一种液体，此产品出现了部分不溶物浮在液面之上，经分析是惰性很强的难溶物，影响了产品的外观。

3有机硅降粘剂在生产过程中，水解过程中，得到的水解产物是固体环状的、线性的和交联聚合物的混合物和液体的酸性水溶物。酸性水溶物就是副产物，在这个产品中是废料，废料要是不处理就排放，必定会污染环境，为了安全，环保，水解酸性物质必须处理。

五采取措施

针对以上存在的问题依次采取了不同的方法，解决上述问题。

1防冻问题：

1.1根据本品性质用不同的处理剂，进行筛选。室内试验得到如下的数据：

当温度在-20℃时，加入已二醇、酒精、甲醇可以达到防冻的目的，可从经济的角度出发酒精和甲醇是首选。

1.2从上述分析的结果，可行的办法是在成品中加入酒精和甲醇，通过室内试验，检测对有机硅降粘剂的性能指标是否有影响。

从上表可看出在加入防冻液后其理化性能变化的不大，在此产品的要求指标范围内，而重要的使用性能指标没有变化，对钻井液的性能不会有影响。

多次的重复上述试验，得到的结果与上述的结论一致。用于这两种防冻液都是可行的，考虑成本上的问题还是用甲醇。

2难溶物采取过滤的办法，生产过程中在出料口安装过滤网。过滤出无效成分，上面的漂浮物，影响外观的不溶物，以保证外观的要求。

3水解过程中的酸性物

由于要使用甲基三氯烷作为原材料，在水解过程中产生的酸性物质是不可避免的，它是主要的副产物，酸性副产物要在这个产品的生产中又不能再利用，经检验得到的酸性物含H+浓度为3%～10%。虽然浓度不算高，可不符合排放的标准， 因而需要处理。

处理方法如下：

1）中和法 加入碱使得和酸反应生成盐和水

H+ + OH- H2 O

中和了酸性物得到的溶液PH值达到7，是中性，符合水质排放的要求。就是增加了费用，加大了生产本产品的成本。

2）要求有能力处理此酸性物的厂家上门收购的方法。这个方法可行，可费用比用中和法处理的费用还高，增大了成本。

3）再利用的方法

由于此废液的酸值偏低，采取蒸馏法使得低的浓度增高，就是把原来3%～10%的酸液经过处理后达到20%左右的酸，用于钻井液处理剂别的产品的生产。虽然是增加了设备，可对另一种产品的原料的费用结余了。降低了总的成本，长远来讲这个办法是可行的。

六 结论

钻井液用有机硅降粘剂的用量很大，随着产品的不断发展，相对的维护和处理也有了更深的要求。在保证产品的质量达到了要求的基础上，对环保，安全，无毒性是钻井液总的发展方向。对生产过程中的副产物能得到再利用也是即经济又环保的有效方法。