CN103773344B - 一种用于天然气气井的缓蚀起泡剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于天然气气井的缓蚀起泡剂及其制备方法，该缓蚀起泡剂包括咪唑啉30%~35%，乙撑基双烷基卤化铵15%~25%，余量为极性溶剂。该缓蚀起泡剂的制备方法，包括步骤一：将30%~35%的咪唑啉和15%~25%的乙撑基双烷基卤化铵加入不锈钢反应釜中，加热至80℃~85℃，保温至完全溶解，然后搅拌10min～15min；步骤二，在步骤一中的不锈钢反应釜中加入余量的极性溶剂，搅拌30min～35min。本发明的缓蚀起泡剂是一种具有缓蚀和起泡双重功能的药剂。它克服了缓蚀剂中的油溶性消泡组份对起泡剂起泡性能的影响，有效解决了起泡剂与缓蚀剂中的亲油溶剂和地层产出水发生油水乳化，产生的乳化物对油管的堵塞。缓蚀效果和起泡效果优良。
Description
技术领域
本发明涉及天然气气井开采技术领域，具体涉及一种用于天然气气井的缓蚀起泡剂及其制备方法。
技术背景
在有水气藏开采过程中，随着天然气的采出，含多种离子的高矿化度地层水不断随天然气进入井筒，如果气体有足够的能量，它能把进入井筒的液体带到地面，在井底不产生积液。在气开采中后期，地层出水越来越严重，且地层能量也严重不足（产气量降低），气体不能把产出水完全带到地面。如不及时排出，在井下淤积造成气井水淹，使井壁附近产层的渗透性变坏甚至压死地层，造成天然气产量急剧下降，有的甚至被水淹停产。同时，产出的高矿化度地层水、硫化氢、二氧化碳形成的H2S-CO2-Cl-介质环境，对油套管有很大的腐蚀，缩短油套管使用寿命。
目前，国内有水气藏开采过程中大都采用泡沫排水采气和加注缓蚀剂防腐工艺，虽然在现场应用取得了一定的效果，但存在以下不足：（1）由于传统的油溶性缓蚀剂中芳香烃类溶剂具有消泡作用，对起泡剂的起泡性能有严重影响，降低了起泡剂的起泡和携液能力；（2）起泡剂与缓蚀剂中的芳香烃类亲油溶剂和地层产出水发生油水乳化，可能造成乳化物对油管堵塞。
为解决现有技术中的上述不足，本发明提供了一种新的解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有缓蚀和起泡双重功能的缓蚀起泡剂，既能克服传统缓蚀剂中的油溶性消泡组份对起泡剂起泡性能的影响，又有效解决起泡剂与缓蚀剂中的亲油溶剂和地层产出水发生油水乳化造成乳化物对油管堵塞。同时提供了该缓蚀起泡剂的制备方法。
为达上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种用于天然气气井的缓蚀起泡剂，包括以下组份，并且各组份的质量分数分别为：
咪唑啉表面活性剂：30%～35%；
乙撑基双烷基卤化铵：15%～25%；
余量为极性溶剂。
其中，咪唑啉表面活性剂的化学结构式为式（I）：
式（I）中：R1为含12～14个碳原子的正烷基；
R2为甲基或者乙基；
R3为乙基或者丙基。
乙撑基双烷基卤化铵的化学结构式式（II）：
式（II）中：R为含16～18个碳原子的正烷基；
X为卤素，优选的卤素为CL或Br。
极性溶剂为软水。
上述缓蚀起泡剂的制备方法为：
将占总质量的30%～35%的咪唑啉表面活性剂和占总质量15%～25%的乙撑基双烷基卤化铵加入不锈钢反应釜中，加热至80℃～85℃，保温至完全溶解，然后在搅拌转速为60r/min下搅拌10min～15min；在不锈钢反应釜中加入余量的极性溶剂，再在搅拌转速为50r/min下搅拌30min～35min。
综上所述，本发明具有以下优点：
提供一种具有缓蚀和起泡双重功能的缓蚀起泡剂，既能克服传统缓蚀剂中的油溶性消泡组分对起泡剂起泡性能的影响，又有效解决起泡剂与缓蚀剂中的亲油溶剂和地层产出水发生油水乳化造成乳化物对油管堵塞。
特别地，对处于H2S-CO2-Cl-介质环境,矿化度100g～150g/L，H2S含量500mg/L～1000mg/L，CO2含量500mg/L～800mg/L的地层水介质情况下，具有优良的缓蚀、起泡性能和携液能力。
具体实施方式
缓蚀起泡剂的组份包括化学结构式为式（I）的咪唑啉表面活性剂和化学结构式为式（II）的乙撑基双烷基卤化铵以及软水。
咪唑啉表面活性剂的化学结构式为式（I）：
式（I）中：R1为含12～14个碳原子的正烷基；
R2为甲基或者乙基；
R3为乙基或者丙基。
乙撑基双烷基卤化铵的化学结构式为式（II）：
式（II）中：R为含16～18个碳原子的正烷基；
X为卤素，优选的卤素为CL或Br。
实施例1
咪唑啉化学结构式中的R1为含有12个碳原子的正烷基，R2为甲基，R3为乙基；乙撑基双烷基卤化铵的化学结构式中R为含有16个碳原子的正烷基，X为CL。
将150kg咪唑啉表面活性剂、75kg乙撑基双烷基卤化铵加入不锈钢反应釜中，加热至85℃左右，保温至完全溶解后，在60r/min转速下搅拌10min；然后加入软水275kg，在50r/min转速下搅拌30min～35min。
将实施例一中的缓蚀起泡剂在与天然气气井环境相当的条件下进行实验，并对起泡高度、携液量和缓蚀率进行测量。在实验过程中，缓蚀起泡剂的用量为3g/L，即每升矿化水使用3g缓蚀起泡剂。该矿化水使用氯化钠、氯化钙、氯化镁配制，且总矿化度为150g/L，并充入硫化氢至1000mg/L，二氧化碳至800mg/L。实验结果如表1。
实施例2
咪唑啉化学结构式中的R1为含有13个碳原子的正烷基，R2为乙基，R3为乙基；乙撑基双烷基卤化铵的化学结构式中R为含有17个碳原子的正烷基，X为CL。
将165kg咪唑啉表面活性剂、100kg乙撑基双烷基卤化铵加入不锈钢反应釜中，加热至85℃左右，保温至完全溶解后，在60r/min转速下搅拌115min；然后加入软水235kg，在50r/min转速下搅拌30min～35min。
将实施例2中的缓蚀起泡剂，在与实施例1中相同的的条件下进行实验，评价条件和结果见表1。
实施例3
咪唑啉化学结构式中的R1为含有14个碳原子的正烷基，R2为甲基，R3为丙基；乙撑基双烷基卤化铵的化学结构式中R为含有18个碳原子的正烷基，X为Br。
将175kg咪唑啉表面活性剂、125kg乙撑基双烷基卤化铵加入不锈钢反应釜中，加热至85℃左右，保温至完全溶解后，在60r/min转速下搅拌10min～15min；然后加入软水200kg，在50r/min转速下搅拌30min～35min。
将实施例3中的缓蚀起泡剂，在与将实施例1相同的实验条件下进行实验，，评价条件和结果见表1。
表1：缓蚀起泡剂的评价条件和结果
综上所述，本发明所提供的用于天然气气井的缓蚀起泡剂能够在对处于H2S-CO2-Cl-介质环境,矿化度100g～150g/L，H2S含量500mg/L～1000mg/L，CO2含量500mg/L～800mg/L的地层水介质情况下，具有优良的缓蚀、起泡性能和携液能力。在实验条件下,起泡高度大于150mm，携液量大于120ml/15min，缓蚀率大于90%。
Claims (4)
1.一种用于天然气气井的缓蚀起泡剂，其特征在于，包括下述质量配比的组份：咪唑啉表面活性剂30%～35%和乙撑基双烷基卤化铵15%～25%，余量为极性溶剂；
其中，咪唑啉的结构式如式（I）所示：
式（I）中：R1为含12～14个碳原子的正烷基；
R2为甲基或者乙基；
R3为乙基或者丙基。
乙撑基双烷基卤化铵的结构式如式（II）所示：
式（II）中：R为含16～18个碳原子的正烷基；
X为卤素。
2.如权利要求1所述的用于天然气气井的缓蚀起泡剂，其特征在于：所述极性溶剂为软水。
3.如权利要求1所述的用于天然气气井的缓蚀起泡剂，其特征在于：所述卤素为CL或Br。
4.一种用于天然气气井的缓蚀起泡剂的制备方法，其特征在于：将咪唑啉表面活性剂和乙撑基双烷基卤化铵加入反应釜中，加热至80℃～85℃，保温至完全溶解，在60r/min下搅拌10min～15min。然后加入极性溶剂，在50r/min下再搅拌30min～35min，最终制得缓蚀起泡剂产品。
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