CN103937479B - 一种气田泡排剂用发泡材料、缓溶型泡排剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气田泡排剂用发泡材料、缓溶型泡排剂及其制备方法，属于油田化学技术领域。该发泡材料由以下重量份数的组分组成：无患子提取物1份，脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈0.03～0.1份，月桂酸二乙醇酰胺0.01～0.1份。本发明将上述三者复配作为发泡材料，可使其中的表面活性物质得到相互增强，提高泡沫的稳定性和抗环境干扰能力，同时提高表面活性剂的生物降解性，降低泡排剂的毒性及对环境的污染。在其中添加PVA和肠溶型丙烯酸树脂作为包衣材料，能有效控制发泡材料在水中的溶解速度，由此得到的泡排剂遇水后溶解速度慢，抗矿化度和抗凝析油能力强，具有较强的二次起泡能力，且与甲醇、缓蚀剂、阻垢剂等药剂配伍良好，与气、液组分不发生化学反应。

Description

一种气田泡排剂用发泡材料、缓溶型泡排剂及其制备方法

技术领域

本发明具体涉及一种气田泡排剂用发泡材料，以及采用该发泡材料的缓溶型泡排剂及其制备方法，属于油田化学技术领域。

背景技术

气田在开采时产生的地层水将对天然气的生产造成不同程度的影响。为了帮助气井排出地层产出水，人们使用了诸如泡沫排水、柱塞气举排水、超声雾化排水、气举排水、分体式柱塞排水、有杆泵排水、无杆泵排水等排水工艺技术。泡沫排水采气工艺技术具有设备简单、施工容易、见效快、成本低、气井能量损失少、又不影响气井生产的优点，在国内外采气生产中得到广泛应用。

目前，国内不少厂家、企业研制出了应用于气井排水的泡沫排水剂，如东北大学科技开发公司研制的DH92-1泡沫排水剂、成都孚吉公司生产的UT-6和UT-11泡沫排水剂、西安石油大学装备技术开发公司研制的syd泡沫排水剂等，这些泡沫排水剂发生的泡沫含水率较高，泡沫的稳定性不太强，需要连续加注泡排。然而对于部分水平井而言，其管柱结构复杂，井内有多个封隔器，且无法解封，造成气井油套不连通，泡排时只能采取油管加注药剂，而油管加注药剂为了确保药剂充分流下去，需要关井，关井时油管上部积液回落到井底，所以要使药剂能与井底积液混合，必须关井时间足够长，现场试验至少6小时以上，药剂才能到达水平段与积液混合，这不仅影响气井生产时率，且由于大量积液流回到水平段也造成泡排启动困难，泡排效果较差。其次，水平井是大斜度井，造斜段较长，泡沫在造斜段容易破裂，影响泡排效果，同时投棒时，泡排棒只能到达造斜段位置，无法进入水平段，影响投棒效果，造成泡排效果差。

发明内容

本发明的目的是提供一种气田泡排剂用发泡材料。

同时，本发明还提供一种缓溶型泡排剂。

最后，本发明还提供一种缓溶型泡排剂的制备方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种气田泡排剂用发泡材料，由以下重量份数的组分组成：无患子提取物1份，脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈0.03～0.1份，月桂酸二乙醇酰胺0.01～0.1份。

优选的，气田泡排剂用发泡材料，由以下重量份数的组分组成：无患子提取物1份，脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈0.05～0.1份，月桂酸二乙醇酰胺0.05～0.07份。更优选的，无患子提取物1份，脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈0.07份，月桂酸二乙醇酰胺0.05份。

一种缓溶型泡排剂，由发泡材料(发泡剂)和包衣材料组成，发泡材料采用无患子提取物、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈与月桂酸二乙醇酰胺的复配，包衣材料采用聚乙烯醇(PVA)和肠溶型丙烯酸树脂的复配。具体的，由以下重量百分含量的组分组成：无患子提取物50～60％、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈3.5～5％、月桂酸二乙醇酰胺2.5～3.5％、聚乙烯醇(PVA)12～13％、肠溶型丙烯酸树脂20～30％。

优选的，缓溶型泡排剂，由以下重量百分含量的组分组成：无患子提取物55％、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈4.4％、月桂酸二乙醇酰胺3.1％、聚乙烯醇(PVA)12.5％、肠溶型丙烯酸树脂25％。

所述的无患子提取物的制备方法为：取无患子全果，粉碎后加入水中，在温度为80～100℃下浸泡36～72小时；在浸泡后的溶液中加入絮凝剂，絮凝后取上清，再浓缩至水分含量小于5％，即得无患子提取物。

优选的，以重量份数计，无患子全果100份，水300份，絮凝剂2份。所述的絮凝剂为聚合硫酸铝，絮凝时间为12～24小时。

所述的脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈为助泡剂，月桂酸二乙醇酰胺为稳泡剂。

一种缓溶型泡排剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照重量百分含量准确取各组分，将无患子提取物、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈、月桂酸二乙醇酰胺混匀，干燥后粉碎得粉末；

(2)取聚乙烯醇、肠溶型丙烯酸树脂溶于水中，加入步骤(1)的粉末，溶解完全后干燥、粉碎，成型即得。

本发明的有益效果：

本发明的缓溶型泡排剂遇水后溶解速度慢，整个产品在水中溶解时间分别大于2小时、24小时、48小时，抗矿化度能力达200000mg/L，抗凝析油能力达20％，具有较强的二次起泡能力，在90℃地层水中，加药浓度在4‰时，发泡能力150mm，泡沫稳定性120mm，携液能力80％。该泡沫排水剂的密度在1.4g/cm³以上，方便药剂加注时下落，并防止条形泡排剂卡在采气树内无法到达造斜段。本发明的气田泡沫排水剂无毒、易降解，不会对环境造成污染。其发泡能力、稳泡能力、泡沫携液能力强，适用于含凝析油的高矿化度的油套不连通水平井泡沫排水工艺使用，现场试验泡排成功率达80％以上。另外，该泡沫排水剂与甲醇、缓蚀剂、阻垢剂等药剂具有良好的配伍性，与气、液组分不发生化学反应，不增加气体和燃烧产物的毒性，不腐蚀设备和管道。

本发明中无患子提取物源自无患子(又称油患子)，属于无患子科植物，在其厚肉质状的果皮中含有皂素，皂素在水中进行简单的搓揉便会产生泡沫，是一种天然的起泡剂。脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈是一种阴性离子表面活性剂，具有良好的热稳定性和生物降解性，能与各种类型的其它表面活性剂混合使用，作为助泡剂能提高无患子提取物的发泡能力。月桂酸二乙醇酰胺是一种稳泡剂，起稳定泡沫作用，延长泡沫破灭时间。本发明将无患子提取物、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈与月桂酸二乙醇酰胺复配作为发泡材料(发泡剂)，可使其中的表面活性物质得到相互增强，提高泡沫的稳定性和抗环境干扰能力，同时提高表面活性剂的生物降解性，降低泡沫排水剂的毒性和对环境的污染。

本发明通过在无患子提取物中加入不同含量的助泡剂，从发泡能力和泡沫稳定性两方面考查，结果显示，在无患子提取物中加入3～10％的脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈的发泡能力和泡沫稳定性最好，因此选用脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈作为缓溶型泡沫排水剂的助泡剂。通过在无患子提取物中加入不同含量的稳泡剂，从发泡能力和泡沫稳定性两方面考查，结果显示，在无患子提取物中加入1～10％的月桂酸二乙醇酰胺的发泡能力和泡沫稳定性最好，因此选用月桂酸二乙醇酰胺作为缓溶型泡沫排水剂的稳泡剂。另外，选用PVA和肠溶型丙烯酸树脂作为包衣材料，在发泡剂颗粒表面形成一层水溶解速度较慢的膜，能有效控制发泡剂在水中的溶解速度。

具体实施方式

下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

实施例1

本实施例中的泡排剂用发泡材料，由无患子提取物、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈与月桂酸二乙醇酰胺复配组成，其质量比为50:4:3.5。

本实施例中的缓溶型泡排剂，由以下重量百分含量的组分组成：无患子提取物50％、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈4％、月桂酸二乙醇酰胺3.5％、聚乙烯醇(PVA)13％、肠溶型丙烯酸树脂29.5％。

本实施例中缓溶型泡排剂的制备方法为，包括以下步骤：

(1)无患子提取物的制备：以重量份数计，取无患子全果100份，粉碎后加入300份水中，在温度为80℃下浸泡72小时；在浸泡后的溶液中加入2份聚合硫酸铝，絮凝18小时后取上清，再浓缩至水分含量小于5％即得；

(2)按照重量百分含量准确取各组分，将无患子提取物、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈、月桂酸二乙醇酰胺混匀，干燥后粉碎得粉末；

(3)将聚乙烯醇(PVA)、肠溶型丙烯酸树脂溶于水中(水占50％)，完全溶解后将步骤(2)的粉末加入，待完全溶解并形成均一透明的液体，再干燥至水分含量小于2％，粉碎，最后液压成型即可。

实施例2

本实施例中的泡排剂用发泡材料，由无患子提取物、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈与月桂酸二乙醇酰胺复配组成，其质量比为55:4.4:3.1。

本实施例中的缓溶型泡排剂，由以下重量百分含量的组分组成：无患子提取物55％、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈4.4％、月桂酸二乙醇酰胺3.1％、聚乙烯醇(PVA)12.5％、肠溶型丙烯酸树脂25％。

本实施例中缓溶型泡排剂的制备方法同实施例1。

实施例3

本实施例中的泡排剂用发泡材料，由无患子提取物、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈与月桂酸二乙醇酰胺复配组成，其质量比为60:5:2.5。

本实施例中的缓溶型泡排剂，由以下重量百分含量的组分组成：无患子提取物60％、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈5％、月桂酸二乙醇酰胺2.5％、聚乙烯醇(PVA)12％、肠溶型丙烯酸树脂20.5％。

本实施例中缓溶型泡排剂的制备方法同实施例1。

上述实施例1-3中采用的脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈购自江苏海安化工，月桂酸二乙醇酰胺购自南通辰润化工有限公司，聚乙烯醇购自郑州市升峰化工原料有限公司，肠溶型丙烯酸树脂购自成都孚吉科技有限责任公司。

试验例1

在进行助泡剂优选过程中，油患子提取物含量为30％，再分别加入不同浓度(以油患子提取物量计)的6501、AEO₁₈、APG、椰子油酸单乙醇酰胺助泡剂，余量为水。测试其发泡、稳泡能力，结果详见下表1。

表1 助泡剂优选测试结果

从表1可以看出，在油患子提取物中加入不同含量的助泡剂，从发泡能力和泡沫稳定性两方面考查结果来看，加入7％的AEO₁₈的发泡能力和泡沫稳定性最好。因此，选用AEO₁₈做为缓溶型泡沫排水剂的助泡剂，其加入量为油患子提取物的7％。

试验例2

在进行稳泡剂优选过程中，油患子提取物含量为30％，再加入2.1％的AEO₁₈。再分别加入不同浓度(以油患子提取物量计)的三乙醇胺、甲基纤维素、月桂酸二乙醇酰胺稳泡剂，余量为水。测试其发泡、稳泡能力，结果详见下表2。

表2 稳泡剂优选测试结果

从表2可以看出，在油患子提取物中加入不同含量的稳泡剂，从发泡能力和泡沫稳定性两方面考查结果来看，加入5％的月桂酸二乙醇酰胺的发泡能力和泡沫稳定性最好。因此，选用月桂酸二乙醇酰胺做为缓溶型泡沫排水剂的稳泡剂，其加入量为油患子提取物的5％。

总结：通过对助泡剂、稳泡剂的优选试验可以看出，选用AEO₁₈做为油患子提取物的助泡剂，月桂酸二乙醇酰胺做为稳泡剂，发泡剂的发泡和稳泡能力最强。由此确定缓溶型泡排剂的发泡材料(发泡剂)配方为：油患子提取物88％、AEO₁₈7％、月桂酸二乙醇酰胺5％。

试验例3

以重量百分含量计，按照最佳比例将无患子提取物88％、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈7％、月桂酸二乙醇酰胺5％复配制备发泡剂，先置于烘箱内烘干，再磨成细粉状，与优选的包衣材料聚乙烯醇(PVA)按不同比例进行配制，测试不同比例下的发泡能力和在70℃下的溶解时间，结果详见下表3。

表3 不同比例下的发泡力和溶解时间

从表3可以看出，泡排剂的发泡能力随着PVA的增加而下降，当PVA含量达到40％后，发泡能力下降很快，表明PVA在该配方中的最大含量不得超过40％；另外，随着PVA含量的变化，泡排剂的溶解时间变化很大，并且溶解时间随着PVA含量的增加逐渐增长，表明PVA含量越高，泡排剂的溶解时间越长。

当PVA的用量增加到40％时，泡排剂的发泡能力和溶解时间均达到最佳值，表明发泡剂与PVA的最佳配制比例为4:3。

试验例4

将包衣材料先做成糊状再加入发泡剂，这种包衣工艺能大大延长产品的溶解时间。考虑到包衣材料全部采用水溶性好的物质，在高温条件下溶解速度较快，配制的泡排剂的溶解时间难满足缓溶要求，因此考虑加入难溶性物质作为包衣剂，考查泡排剂的溶解时间。

丙烯酸树脂根据其溶解性分为肠溶型、胃溶型和渗透型三种。肠溶型丙烯酸树脂的特点是在pH为2～5的水中不溶解，当pH升高大于5时逐渐趋于溶解。胃溶型丙烯酸树脂的特点是在pH为1～2的水中全部溶解，当pH为3时只有60％溶于水，pH达到7时不溶于水，因此不适于作泡排剂的包衣材料。渗透型丙烯酸树脂的特点是在任何条件下都不溶于水，但遇水后能发胀，形成微小的水分子通道，也不适于作泡排剂的包衣材料。

对比三种丙烯酸树脂材料的特点并结合气井自身情况，采用肠溶型丙烯酸树脂作为泡排剂的包衣材料，当地层水pH大于5时能完全溶于地层水，不能堵塞地层和井筒。考虑将肠溶性丙烯酸树脂与聚乙烯醇(PVA)复配作为包衣材料，再与发泡剂混合后压制成型，考查所配制泡排剂的溶解性，结果详见下表4。

表4 不同比例下的发泡力和溶解时间

序号	配制比例	溶解时间(h)
			1	发泡剂:PVA:丙烯酸树脂＝4:0:6	63
2	发泡剂:PVA:丙烯酸树脂＝4:1:5	67
			3	发泡剂:PVA:丙烯酸树脂＝4:2:4	73
4	发泡剂:PVA:丙烯酸树脂＝4:3:3	56
			5	发泡剂:PVA:丙烯酸树脂＝4:4:2	45
6	发泡剂:PVA:丙烯酸树脂＝4:5:1	39
			7	发泡剂:PVA:丙烯酸树脂＝4:6:0	32

从表4可以看出，随着PVA与丙烯酸树脂含量的变化，泡排剂的溶解时间变化很大，并且溶解时间随着丙烯酸树脂含量的增加逐渐增长，表明丙烯酸树脂含量越高，泡排剂的溶解时间越长。

当发泡剂:PVA:丙烯酸树脂＝4:3:3时，泡排剂的发泡能力和溶解时间均达到要求，由此确定泡排剂的最佳配比。

试验例5

在实验室内建一套总长为20m的气井模拟装置，分别水平段、造斜段、直井段安装三套压力变送器，由电脑自动采集三段的压力变化情况，采集间隔为一秒钟一个点。通过三段的压力变化情况，来反应气井模拟装置内的集液情况。

按要求连接好气井模拟装置后，打开电脑自动采集程序。同时开动进气阀和进水泵，让气、水同时进入模拟装置。其中进气速度设定为：50m³/h、进水速度设定为：60L/h。这时候观察到采集程序中的水平段、造斜段、直井段无压差，曲线完全重合。继续通过气体和液体，直到从电脑上观察到压力差后，开启加药泵从油套环空泵入UT-11C泡排剂稀释液(按1:10的比例稀释)或者投入固体泡排剂，并而同时通过气体和液体。

泡排剂在加入发泡后，立即从分离器出口收集带的积液，并每10分钟测量一次带出积液的多少，并做好记录。直到观察到水平段、造斜段、直井段压力上涨到开药前的压力值。

通过测量带出液体的体积和观察水平段、造斜段、直井段压力上涨到开药前的压力值，这两方面考查泡排剂的带液能力，结果详见下表5。

表5 三种类型泡排剂在相同用量下性能对比测试

泡排剂	总体带液量(lL)	平稳带液时间(min)	有效带液时间(min)
				UT-11C	113.8	90	110
UT-6	264.5	110	330
				实施例2	1332.1	630	4160

从表3可以看出，UT-6自发泡型泡排剂和注入液体UT-11C起泡剂在前60分钟的带液能力较强，每10分钟达到1200ml以上，但其药剂的有效期很短，一次性加入UT-11C的平稳带液时间为90min总体带液时间也只有110min；自发泡型泡排剂的平稳带液时间为110min，总体带液时间也只有330min。而实施例2制备的缓溶型泡排剂的平稳带液时间较长，总体带液时间也较长，分别达到630min和4160min，且其总带液能力较强，可达到1332.1L，明显高于其他类型的泡排剂，是一次性加入UT-11C的11.7倍，是UT-6的5.1倍。

Claims (7)

1.一种缓溶型泡排剂，其特征在于：由以下重量百分含量的组分组成：无患子提取物50～60％、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈ 3.5～5％、月桂酸二乙醇酰胺2.5～3.5％、聚乙烯醇12～13％、肠溶型丙烯酸树脂20～30％。

2.根据权利要求1所述的缓溶型泡排剂，其特征在于：由以下重量百分含量的组分组成：无患子提取物55％、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈ 4.4％、月桂酸二乙醇酰胺3.1％、聚乙烯醇12.5％、肠溶型丙烯酸树脂25％。

3.根据权利要求1或2所述的缓溶型泡排剂，其特征在于：所述的无患子提取物的制备方法为：取无患子全果，粉碎后加入水中，在温度为80～100℃下浸泡36～72小时；在浸泡后的溶液中加入絮凝剂，絮凝后取上清，再浓缩至水分含量小于5％，即得无患子提取物。

4.根据权利要求3所述的缓溶型泡排剂，其特征在于：以重量份数计，无患子全果100份，水300份，絮凝剂2份。

5.根据权利要求4所述的缓溶型泡排剂，其特征在于：所述的絮凝剂为聚合硫酸铝。

6.根据权利要求4所述的缓溶型泡排剂，其特征在于：所述的絮凝时间为12～24小时。

7.一种如权利要求1或2所述的缓溶型泡排剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)按照重量百分含量准确取各组分，将无患子提取物、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO₁₈、月桂酸二乙醇酰胺混匀，干燥后粉碎得粉末；

(2)取聚乙烯醇、肠溶型丙烯酸树脂溶于水中，加入步骤(1)的粉末，溶解完全后干燥、粉碎，成型即得。