CN104130767A - 一种抗盐耐酸浓缩起泡剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗盐耐酸浓缩起泡剂及其制备方法与应用，所述起泡剂是由20～45%的两性离子表面活性剂、1～10%的阳离子表面活性剂和水组成。制备方法如下：分别向反应釜中按顺序加入上述重量百分比的各组分，在常温下，搅拌2～3小时，待反应釜内物料充分反应即制得所述抗盐耐酸浓缩起泡剂。本发明发明在较低使用浓度下即具有起泡能力强、泡沫稳定性好、抗酸抗盐、使用温度广泛等优点，适用于泡沫压裂工艺和油气同产及气水同产井的采油、采气、排水等工艺中，也应用于修井冲砂作业，原材料广泛易得，操作简便，对环境与设备要求低，容易实现工业化生产和规模化应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种起泡剂，特别涉及一种抗盐耐酸浓缩起泡剂及其制备方法与应用。
背景技术
压裂酸化在碳酸盐岩中进行，能较大面积地改造低渗透油气层，而泡沫酸相对于常规酸化具有更好的酸化效果。泡沫酸要求选择适当的发泡剂及稳泡剂，能提高表面枯度，增加泡沫稳定性。但是目前的泡沫抗酸性及稳定性较弱，不能很好的进行泡沫酸配制。
我国主要油田已进入二次采油后期高含水阶段，迫切需要新型、廉价、高效的驱油体系，而性能优良的泡沫流体能提高驱油波及面积(波及系数)和提高驱油效率，进而提高原油采收率；还可作为选择性封堵剂，具有堵水不堵油、堵高不堵低的特性，能选择性封堵高渗通道，降低高渗区的载流量而不破坏低渗区。油井经长期开采后，地层压力下降，油层难免出砂，作业中也难免将地面的机械杂质带入井中，均会造成产层的不同程度堵塞，使油井产量下降。以往采用清水冲砂、洗井和替喷等作业，因油层压力低于静水柱压力，易造成大量液体漏入地层，有时甚至泵入油井的液体失返，使施工无法进行，且造成油层污染。因此，需要一种高效的泡沫流体作为低压漏失油井的冲砂、洗井和替喷等作业液。
在水气田开发中，随着天然气的采出，地层水和凝析油不断随天然气进入井筒，进而气井采输面临着高温、高含凝析油、高矿化度等排水采气难题，现有常规泡沫排水采气工艺由于缺乏优良的起泡剂已无法有效解决，而且我国大部分的气田在冬季，其地表温度非常低，能达到-20～-30℃，一般的起泡剂在此气温下会结冻而无法正常使用，急需新型的抗极端温度、抗高矿化度的起泡剂。
发明内容
本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种新型的抗盐耐酸浓缩起泡剂及其制备方法与应用。本发明的起泡剂能够在泡沫压裂工艺和油气同产及气水同产井的采油、采气、排水等工艺中应用，也可应用于修井冲砂作业。较低使用浓度下即具有起泡能力强、泡沫稳定性好、抗酸抗盐、应用广泛等优点。原材料广泛易得，操作简便，对环境与设备要求低，容易实现工业化生产和规模化应用。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种抗盐耐酸浓缩起泡剂，包括如下重量百分比的组分配比而成：
两性离子表面活性剂：20～45％；
阳离子表面活性剂：1～15％；
其余量为水。
所述的两性离子表面活性剂是月桂基酰胺丙基甜菜碱、油酸酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、硬脂基酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺羟基丙基磺基甜菜碱、油酸酰胺羟基丙基磺基甜菜碱、椰油酰胺羟基丙基磺基甜菜碱和硬脂酰胺羟基丙基磺基甜菜碱中的一种或两种以上的混合物；
所述两性离子表面活性剂的相关结构式如下所示：
(a)脂肪烷基酰胺丙基甜菜碱：
式中，R为月桂基，油酸基，椰油基，硬脂基；
(b)脂肪烷基酰胺羟基丙基磺基甜菜碱：
式中，R为月桂基，油酸基，椰油基，硬脂基。
所述的两性表面活性剂是甜菜碱型表面活性剂，在无碱、弱碱乃至酸性条件下能和原油形成超低界面张力，具有较好的耐温抗盐特别是抗钙镁离子的性能，起泡增稠性较好，酸碱条件下具有优良的稳定性，与阳离子配伍性相当好，并且与其它类型的表面活性剂复配时具有明显的增效作用，另外还有刺激性低、耐硬水性好、适用范围广和生物降解性好等特点。
所述的阳离子表面活性剂是乙撑双十二醇聚氧乙烯醚氯化铵、乙撑双十四醇聚氧乙烯醚氯化铵、乙撑双十六醇聚氧乙烯醚氯化铵、十二烷基双羟乙基甲基氯化铵、十四烷基双羟乙基甲基氯化铵、十六烷基双羟乙基甲基氯化铵中的一种或两种以上的混合物；
所述阳离子表面活性剂的相关结构式如下所示：
(a)乙撑双脂肪醇聚氧乙烯醚氯化铵：
式中，R为十二烷基，十四烷基，十六烷基；
(b)脂肪烷基双羟乙基甲基氯化铵：
式中：R为十二烷基，十四烷基，十六烷基。
乙撑双脂肪醇聚氧乙烯醚氯化铵是一种新型的Gemini季铵盐，是由两个单链单头基普通表面活性剂在离子头基处通过化学键联接而成，因而抑制了表面活性剂有序聚集过程中的头基分离力，极大地提高了表面活性，更容易聚集形成胶束，大大降低应用浓度，有很强的增溶性，分子中同时有两个亲水基团，因而其Kraft点(表面活性剂溶解度显著增加时的温度)较低，具有良好的低温溶解性能。与普通表面活性剂复配，可以产生更大的协同效应，也可大大降低成本，提高应用价值。
本发明抗盐耐酸浓缩起泡剂的制备方法，包括以下步骤，常温常压下，先将两性离子表面活性剂、阳离子表面活性剂按照一定配比加入反应釜，然后再加入水充分搅拌2-3h，至完全溶解，即为耐酸抗盐浓缩起泡剂。
本发明抗盐耐酸浓缩起泡剂能够在泡沫压裂工艺和油气同产及气水同产井的采油、采气、排水等工艺中应用，也应用于修井冲砂作业。
与现有泡沫技术相比，本发明具有以下优点：
本发明应用领域广泛，可单独使用，也可与其它起泡剂复配使用，配伍性能良好，在泡沫压裂工艺和油气同产及气水同产井的采油、采气、排水等工艺中都可应用，也可应用于修井冲砂作业；具有高表面活性，拥有超强的起泡能力，泡沫丰富细腻，在0.1％浓度下起泡泡沫质量可达77％以上；泡沫稳定性好，泡沫半衰期在350min以上，排液半衰期可达9min以上；抗酸抗盐能力强，与地层水、酸液等介质配伍稳定好，耐酸性可达pH＝1以下，抗矿化度可达180000mg/L；使用温度范围广泛，在-30～120℃范围内，仍能保持很好的泡沫能力；另外，还具有携液量大，携砂能力强等特点。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本发明可实施范围的限定。
实施例1
抗盐耐酸浓缩起泡剂，包括如下重量百分比的组分配比而成：椰油酰胺丙基甜菜碱33％，十二烷基酰胺丙基羟基磺基甜菜碱5％，乙撑双十二醇聚氧乙烯醚氯化铵1.7％，水60.3％。
其制备方法是：常温常压下，椰油酰胺丙基甜菜碱、油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱和乙撑双十二醇聚氧乙烯醚氯化铵按照一定配比加入反应釜，然后再加入水充分搅拌2-3h，至完全混合均匀，即为耐酸抗盐浓缩起泡剂。
对起泡剂溶液的各项性能进行测试，对起泡剂溶液的各项性能进行了测试，在0.1％浓度下，温度适用范围可以稳定在-30～120℃；抗盐性达到1.8×104mg/L；用搅拌法(GJ-3S高速搅拌器，转速9000±200转/分钟)测定起泡剂的起泡性能和稳泡性能，测得起泡泡沫质量为78％，泡沫半衰期在360min以上，排液半衰期为9.2min；油水界面张力为0.168mN/m。
实施例2
抗盐耐酸浓缩起泡剂，包括如下重量百分比的组分配比而成：十二烷基酰胺羟基丙基磺基甜菜碱38.6％，十二烷基双羟乙基甲基氯化铵6.2％，水55.2％。
其制备方法与实施例1相同。
对起泡剂溶液的各项性能进行测试，对起泡剂溶液的各项性能进行了测试，在0.1％浓度下，温度适用范围可以稳定在-30～120℃；抗盐性达到1.8×104mg/L；用搅拌法(GJ-3S高速搅拌器，转速9000±200转/分钟)测定起泡剂的起泡性能和稳泡性能，测得起泡泡沫质量为77.1％，泡沫半衰期在355min以上，排液半衰期为9.1min；油水界面张力为0.173mN/m。
实施例3
抗盐耐酸浓缩起泡剂，包括如下重量百分比的组分配比而成：油酸酰胺丙基甜菜碱28％，十六烷基酰胺丙基羟基磺基甜菜碱11％，十二烷基双羟乙基甲基氯化铵2.2％，水58.8％。
其制备方法与实施例1相同。
对起泡剂溶液的各项性能进行测试，对起泡剂溶液的各项性能进行了测试，在0.1％浓度下，温度适用范围可以稳定在-30～120℃；抗盐性达到1.8×104mg/L；用搅拌法(GJ-3S高速搅拌器，转速9000±200转/分钟)测定起泡剂的起泡性能和稳泡性能，测得起泡泡沫质量为77.1％，泡沫半衰期在352min以上，排液半衰期为9.3min；油水界面张力为0.175mN/m。
实施例4
抗盐耐酸浓缩起泡剂，包括如下重量百分比的组分配比而成：十四烷基酰胺羟基丙基磺基甜菜碱35.2％，十二烷基双羟乙基甲基氯化铵8.7％，水56.1％。
其制备方法与实施例1相同。
对起泡剂溶液的各项性能进行测试，对起泡剂溶液的各项性能进行了测试，在0.1％浓度下，温度适用范围可以稳定在-30～120℃；抗盐性达到1.8×104mg/L；用搅拌法(GJ-3S高速搅拌器，转速9000±200转/分钟)测定起泡剂的起泡性能和稳泡性能，测得起泡泡沫质量为77.2％，泡沫半衰期在350min以上，排液半衰期为9.2min；油水界面张力为0.181mN/m。
Claims (5)
1.一种抗盐耐酸浓缩起泡剂，其特征在于：包括如下重量百分比的组分配比而成：
两性离子表面活性剂：20～45％；
阳离子表面活性剂：1～15％；
其余量为水。
2.根据权利要求1所述的一种抗盐耐酸浓缩起泡剂，其特征在于：所述的两性离子表面活性剂是月桂基酰胺丙基甜菜碱、油酸酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、硬脂基酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺羟基丙基磺基甜菜碱、油酸酰胺羟基丙基磺基甜菜碱、椰油酰胺羟基丙基磺基甜菜碱和硬脂酰胺羟基丙基磺基甜菜碱中的一种或两种以上的混合物；
所述两性离子表面活性剂的相关结构式如下所示：
(a)脂肪烷基酰胺丙基甜菜碱：
式中，R为月桂基，油酸基，椰油基，硬脂基；
(b)脂肪烷基酰胺羟基丙基磺基甜菜碱：
式中，R为月桂基，油酸基，椰油基，硬脂基。
3.根据权利要求1所述的一种抗盐耐酸浓缩起泡剂，其特征在于：所述的阳离子表面活性剂是乙撑双十二醇聚氧乙烯醚氯化铵、乙撑双十四醇聚氧乙烯醚氯化铵、乙撑双十六醇聚氧乙烯醚氯化铵、十二烷基双羟乙基甲基氯化铵、十四烷基双羟乙基甲基氯化铵、十六烷基双羟乙基甲基氯化铵中的一种或两种以上的混合物；
所述阳离子表面活性剂的相关结构式如下所示：
(a)乙撑双脂肪醇聚氧乙烯醚氯化铵：
式中，R为十二烷基，十四烷基，十六烷基；
(b)脂肪烷基双羟乙基甲基氯化铵：
式中：R为十二烷基，十四烷基，十六烷基。
4.如权利要求1所述的抗盐耐酸浓缩起泡剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：常温常压下，先将两性离子表面活性剂、阳离子表面活性剂按照一定配比加入反应釜，然后再加入水充分搅拌2-3h，至完全溶解，即为耐酸抗盐浓缩起泡剂。
5.如权利要求1所述的抗盐耐酸浓缩起泡剂的应用，其特征在于：所述的抗盐耐酸浓缩起泡剂能够在泡沫压裂工艺和油气同产及气水同产井的采油、采气、排水等工艺中应用，也应用于修井冲砂作业。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20141105 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |