CN106244127B - 一种环保型泡沫排水剂及其制备方法 - Google Patents

一种环保型泡沫排水剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种环保型泡沫排水剂及其制备方法，所述环保型是指泡沫排水剂采用的是具有可生物降解性的原料，所述泡沫排水是指利用泡沫的含水性能及自身井底能力将井底积液排放到井外，以实现天然气井增产的目的。所述泡沫排水剂在现场实验中能够以其良好的起泡能力、稳泡能力和携液能力满足泡沫排水采气工艺并达到显著的泡沫排水效果，其特征在于，包括以下原料组分：椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱，十二烷基甜菜碱，烷基糖苷，椰油酰胺丙基甜菜碱，月桂酰胺丙基甜菜碱，十二烷基二甲基氧化铵，十六烷基三甲基氯化铵，脂肪醇聚氧乙烯醚，尿素，以及水。

Description

一种环保型泡沫排水剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及天然气气井的泡沫排水采气技术，特别是一种环保型泡沫排水剂及其制备方法，所述环保型是指泡沫排水剂采用的是具有可生物降解性的原料，所述泡沫排水是指利用泡沫的含水性能及井底自身能量将井积液排放到井外，以实现天然气井增产的目的。所述泡沫排水剂在现场实验中能够以其良好的起泡能力、稳泡能力和携液能力满足泡沫排水采气工艺并达到显著的排水采气效果。
背景技术
随着气田的不断开发，气藏能力及气井压力的不断降低，天然气井已陆续产出地层水，大部分气井开始不同程度的产出凝析水，而许多产水气井并不能实现自喷带水，从而使得液体在井筒中聚集，进而形成积液。这不仅严重影响了气田的最终采气效果，而且还制约着天然气气井的正常生产，甚至会导致天然气气井的停产，甚至报废。目前，为了解决气井因地层水影响生产的积液，采取加注泡沫排水剂，使泡沫排水剂与积液接触后，借助天然气流的搅动，产生大量低密度含水泡沫，这种由水或水夹凝析油为非连续相的高质量泡沫，迅速改变井底及油管内的气液分布结构，井筒积液变为气、液混合相的泡沫。油管内滑脱沉积的液相变为泡沫，迅速改变油管内低部位流体的相对密度，连续生产的气相驱替泡沫流出井筒，逐步实现油管内的气液结构的连续分布，且降低油管内混合流体的相对密度，从而减小井底回压，提高了气体举升的能力。随着排液过程的连续，积液进一步减小，气井生产压差增加，气井产量增加，井底积液的部分或完全排除，使气井生产得到部分恢复或完全恢复。本发明人认为，泡沫排水剂的研制应考虑诸多影响因素，例如井底积液矿化度、温度、凝析油含量等，同时也要考虑所选用的表面活性剂对环境造成的影响。
矿化度影响泡沫排水剂的性能。在软化水中具有良好起泡性能的表面活性剂如十二烷基硫酸钠(K12)、烷基苯磺酸盐、烯烃磺酸盐、脂肪酸甲酯磺酸盐类型的表面活性剂，一旦处于盐水介质中，尤其是含有多价金属离子的盐水介质中时，起泡性能迅速恶化，甚至根本不产生泡沫。这主要是由于体系盐含量增大，电解质离子浓度增大，可能增大了表面活性剂在体系中的量，减少了在界面上的吸附，影响表面性能；也可能是使表面活性剂的双电层受到压缩、影响表面活性剂在体系中的水化作用，从而影响性能。温度影响泡沫排水剂的性能。一般情况下，随着温度的升高，起泡剂溶液的起泡体积先增加，达到某一定值后又呈下降趋势。这主要是因为在一定温度范围内，温度升高时溶液膨胀，起泡剂分子间距离增大，动能增加，分子容易摆脱水的束缚而逃逸到水面，导致表面吸附的起泡剂分子增多，表面张力下降，即表现为起泡体积增加。但在较高温度时，一方面,液膜的水分蒸发加剧使液膜变薄，排液速度加快，则泡沫容易破灭，生成的泡沫很快消失。凝析油影响泡沫排水剂的性能。在天然气井开发中，往往含有部分凝析油。当凝析油进入起泡剂体系中后，减小了液膜表面的表面活性剂分子的百分含量，同时还使得液膜厚度变小，从而很大程度上降低了起泡剂的起泡和稳泡性。
表面活性剂能回收环境中的有机污染物，进行环境修复，促进有机污染物的生物降解，但表面活性剂也不可避免地残留于环境中。表面活性剂工业要实现可持续性发展，必须保证它对人类赖以生存的环境无潜在危害。因此，需要建立表面活性剂这种大产量化学品的环境安全性评价体系。生物降解性能是环境安全评价体系中最重要的内容之一，它是环境中化学品去除的最主要途径，排放到环境中的表面活性剂如果能最大限度地被微生物转化和利用，则能实现生态环境的良性循环。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种环保型泡沫排水剂及其制备方法，所述环保型是指泡沫排水剂采用的是具有可生物降解性的原料，所述泡沫排水是指利用泡沫的含水性能及井底自身能力将井底积液排放到井外，以实现天然气增产的目的。所述泡沫排水剂在现场实验中能够以其良好的起泡能力、稳泡能力和携液能力满足泡沫排水采气工艺并达到显著的泡沫排水效果。
本发明的技术方案如下：
一种环保型泡沫排水剂，其特征在于，包括以下原料组分：椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱，十二烷基甜菜碱，烷基糖苷，椰油酰胺丙基甜菜碱，月桂酰胺丙基甜菜碱，十二烷基二甲基氧化铵，十六烷基三甲基氯化铵，脂肪醇聚氧乙烯醚，尿素，以及水。
所述原料组分的重量含量如下：椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱10～30％，十二烷基甜菜碱10～30％，烷基糖苷5～20％，椰油酰胺丙基甜菜碱10～20％，月桂酰胺丙基甜菜碱5～20％，十二烷基二甲基氧化铵5～15％，十六烷基三甲基氯化铵3～15％，脂肪醇聚氧乙烯醚1～5％，尿素1～5％，以及水5～10％。
所述原料组分的重量含量如下：椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱10～30％，十二烷基甜菜碱10～30％，烷基糖苷10～20％，椰油酰胺丙基甜菜碱10～20％，月桂酰胺丙基甜菜碱10～20％，十二烷基二甲基氧化铵5～15％，十六烷基三甲基氯化铵5～15％，脂肪醇聚氧乙烯醚1～5％，尿素1～5％，以及水5～10％。
所述泡沫排水剂为淡黄色均匀溶液。
所述泡沫排水剂的耐高温性能达气井中温度150℃。
所述泡沫排水剂的耐矿化度性能达气井积水总矿化度300g/L。
所述泡沫排水剂的耐凝析油性能达气井中凝析油含量体积比30％。
一种环保型泡沫排水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，按照如下原料组分及其重量含量备料：椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱10～30％，十二烷基甜菜碱10～30％，烷基糖苷5～20％，椰油酰胺丙基甜菜碱10～20％，月桂酰胺丙基甜菜碱5～20％，十二烷基二甲基氧化铵5～15％，十六烷基三甲基氯化铵3～15％，脂肪醇聚氧乙烯醚1～5％，尿素1～5％，以及水5～10％；将椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱，十二烷基甜菜碱，月桂酰胺丙基甜菜碱，烷基糖苷，椰油酰胺丙基甜菜碱，以及十二烷基二甲基氧化铵，混合在一起形成第一均匀混合液；将十六烷基三甲基氯化铵，脂肪醇聚氧乙烯醚，尿素，以及水，混合在一起形成第二均匀乳化混合液；将第一均匀混合液与第二均匀乳化混合液混合在一起即得环保型泡沫排水剂。
所述第一均匀混合液采用搅拌均匀的方式。
所述第二均匀乳化混合液采用搅拌均匀的方式。
所述第一均匀混合液与第二均匀乳化混合液混合在一起是指将第二均匀乳化混合液加入第一均匀混合液中，搅拌均匀即得到淡黄色的均匀溶液。
本发明的技术效果如下：本发明的环保型泡沫排水剂在高凝析油及高矿化度条件下，携液率至少提高30％以上，在现场试验中能够以其良好的起泡能力、稳泡能力和携液能力满足泡沫排水采气工艺并达到显著的泡沫排水效果。本发明的环保型泡沫排水剂适用于高温、高矿化度、高凝析油的气井环境，也就是说具有抗高矿化度、高凝析油的性能，例如，耐矿化度最高可达300g/L，耐凝析油最高可达30％，耐高温性能达150℃。本发明的环保型泡沫排水剂的制备方法，采用混合搅拌工艺，其操作简单，方便大规模生产。
本发明具有以下优点：a)本发明是一种气井用环保高效型泡沫排水技术，排水剂中的所有原料均绿色环保，具有可生物降解性。b)具有耐高温性能，最高温度可达150℃，具有耐高矿化度性能，最高矿化度可达300g/L，具有高抗油性能，凝析油最高可达30％。c)具有良好的起泡能力、稳泡能力、携液能力。d)制备方法操作简便，制备容易，适用于大规模生产。
附图说明
图1是某地东4X-XX井现场试验本发明环保型泡沫排水剂中的生产曲线示意图。图1中横坐标为时间年月日，左右纵坐标均为相对值，方块点表示油压，圆点表示套压，三角点表示日产量(方/天，即m3/d，立方米/天)。
图2是某地东5X-XX井现场试验本发明环保型泡沫排水剂中的生产曲线示意图。图2中横坐标为时间年月日，左右纵坐标均为相对值，方块点表示油压，圆点表示套压，三角点表示日产量(方/天，即m3/d，立方米/天)。
具体实施方式
下面结合实施例和附图(图1-图2)对本发明进行说明。
本发明的产品是针对高温、高矿化度、高凝析油环境下提供一种气井用环保高效型泡沫排水剂，其起泡能力、稳泡能力、携液能力均有良好的表现。本发明制备方法操作简单，制备容易，适用于大规模生产。
一种环保型泡沫排水剂，其特征在于，包括以下原料组分：椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱，十二烷基甜菜碱，烷基糖苷，椰油酰胺丙基甜菜碱，月桂酰胺丙基甜菜碱，十二烷基二甲基氧化铵，十六烷基三甲基氯化铵，脂肪醇聚氧乙烯醚，尿素，以及水。所述原料组分的重量含量如下：椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱10～30％，十二烷基甜菜碱10～30％，烷基糖苷5～20％，椰油酰胺丙基甜菜碱10～20％，月桂酰胺丙基甜菜碱5～20％，十二烷基二甲基氧化铵5～15％，十六烷基三甲基氯化铵3～15％，脂肪醇聚氧乙烯醚1～5％，尿素1～5％，以及水5～10％。也可以选用下述配方，即所述原料组分的重量含量如下：椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱10～30％，十二烷基甜菜碱10～30％，烷基糖苷10～20％，椰油酰胺丙基甜菜碱10～20％，月桂酰胺丙基甜菜碱10～20％，十二烷基二甲基氧化铵5～15％，十六烷基三甲基氯化铵5～15％，脂肪醇聚氧乙烯醚1～5％，尿素1～5％，以及水5～10％。所述泡沫排水剂为淡黄色均匀溶液。所述泡沫排水剂的耐高温性能达气井中温度150℃。所述泡沫排水剂的耐矿化度性能达气井积水总矿化度300g/L。所述泡沫排水剂的耐凝析油性能达气井中凝析油含量体积比30％。
一种环保型泡沫排水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，按照如下原料组分及其重量含量备料：椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱10～30％，十二烷基甜菜碱10～30％，烷基糖苷5～20％，椰油酰胺丙基甜菜碱10～20％，月桂酰胺丙基甜菜碱5～20％，十二烷基二甲基氧化铵5～15％，十六烷基三甲基氯化铵3～15％，脂肪醇聚氧乙烯醚1～5％，尿素1～5％，以及水5～10％；将椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱，十二烷基甜菜碱，月桂酰胺丙基甜菜碱，烷基糖苷，椰油酰胺丙基甜菜碱，以及十二烷基二甲基氧化铵，混合在一起形成第一均匀混合液；将十六烷基三甲基氯化铵，脂肪醇聚氧乙烯醚，尿素，以及水，混合在一起形成第二均匀乳化混合液；将第一均匀混合液与第二均匀乳化混合液混合在一起即得环保型泡沫排水剂。所述第一均匀混合液采用搅拌均匀的方式。所述第二均匀乳化混合液采用搅拌均匀的方式。所述第一均匀混合液与第二均匀乳化混合液混合在一起是指将第二均匀乳化混合液加入第一均匀混合液中，搅拌均匀即得到淡黄色的均匀溶液。
实施例1：一种环保型泡沫排水剂，它由以下重量百分量的原料组成：椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱25％；十二烷基甜菜碱15％；烷基糖苷10％；椰油酰胺丙基甜菜碱15％；月桂酰胺丙基甜菜碱8％；十六烷基三甲基氯化铵5％；十二烷基二甲基氧化胺5％；脂肪醇聚氧乙烯醚5％；尿素2％，水10％。上述排水剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将所述比例的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱，十二烷基甜菜碱，椰油酰胺丙基甜菜碱，月桂酰胺丙基甜菜碱，烷基糖苷，十二烷基二甲基氧化胺等按照一种或者多种组合搅拌均匀，其重量百分含量为78％。(2)将所述比例的脂肪醇聚氧乙烯醚，尿素，十六烷基三甲基氯化铵，水等按照一种或多种组合乳化均匀，其重量百分含量为22％。(3)将(2)乳化均匀的溶液倒入(1)的溶液中，搅拌均匀即得到淡黄色的均匀溶液，将其命名为M1。
实施例2：一种环保型泡沫排水剂，它由以下重量百分量的原料组成：椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱20％；十二烷基甜菜碱20％；烷基糖苷5％；椰油酰胺丙基甜菜碱15％；月桂酰胺丙基甜菜碱10％；十六烷基三甲基氯化铵3％；十二烷基二甲基氧化胺10％；脂肪醇聚氧乙烯醚5％；尿素2％，水10％。上述排水剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将所述比例的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱，十二烷基甜菜碱，椰油酰胺丙基甜菜碱，月桂酰胺丙基甜菜碱，烷基糖苷，十二烷基二甲基氧化胺等按照一种或者多种组合搅拌均匀，其重量百分含量为80％。(2)将所述比例的脂肪醇聚氧乙烯醚，尿素，十六烷基三甲基氯化铵，水等按照一种或多种组合乳化均匀，其重量百分含量为20％。(3)将(2)乳化均匀的溶液倒入(1)的溶液中，搅拌均匀即得到淡黄色的均匀溶液，将其命名为M2。
实施例3：一种环保型泡沫排水剂，它由以下重量百分量的原料组成：椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱25％；十二烷基甜菜碱10％；烷基糖苷20％；椰油酰胺丙基甜菜碱15％；月桂酰胺丙基甜菜碱5％；十六烷基三甲基氯化铵5％；十二烷基二甲基氧化胺10％；脂肪醇聚氧乙烯醚1％；尿素1％，水8％。上述排水剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将所述比例的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱，十二烷基甜菜碱，椰油酰胺丙基甜菜碱，月桂酰胺丙基甜菜碱，烷基糖苷，十二烷基二甲基氧化胺等按照一种或者多种组合搅拌均匀，其重量百分含量为85％。(2)将所述比例的脂肪醇聚氧乙烯醚，尿素，十六烷基三甲基氯化铵，水等按照一种或多种组合乳化均匀，其重量百分含量为15％。(3)将(2)乳化均匀的溶液倒入(1)的溶液中，搅拌均匀即得到淡黄色的均匀溶液，将其命名为M3。
性能对比测试：a)待测样品：M1，M2，M3；对照组为市面在售产品X1、X2。b)测试指标：起泡能力，稳泡能力，携液能力。
利用罗氏米尔泡沫仪，对药剂的起泡能力、稳泡能力进行实验：用超级恒温水浴预热罗氏泡沫仪并恒温在(60±1)℃，用200mL移液管移取50mL待测样液沿罗氏泡沫仪管壁放下冲洗管壁，待冲洗液流完后关闭罗氏泡沫仪下端阀门，然后移取待测样液50mL沿罗氏泡沫仪管壁放下，在底部形成液面，再用移液管移取200mL待测样液置于罗氏泡沫仪上端中心位置，对准液面垂直放下，待样液放完后立即记下罗氏泡沫仪内泡沫上升的高度，即为该实验样品的起泡能力，3分钟后的泡沫高度为样品的稳泡能力。
利用携液装置对药剂的携液能力进行实验：按照不同浓度配置的起泡液置于60℃的恒温水浴中预热，将预热好的200mL溶液倒入水浴温度60℃的发泡管中，以5L/min的流速向发泡管中通入氮气流，测量15min后泡沫携出液体(油和水)的体积V，即为该起泡剂的携液量(如携出泡沫不易消泡，可加入1-2滴消泡剂)。携液率＝带出液体体积V/200×100％。
测试结果：如表1和表2。
表1不同药剂(泡沫排水剂)的携液能力
表2不同药剂(泡沫排水剂)的起泡稳泡能力
名称 药剂浓度 矿化度 起泡高度 稳泡高度
X1 0.3％ 300g/L 130mm 0mm
X2 0.3％ 300g/L 140mm 60mm
M1 0.3％ 300g/L 170mm 135mm
M2 0.3％ 300g/L 175mm 135mm
M3 0.3％ 300g/L 175mm 130mm
由表1、表2可知，市面销售的泡排剂X1或X2在高含凝析油及高矿化度下，携液能力，起泡稳泡能力均有所下降，而本发明的环保高效型泡沫排水剂M1或M2或M3具有良好的携液性能、起泡性能及稳泡性能。
现场实验及应用。
图1是某地东4X-XX井现场试验本发明环保型泡沫排水剂中的生产曲线示意图。如图1所示，某地东4X-XX井4月26日至5月10日期间每三天加注一次本发明环保型泡沫排水剂(泡排剂)。加注药剂后套压从6.02MPa大幅度下降至2.6MPa左右；产气量从5916m3/d上升至9500m3/d左右，最高至12785m3/d；油压自4月26日以后也有明显升高，可见泡排剂效果显著。加注时间：2015年4月26日至5月10日。加注周期及用量：每三天加注一次，每次25Kg。泡排施工前后对比如下：某地东4X-XX井试验前，油压平均值为1.03MPa；套压平均值为6.02MPa；平均日产气量为5916m3/d。试验后，油压平均值为1.17MPa；套压平均值为2.60MPa；平均日产气量为9500m3/d。
图2是某地东5X-XX井现场试验本发明环保型泡沫排水剂中的生产曲线示意图。某地东5X-XXX井4月26日至5月10日期间每三天加注一次泡排剂。从图2可以看出4月26日之后产气量从1235m3/d上升至6496m3/d，随后维持在5000m3/d左右；套压逐渐下降、油压有所上升，可见泡沫排水剂起到了相应的效果。加注时间：2015年4月26日至5月10日。加注周期及用量：每三天加注一次，每次25Kg。泡排施工前后对比如下：某地东5X-XX井试验前，油压平均值为1.01MPa；套压平均值为6.23MPa；平均日产气量为1235m3/d。试验后，油压平均值为1.03MPa；套压平均值为5.63MPa；平均日产气量为5324m3/d。
在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。

Claims (9)

1.一种环保型泡沫排水剂，其特征在于，包括以下原料组分：椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱，十二烷基甜菜碱，烷基糖苷，椰油酰胺丙基甜菜碱，月桂酰胺丙基甜菜碱，十二烷基二甲基氧化铵，十六烷基三甲基氯化铵，脂肪醇聚氧乙烯醚，尿素，以及水；
所述原料组分的重量含量如下：椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱10～30％，十二烷基甜菜碱10～30％，烷基糖苷5～20％，椰油酰胺丙基甜菜碱10～20％，月桂酰胺丙基甜菜碱5～20％，十二烷基二甲基氧化铵5～15％，十六烷基三甲基氯化铵3～15％，脂肪醇聚氧乙烯醚1～5％，尿素1～5％，以及水5～10％。
2.根据权利要求1所述的环保型泡沫排水剂，其特征在于，所述原料组分的重量含量如下：椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱10～30％，十二烷基甜菜碱10～30％，烷基糖苷10～20％，椰油酰胺丙基甜菜碱10～20％，月桂酰胺丙基甜菜碱10～20％，十二烷基二甲基氧化铵5～15％，十六烷基三甲基氯化铵5～15％，脂肪醇聚氧乙烯醚1～5％，尿素1～5％，以及水5～10％。
3.根据权利要求1所述的环保型泡沫排水剂，其特征在于，所述泡沫排水剂为淡黄色均匀溶液。
4.根据权利要求1所述的环保型泡沫排水剂，其特征在于，所述泡沫排水剂的耐高温性能达气井中温度150℃。
5.根据权利要求1所述的环保型泡沫排水剂，其特征在于，所述泡沫排水剂的耐矿化度性能达气井积水总矿化度300g/L。
6.根据权利要求1所述的环保型泡沫排水剂，其特征在于，所述泡沫排水剂的耐凝析油性能达气井中凝析油含量体积比30％。
7.一种环保型泡沫排水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，按照如下原料组分及其重量含量备料：椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱10～30％，十二烷基甜菜碱10～30％，烷基糖苷5～20％，椰油酰胺丙基甜菜碱10～20％，月桂酰胺丙基甜菜碱5～20％，十二烷基二甲基氧化铵5～15％，十六烷基三甲基氯化铵3～15％，脂肪醇聚氧乙烯醚1～5％，尿素1～5％，以及水5～10％；将椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱，十二烷基甜菜碱，月桂酰胺丙基甜菜碱，烷基糖苷，椰油酰胺丙基甜菜碱，以及十二烷基二甲基氧化铵，混合在一起形成第一均匀混合液；将十六烷基三甲基氯化铵，脂肪醇聚氧乙烯醚，尿素，以及水，混合在一起形成第二均匀乳化混合液；将第一均匀混合液与第二均匀乳化混合液混合在一起即得环保型泡沫排水剂。
8.根据权利要求7所述的环保型泡沫排水剂的制备方法，其特征在于，所述第一均匀混合液采用搅拌均匀的方式；所述第二均匀乳化混合液采用搅拌均匀的方式。
9.根据权利要求7所述的环保型泡沫排水剂的制备方法，其特征在于，所述第一均匀混合液与第二均匀乳化混合液混合在一起是指将第二均匀乳化混合液加入第一均匀混合液中，搅拌均匀即得到淡黄色的均匀溶液。
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