CN107573917B - 固体泡沫排水剂组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固体泡沫排水剂组合物及其制备方法，属于石油化工技术领域。本发明的固体泡沫排水剂组合物以质量份数计，包括以下组份：烷基胺聚醚苯磺酸盐1份、长链聚醚含氮化合物0.1～50份、固体填料0.2～100份、黏合剂0～0.5份。采用本发明的技术方案，根据SY/T 6465‑2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》对该固体泡沫排水剂进行泡沫性能测试，在0～200,000mg/L矿化度盐水中，起泡高度大于200mm，携液量大于150mL，180℃高温老化24h，泡沫起泡高度和排水性能变化率小于5％，具有良好的耐温，耐盐，起泡性能、和携液能力，取得了较好的技术效果。

Description

固体泡沫排水剂组合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种固体泡沫排水剂组合物及其制备方法，特别是一种高温深井固体泡沫排水剂组合物及其制备方法，属于石油化工技术领域。

背景技术

泡沫排水采气是近年来国内外迅速发展的一种排水采气技术，具有设备简单、施工方便、成本低、适用井深范围大、不影响气井正常生产等优点。泡沫排水就是通过油管或油套管环空向井内注入泡沫排水剂，在气流的搅动下，产生具有一定稳定性的泡沫。管内滑脱沉积的液相变为泡沫，改变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，从而排出井内积液，达到排水采气的目的。

国外自上个世纪六十年代开始泡沫排水剂的研制，多选用磺酸盐、苯磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚等表面活性剂。到目前排水采气用泡沫排水剂大多采用多元复配体系，为了增强单一泡沫的稳定性，配方中通常还加入碱、醇、聚合物、烷醇酰胺等助剂形成强化泡沫。

US7122509报道了一种高温泡沫排水剂配方，采用阴离子表面活性剂加胺中和的研究思路，提高体系的耐温性能，专利中并未涉及排水效果和使用浓度。

US20120279715报道了一种气井中回收气体增加油产量的泡沫流体，是一类含酰胺基团季铵盐表面活性剂兼具泡沫排水和杀菌功能，疏水链为取代萘环、苯环或天然油酯中的疏水片段，具有很强的耐氯和抗凝析油的性能，还具有很好的缓蚀性能，活性物浓度400mg/L的该泡沫剂，氮气吹气速度为7L/min条件下，自来水中泡沫排水率86.8％，矿化度为130000mg/L的模拟盐水中泡沫排水率79.1％，然而由于分子结构中含有对高温较为敏感的酰胺基团，因而对100℃以上的气井适应性较差。

我国是从上世纪80年代年开始研究泡沫排水采气工艺技术，专利CN102212348A公开了一种耐盐、抗甲醇泡沫排水剂，各组分按重量百分比含量为：椰油酰胺丙基甜菜碱20～40％、氧化胺45～65％、α-烯烃磺酸盐5～20％、三乙醇胺5～15％、氟碳表面活性剂0.2～2％、甲醇0～5％，能够耐矿化度达18万，泡沫剂用量5000mg/L，但是该剂含有氟碳表面活性剂，不仅成本大大提高且对环境影响较大。

以上泡沫排水剂主要是水剂，具有运输、储存等很多因素的限制，且液体泡沫排水剂现场加注麻烦。CN105062453 A公开了一种气田用固体泡沫排水剂及其制备方法，原料组成为十二烷基硫酸钠，烷基酚聚氧乙烯醚，聚丙烯酰胺，柠檬酸三钠，硫脲，具有良好的泡沫排水性能。然而十二烷基硫酸钠含有硫酸酯键，耐温性能不足。

随着气田开采力度的加强，气田出水成了制约气井正常生产的关键问题，然而，现有的高温深井气井在开发过程中存在积液过多，导致气井减产甚至停喷及现场液体泡沫排水剂加注存在困难等等问题，因此开发高效的排水方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是，提供一种固体泡沫排水剂组合物，该组合物能高效携液。

为解决本发明的第一个技术问题，本发明的固体泡沫排水剂组合物以质量份数计，包括以下组份：烷基胺聚醚苯磺酸盐1份、长链聚醚含氮化合物0.1～50份、固体填料0.2～100份、黏合剂0～0.5份；

其中，所述烷基胺聚醚苯磺酸盐的分子通式如式(I)所示：

所述长链聚醚含氮化合物的分子通式如式(II)所示：

优选的，所述固体填料为尿素、硫酸钠、氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种。

优选的，所述黏合剂为聚丙烯酰胺、淀粉、纤维素、聚乙二醇中的至少一种。

优选的，所述R¹为C₈～C₂₀的烷基中的任意一种；m，n，p，q为0～20的任意数，m+n≥1，X为碱金属离子或铵根离子中的至少一种。

优选的，所述m+p为1～5的任意数，n+q为5～15的任意数。

优选的，所述R₁为C₁₀～C₂₆的脂肪基；y＝0～20，z＝0～60；R₄、R₅、R₆独立选自C₁～C₅的烷基、C₁～C₅的取代烷基中的任意一种；R₇为C₁～C₄的亚烷基；Y选自使式(II)所示分子呈电中性的阴离子；j为Y的价态，1/j为Y的数量。

优选的，所述R₁为C₁₀～C₂₀的烷基、C₁₀～C₂₀的烷基苯，R₇优选为C₂H₄或C₃H₆。

更优选的，所述z大于0。

本发明要解决的第二个技术问题是，提供一种与解决上述第一个技术问题相对应的固体泡沫排水剂组合物的制备方法。

为解决本发明的第二个技术问题，本发明的泡沫排水剂组合物的制备方法，黏合剂不等于0份时，所述泡沫排水剂组合物的制备方法包括如下步骤:

(1)将烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物、固体填料按照所需质量份数混合均匀，得混合物；

(2)黏合剂加水至全部溶解，得粘合剂溶液；

(3)将步骤(1)得到的混合物和步骤(2)得到的粘合剂溶液混合均匀，压制成型，制得固体泡沫排水棒；

黏合剂等于0份时，所述泡沫排水剂组合物的制备方法包括如下步骤:将烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物、固体填料按照所需质量份数混合均匀，得混合物；再将上述混合物压制成型，制得固体泡沫排水棒。

本发明要解决的第三个技术问题是，提供一种与解决上述第一个技术问题相对应的固体泡沫排水剂组合物的应用。

为解决上述第三个技术问题，本发明的固体泡沫排水剂组合物的应用包括上述固体泡沫排水剂组合物或上述的固体泡沫排水剂组合物的制备方法制备得到的固体泡沫排水剂组合物的应用。

有益效果：

本发明固体泡沫排水剂组合物具有很好的配伍性，还可以含有本领域常用的其它处理剂。

本发明的固体泡沫排水剂组合物中烷基胺聚醚苯磺酸盐和长链聚醚含氮化合物的热分解温度在200℃，在水溶液中不水解，具有良好的耐温性能；其次，组合物中同时带有阴、阳两性的官能团，同时还有非离子的片段，多亲水基一方面增加抗盐性，另一方面使得泡沫剂携带的结合水和束缚水的量增加，泡沫携液量增强，析液减慢，同时阴阳离子增加泡沫剂在气液界面的吸附量，形成组合物更加高效，使得其可以应用于180℃的高温深井排水采气过程中。烷基胺聚醚苯磺酸盐和长链聚醚含氮化合物与固体填料，黏合剂具有良好的配伍性，形成固体组合物不影响其泡沫排水性能。

采用本发明的技术方案，根据SY/T 6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》对该固体泡沫排水剂进行泡沫性能测试，在0～200,000mg/L矿化度盐水中，起泡高度大于120mm，携液量大于150mL，180℃高温老化24h，泡沫起泡高度和排水性能变化率小于5％，具有良好的耐温，耐盐，起泡性能、和携液能力，取得了较好的技术效果。

具体实施方式

为解决本发明的第一个技术问题，本发明的固体泡沫排水剂组合物以质量份数计包括以下组份：烷基胺聚醚苯磺酸盐1份、长链聚醚含氮化合物0.1～50份、固体填料0.2～100份、黏合剂0～0.5份；

其中，所述烷基胺聚醚苯磺酸盐的分子通式如式(I)所示：

所述长链聚醚含氮化合物的分子通式如式(II)所示：

优选的，所述固体填料为尿素、硫酸钠、氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种。

优选的，所述黏合剂为聚丙烯酰胺、淀粉、纤维素、聚乙二醇中的至少一种。

优选的，所述R¹为C₈～C₂₀的烷基中的任意一种；m，n，p，q为0～20的任意数，m+n≥1，X为碱金属离子或铵根离子中的至少一种。

优选的，所述m+p为1～5的任意数，n+q为5～15的任意数。

优选的，所述R₁为C₁₀～C₂₆的脂肪基；y＝0～20，z＝0～60；R₄、R₅、R₆独立选自C₁～C₅的烷基、C₁～C₅的取代烷基中的任意一种；R₇为C₁～C₄的亚烷基；Y选自使式(II)所示分子呈电中性的阴离子；j为Y的价态，1/j为Y的数量。

Y可以是各种阴离子，包括阴离子基团，例如但不限定可以是卤素离子、酸根离子等，如氯离子、溴离子、碘离子、硫酸根离子、硝酸根离子、醋酸根离子等。

优选的，所述R₁为C₁₀～C₂₀的烷基、C₁₀～C₂₀的烷基苯，R₇优选为C₂H₄或C₃H₆。

更优选的，所述z大于0。

为解决上述第二个技术问题，本发明采用的固体泡沫排水剂组合物的制备方法，黏合剂不等于0份时，所述泡沫排水剂组合物的制备方法包括如下步骤:

(1)将烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物、固体填料按照所需质量份数混合均匀，得混合物；

(2)黏合剂加水至全部溶解，得粘合剂溶液；

(3)将步骤(1)得到的混合物和步骤(2)得到的粘合剂溶液混合均匀，压制成型，制得固体泡沫排水棒；

黏合剂等于0份时，所述泡沫排水剂组合物的制备方法包括如下步骤:将烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物、固体填料按照所需质量份数混合均匀，得混合物；再将上述混合物压制成型，制得固体泡沫排水棒。

为解决上述第三个技术问题，本发明的固体泡沫排水剂组合物的应用包括上述固体泡沫排水剂组合物或上述的固体泡沫排水剂组合物的制备方法制备得到的固体泡沫排水剂组合物的应用。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

(1)在常温常压下，将烷基胺聚醚苯磺酸盐10克、长链聚醚含氮化合物20克、硫酸钠30克混合均匀，得混合物；

(2)聚乙二醇0.1克加水1克搅拌至全部溶解，得粘合剂溶液；

(3)将步骤(1)得到的混合物和步骤(2)得到的粘合剂溶液混合均匀，压制成型，制得固体泡沫排水棒FS-1，其组分结构详见表1。

实施例2

(1)在常温常压下，将烷基胺聚醚苯磺酸盐5克、长链聚醚含氮化合物50克、硫酸钠70克，尿素30克混合均匀，得混合物；

(2)聚乙二醇0.5克加水2克搅拌至全部溶解，得粘合剂溶液；

(3)将步骤(1)得到的混合物和步骤(2)得到的粘合剂溶液混合均匀，压制成型，制得固体泡沫排水棒FS-2，其组分结构详见表1。

实施例3

(1)在常温常压下，将烷基胺聚醚苯磺酸盐50克、长链聚醚含氮化合物10克、尿素10克混合均匀，得混合物；

(2)淀粉0.1克加水2克搅拌至全部溶解，得粘合剂溶液；

(3)将步骤(1)得到的混合物和步骤(2)得到的粘合剂溶液混合均匀，压制成型，制得固体泡沫排水棒FS-3，其组分结构详见表1。

实施例4

(1)在常温常压下，将烷基胺聚醚苯磺酸盐20克、长链聚醚含氮化合物20克、尿素20克、氯化钠5克混合均匀，得混合物；

(2)聚丙烯酰胺0.01克加水0.5克搅拌至全部溶解，得粘合剂溶液；

(3)将步骤(1)得到的混合物和步骤(2)得到的粘合剂溶液混合均匀，压制成型，制得固体泡沫排水棒FS-4，其组分结构详见表1。

实施例5

(1)在常温常压下，将烷基胺聚醚苯磺酸盐20克、长链聚醚含氮化合物10克、碳酸氢钠10克混合均匀，得混合物；

(2)聚乙二醇0.1克加水1.0克搅拌至全部溶解，得粘合剂溶液；

(3)将步骤(1)得到的混合物和步骤(2)得到的粘合剂溶液混合均匀，压制成型，制得固体泡沫排水棒FS-5，其组分结构详见表1。

实施例6

(1)在常温常压下，将烷基胺聚醚苯磺酸盐10克、长链聚醚含氮化合物30克、尿素30克、碳酸氢钠1克混合均匀，得混合物；

(2)纤维素0.1克加水1.0克搅拌至全部溶解，得粘合剂溶液；

(3)将步骤(1)得到的混合物和步骤(2)得到的粘合剂溶液混合均匀，压制成型，制得固体泡沫排水棒FS-6，其组分结构详见表1。

实施例7

(1)在常温常压下，将烷基胺聚醚苯磺酸盐1克、长链聚醚含氮化合物50克、硫酸钠70克，尿素30克混合均匀，得混合物；

(2)聚乙二醇0.2克加水1.5克搅拌至全部溶解，得粘合剂溶液；

(3)将步骤(1)得到的混合物和步骤(2)得到的粘合剂溶液混合均匀，压制成型，制得固体泡沫排水棒FS-7，其组分结构详见表1。

实施例8

(1)在常温常压下，将烷基胺聚醚苯磺酸盐10克、长链聚醚含氮化合物20克、硫酸钠30克混合均匀，得混合物；

(2)聚乙二醇0.1克加水1克搅拌至全部溶解，得粘合剂溶液；

(3)将步骤(1)得到的混合物和步骤(2)得到的粘合剂溶液混合均匀，压制成型，制得固体泡沫排水棒FS-8，其组分结构详见表1。

实施例9

(1)在常温常压下，将烷基胺聚醚苯磺酸盐10克、长链聚醚含氮化合物20克、硫酸钠30克混合均匀，得混合物；

(2)聚乙二醇0.1克加水1克搅拌至全部溶解，得粘合剂溶液；

(3)将步骤(1)得到的混合物和步骤(2)得到的粘合剂溶液混合均匀，压制成型，制得固体泡沫排水棒FS-9，其组分结构详见表1。

实施例10

(1)在常温常压下，将烷基胺聚醚苯磺酸盐10克、长链聚醚含氮化合物20克、硫酸钠30克混合均匀，得混合物；

(2)聚乙二醇0.1克加水1克搅拌至全部溶解，得粘合剂溶液；

(3)将步骤(1)得到的混合物和步骤(2)得到的粘合剂溶液混合均匀，压制成型，制得固体泡沫排水棒FS-10，其组分结构详见表1。

实施例11

(1)在常温常压下，将烷基胺聚醚苯磺酸盐10克、长链聚醚含氮化合物20克、硫酸钠30克混合均匀，得混合物；

(2)将上述样品压制成型，制得固体泡沫排水棒FS-11，其组分结构详见表1。

实施例12

在常温常压下，将实施例1-11中的固体泡沫排水棒称取1克分别在矿化度0，100,000，和200,000mg/L的模拟水溶液溶解，配制成3000mg/L的溶液。

实施例13

参照SY/T 6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》标准，测定实施例12中泡沫排水剂水溶液的起泡力、泡沫稳定性、携液能力等性能。180℃高温老化24h后，测定泡沫起泡高度和排水性能变化率，结果见表2所示。

对比例1

做6组试验，D1-1、D1-2、D1-3、D1-4、D1-5、D1-6分别与实施例1-6相似，与实施例1-6唯一不同的是不加入长链聚醚含氮化合物制备成泡沫排水剂，同实施例13进行泡沫排水性能试验，结果见表3所示。

对比例2

做6组试验，D2-1、D2-2、D2-3、D2-4、D2-5、D2-6分别与实施例1-6相似，与实施例1-6唯一不同的是不加入烷基胺聚醚苯磺酸盐制备成泡沫排水剂，同实施例13进行泡沫排水性能试验，结果见表4所示。

表1实施例中的组合物组分结构

表2实施例中的泡沫排水剂组合物的泡沫性能

表3比较例1中的泡沫排水剂组合物的泡沫性能

表4比较例2中的的泡沫排水剂组合物的泡沫性能

Claims (10)

1.固体泡沫排水剂组合物，其特征在于，所述固体泡沫排水剂组合物以质量份数计，包括以下组份：烷基胺聚醚苯磺酸盐1份、如式(II)所示的长链含氮化合物0.1～50份、固体填料0.2～100份、黏合剂0～0.5份；

其中，所述烷基胺聚醚苯磺酸盐的分子通式如式(I)所示：

所述长链含氮化合物的分子通式如式(II)所示：

所述R¹为C₈～C₂₀的烷基中的任意一种；m，n，p，q为0～20的任意数，m+n≥1，X为碱金属离子或铵根离子中的至少一种；

所述R₁为C₁₀～C₂₆的脂肪基或C₁₀～C₂₀的烷基苯基；y＝0～20，z＝0～60；R₄、R₅、R₆独立选自C₁～C₅的烷基、C₁～C₅的取代烷基中的任意一种；R₇为C₁～C₄的亚烷基；Y选自使式(II)所示分子呈电中性的阴离子；j为Y的价态，1/j为Y的数量。

2.根据权利要求1所述的固体泡沫排水剂组合物，其特征在于，所述固体填料为尿素、硫酸钠、氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的固体泡沫排水剂组合物，其特征在于，所述黏合剂为聚丙烯酰胺、淀粉、纤维素、聚乙二醇中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的固体泡沫排水剂组合物，其特征在于，m+p为1～5的任意数，n+q为5～15的任意数。

5.根据权利要求3所述的固体泡沫排水剂组合物，其特征在于，m+p为1～5的任意数，n+q为5～15的任意数。

6.根据权利要求1所述的固体泡沫排水剂组合物，其特征在于，所述R₁为C₁₀～C₂₀的烷基。

7.根据权利要求6所述的固体泡沫排水剂组合物，其特征在于，所述R₇为C₂H₄或C₃H₆。

8.根据权利要求1所述固体泡沫排水剂组合物，其特征在于，所述z大于0。

9.根据权利要求1～8任一所述的固体泡沫排水剂组合物的制备方法，其特征在于，黏合剂不等于0份时，所述固体泡沫排水剂组合物的制备方法包括如下步骤:

(1)将烷基胺聚醚苯磺酸盐、如式(II)所示的长链含氮化合物、固体填料按照所需质量份数混合均匀，得混合物；

(2)黏合剂加水至全部溶解，得黏合剂溶液；

(3)将步骤(1)得到的混合物和步骤(2)得到的黏合剂溶液混合均匀，压制成型，制得固体泡沫排水棒；

黏合剂等于0份时，所述固体泡沫排水剂组合物的制备方法包括如下步骤:将烷基胺聚醚苯磺酸盐、如式(II)所示的长链含氮化合物、固体填料按照所需质量份数混合均匀，得混合物；再将上述混合物压制成型，制得固体泡沫排水棒。

10.根据权利要求1～8任一项所述的固体泡沫排水剂组合物或根据权利要求9所述的固体泡沫排水剂组合物的制备方法制备得到的固体泡沫排水剂组合物的应用。