CN107603581B - 高效泡沫排水剂组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种泡沫排水剂组合物及其制备方法和应用，属于石油化工技术领域。本发明的高效泡沫排水剂组合物以质量份数计，包括如下组份：烷基胺聚醚苯磺酸盐1份，长链聚醚含氮化合物0.1～50份。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

高效泡沫排水剂组合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种泡沫排水剂组合物及其制备方法和应用，特别是一种高温深井高效泡沫排水剂组合物及其制备方法和应用，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公开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公开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，各组份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。

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。现有的高温深井气井在开发过程中存在积液过多，往往导致气井减产甚至停喷的问题，因此开发高效的排水方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种高效的泡沫排水剂组合物，该组合物能高效携液。

为解决本发明的第一个技术问题，本发明的高效泡沫排水剂组合物以质量份数计，包括如下组份：

烷基胺聚醚苯磺酸盐1份，长链聚醚含氮化合物0.1～50份；

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R¹为C₈～C₂₀的烷基中的任意一种；m，n，p，q为0～20中的任意数，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中的任意数，n+q为5～15中的任意数。

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的烷基或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。

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

更优选的，所述z大于0。

本发明所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高效泡沫排水剂组合物的制备方法。

为解决上述第二个技术问题，本发明的高效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按照所需质量份数，与水混合均匀，即得到所述高效泡沫排水剂组合物。

本发明所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高效泡沫排水剂组合物的应用方法。

为解决上述第三个技术问题，本发明的高效泡沫排水剂组合物的应用包括上述高效泡沫排剂组合物或上述的高效泡沫排水剂组合物的制备方法制备得到的高效泡沫排水剂组合物的应用。所述应用，并无特殊要求，本领域技术人员可以根据实际应用环境，对本发明泡沫排水剂组合物进行使用。

优选的，所述高效泡沫排水剂组合物的使用浓度为300～10000mg/L。

有益效果：

本发明的高效泡沫排水剂组合物的关键有效成份为：烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，为了便于运输和贮存或现场使用等方面考虑，可以采用各种供应形式，例如不含水的固态形式，或者含水的固态形式，或者含水的膏状形式，或者水溶液形式；水溶液形式包括用水配成浓缩液的形式，直接配成现场驱油所需浓度的泡沫排水剂形式；其中，对水没有特殊要求，可以是去离子水，还可以是含无机矿物质的水，而含无机矿物质的水可以是自来水、油气田地层水或油气田注入水。

本发明的高效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。

本发明的高效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。

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，本发明的高效泡沫排水剂组合物以质量份数计，包括如下组份：

烷基胺聚醚苯磺酸盐1份，长链聚醚含氮化合物0.1～50份；

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R¹为C₈～C₂₀的烷基中的任意一种；m，n，p，q为0～20中的任意数，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中的任意数，n+q为5～15中的任意数。

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的烷基或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。

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

更优选的，所述z大于0。

为解决本发明的第二个技术问题，本发明的高效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按照所需质量份数，与水混合均匀，即得到所述高效泡沫排水剂组合物。

本发明中的高效泡沫排水剂组合物在配制时，对水没有特殊要求，可以是去离子水，还可以是含无机矿物质的水，而含无机矿物质的水可以是自来水、油田地层水或油田注入水。

为解决本发明的第三个技术问题，本发明的高效泡沫排水剂组合物的应用包括上述高效泡沫排剂组合物或上述的高效泡沫排水剂组合物的制备方法制备得到的高效泡沫排水剂组合物的应用。所述应用，并无特殊要求，本领域技术人员可以根据实际应用环境，对本发明泡沫排水剂组合物进行使用。

优选的，所述高效泡沫排水剂组合物的使用浓度为300～10000mg/L。

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

在常温常压下，按照质量比1:2称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，分别在矿化度为0、100,000、200,000mg/L的模拟水溶液中溶解，配制成750mg/L的溶液，即得高效泡沫排水剂组合物HF-1。组份结构详见表1。

实施例2

在常温常压下，按照质量比1:10称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，分别在矿化度为0、100,000、200,000mg/L的模拟水溶液中溶解，配制成750mg/L的溶液，即得高效泡沫排水剂组合物HF-2。组份结构详见表1。

实施例3

在常温常压下，按照质量比1:0.2称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，分别在矿化度为0、100,000、200,000mg/L的模拟水溶液中溶解，配制成750mg/L的溶液，即得高效泡沫排水剂组合物HF-3。组份结构详见表1。

实施例4

在常温常压下，按照质量比1:1称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，分别在矿化度为0、100,000、200,000mg/L的模拟水溶液中溶解，配制成750mg/L的溶液，即得高效泡沫排水剂组合物HF-4。组份结构详见表1。

实施例5

在常温常压下，按照质量比1:0.5称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，分别在矿化度为0、100,000、200,000mg/L的模拟水溶液中溶解，配制成750mg/L的溶液，即得高效泡沫排水剂组合物HF-5。组份结构详见表1。

实施例6

在常温常压下，按照质量比1:3称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，分别在矿化度为0、100,000、200,000mg/L的模拟水溶液中溶解，配制成750mg/L的溶液，即得高效泡沫排水剂组合物HF-6。组份结构详见表1。

实施例7

在常温常压下，按照质量比1:50称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，分别在矿化度为0、100,000、200,000mg/L的模拟水溶液中溶解，配制成750mg/L的溶液，即得高效泡沫排水剂组合物HF-7。组份结构详见表1。

实施例8

在常温常压下，按照质量比1:2称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，分别在矿化度为0、100,000、200,000mg/L的模拟水溶液中溶解，配制成750mg/L的溶液，即得高效泡沫排水剂组合物HF-8。组份结构详见表1。

实施例9

在常温常压下，按照质量比1:2称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，分别在矿化度为0、100,000、200,000mg/L的模拟水溶液中溶解，配制成750mg/L的溶液，即得高效泡沫排水剂组合物HF-9。组份结构详见表1。

实施例10

在常温常压下，按照质量比1:2称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，分别在矿化度为0、100,000、200,000mg/L的模拟水溶液中溶解，配制成750mg/L的溶液，即得高效泡沫排水剂组合物HF-10。组份结构详见表1。

实施例11

在常温常压下，按照质量比1:2称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，分别在矿化度为0、100,000、200,000mg/L的模拟水溶液中溶解，配制成300mg/L的溶液，即得高效泡沫排水剂组合物HF-11。组份结构详见表1。

实施例12

在常温常压下，按照质量比1:2称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，分别在矿化度为0、100,000、200,000mg/L的模拟水溶液中溶解，配制成500mg/L的溶液，即得高效泡沫排水剂组合物HF-12。组份结构详见表1。

实施例13

在常温常压下，按照质量比1:2称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，分别在矿化度为0、100,000、200,000mg/L的模拟水溶液中溶解，配制成10000mg/L的溶液，即得高效泡沫排水剂组合物HF-13。组份结构详见表1。

实施例14

参照SY/T 6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》标准，测定泡沫排水剂的起泡力、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，结果详见表2。

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唯一不同的是不添加实施例1-6中的长链聚醚含氮化合物制备成泡沫排水剂，同实施例14进行泡沫排水性能试验，结果详见表3。

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唯一不同的是不添加实施例1-6中的烷基胺聚醚苯磺酸盐制备成泡沫排水剂，结果详见表4。

表1 实施例中的组合物组份结构

表2 实施例中的泡沫排水剂组合物的泡沫性能

表3 对比例1中的泡沫排水剂组合物的泡沫性能

表4 对比例2中的的泡沫排水剂组合物的泡沫性能

Claims (7)

1.高效泡沫排水剂组合物，其特征在于，所述高效泡沫排水剂组合物以质量份数计，包括如下组份：

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；

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中的任意数，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的烷基或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所述的高效泡沫排水剂组合物，其特征在于，m+p为1～5中的任意数，n+q为5～15中的任意数。

3.根据权利要求1所述的高效泡沫排水剂组合物，其特征在于，所述R₁为C₁₀～C₂₀的烷基，R₇为C₂H₄或C₃H₆。

4.根据权利要求1或3所述的高效泡沫排水剂组合物，其特征在于，所述z大于0。

5.根据权利要求1—4任一项所述的高效泡沫排水剂组合物的制备方法，其特征在于，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按照所需质量份数，与水混合均匀，即得到所述高效泡沫排水剂组合物。

6.根据权利要求1—4任一项所述的高效泡沫排水剂组合物或权利要求5所述的高效泡沫排水剂组合物的制备方法制备得到的高效泡沫排水剂组合物的应用。

7.根据权利要求6所述的高效泡沫排水剂组合物的应用，其特征在于，所述高效泡沫排水剂组合物的使用浓度为300～10000mg/L。