CN107652961B - 一种抗凝析油泡排剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种抗凝析油泡排剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种抗凝析油泡排剂及其制备方法和应用。以重量百分比为100％计，该抗凝析油泡排剂的原料组成包括30％‑70％的甜菜碱表面活性剂，5％‑12％的氟碳表面活性剂，2％‑5％的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，2％‑11％的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，5％‑9％的十二烷基磺酸钠，2％‑3％的乙醇和余量的水。本发明提供的抗凝析油泡排剂在凝析气井积液中凝析油含量为0‑90％的体积比范围内，最高耐温能力达到120℃，最高耐矿化度达到30000mg/L，抗凝析油能力高达90％，具有优良的发泡能力，能够满足凝析气井排液采气的工艺要求，适用于高含凝析油产液凝析气井，利于现场气井的规模化应用。
Description
技术领域
本发明属于油田化学技术领域，涉及一种抗凝析油泡排剂及其制备方法和应用。
背景技术
凝析气藏在世界气藏开发中占有重要的地位，凝析气藏是一种特殊、复杂的气藏，具有埋藏较深、温度高、压力大、轻质烃含量高等特点。这类气藏由于高产凝析油而具有特殊的经济价值，产出液中凝析油含量高，体积含量甚至高达90％～95％，开发难度大，因而其合理、高效的开发越来越受到重视。延长无液采气时间，见液后合理控液以及带液采气都是有效的凝析气井开发手段。在原始地层温度和压力下凝析气以气体的形式存在，而在开发过程中，由于地层压力不断下降，当压力低于露点压力后，气相中重烃会发生相态变化，在井底附近会析出凝析油，同时伴有少量凝析水析出，形成气液两相，这称为反凝析现象，凝析液逐渐累积会造成井底附近气相有效渗透率减小，气井产能迅速下降。特别当采出液从地层进入井筒之后，随着温度、压力的不断下降，井筒中常伴有液态烃析出，这些析出的液体可被高速气流携带至井口，当气井产量低于其最小携液流量时，气流在井筒中的流速不足以携带液滴至井口就可能造成井底积液。在凝析气藏开发过程中，当气井出现反凝析现象时，气藏能量将会降低，逐渐变成间歇井，如果井底积液不能及时排出，析出的液相形成液封气，从而造成气井停喷，这也是凝析气藏开发难题之一和主要开发特征。因此，对于已经见液的凝析气井要及时采取排液措施，从而使气井恢复生产。
目前现场使用的泡排剂抗凝析油性能最大能够达到积液体积的20％-30％，积液中含有凝析油时，现有泡排剂普遍存在起泡、稳泡性能和携液能力不足，很难满足现场施工工艺要求。泡排工艺能否取得成功，在很大程度上取决于所用泡排剂的性能。因此，研发具有优异抗凝析油能力的泡排剂，运用于凝析气井开采中的泡排工艺，是保证凝析气井见液后带液采气开发的重要手段。
发明内容
针对现有泡排剂，积液中含有凝析油时泡排剂普遍存在起泡、稳泡性能和携液能力不足等问题，本发明的目的在于提供一种能够适应积液高含凝析油的抗凝析油泡排剂及其制备方法和应用，该泡排剂在井底积液含大量凝析油的条件下发泡、稳泡效果优良，从而能够带液生产，能够满足排液采气的工艺要求。
本发明的目的通过以下技术方案得以实现：
本发明提供一种抗凝析油泡排剂，以重量百分比为100％计，该抗凝析油泡排剂的原料组成包括：
上述抗凝析油泡排剂中，优选地，该抗凝析油泡排剂的原料组成包括：
上述抗凝析油泡排剂中，优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠可以包括主链长度为C14-18的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠和/或主链长度为C20-24的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠等。
上述抗凝析油泡排剂中，优选地，以抗凝析油泡排剂重量百分比为100％计，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠包括2％-10％主链长度为C14-18的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠和0.5％-1％的主链长度为C20-24的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠。
上述主链长度为C14-18的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠和主链长度为C20-24的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠为工业品，购买于西安南风化工厂。
上述抗凝析油泡排剂中，优选地，所述甜菜碱表面活性剂可以包括十二烷基甜菜碱。
上述抗凝析油泡排剂中，优选地，所述氟碳表面活性剂可以包括全氟磺酸盐型表面活性剂；优选地，该全氟磺酸盐型表面活性剂包括全氟辛基磺酸盐表面活性剂，该表面活性剂既疏水又疏油，同时具有极高的表面活性，比碳氢类表面活性剂更有效地降低液体的表面张力，有分布于气水界面处的强烈趋势。氟碳表面活性剂在液气界面处定向聚集，排列成氟碳链分子膜。而其降低液液界面张力的能力弱于相同碳链长度的碳氢类表面活性剂。当泡沫遇油后，根据能量最低原理，碳氢类的表面活性剂分子会自动从气水界面处转移至油水界面处，达到更低能量状态，这一过程大大削弱了泡沫液膜的强度，使得含油泡沫不能够稳定存在。而氟碳表面活性剂由于液气界面处能量更低，能够稳定存在于泡沫表面，因此抗凝析油因子选用氟碳表面活性剂。
体系起泡后，泡沫的稳定性，决定于泡沫液膜的强度。起泡剂的长链为正构饱和烃且链足够长为好，长链在泡沫上定向排列时链之间的横向引力越强，泡沫液膜的稳定性越好。因此，体系中加入十二烷基磺酸钠、不同碳链长度的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠等起泡性能好的长链组份，这些链长相近的碳氢链间紧密吸附，形成稳定液膜骨架，而全氟辛基磺酸钠表面活性剂穿插缠绕在这样的骨架上，保证了泡沫液膜的强度。在泡沫液膜长链选定的基础上，亲水基的亲水性越强，泡沫液膜的排液速率越慢，泡沫越稳定。体系选取磺酸盐类表面活性剂，亲水性低分子量碳醇，以及聚氧乙烯基团来增加液膜的含水率，减慢液膜排液速度，提高泡沫的稳定性。其中主链为C20-24的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐由于溶解度低，以吸附状态存在于泡沫液膜表面，在体系中少量加入有粉末强泡的作用。
上述抗凝析油泡排剂中，原料组分主要由起泡成分、稳泡成分和抗油因子组成。
起泡成分包括甜菜碱表面活性剂、主链长度为C14-18的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、十二烷基磺酸钠，其对温度、矿化度不敏感且起泡性能优良；
稳泡成分包括椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(尼纳尔6501)和主链长度为C20-24的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，所述尼纳尔6501能够增加泡沫界面膜粘度，达到稳定泡沫界面膜的目的；所述主链长度为C20-24的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠能够增加泡沫界面膜厚度；本发明抗凝析油泡排剂中的乙醇用于调整表面活性剂的互溶性和亲水性，增加不同表面活性剂之间的协同效果。
本发明还提供上述抗凝析油泡排剂的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一，将水加入反应釜中升温加热，然后加入十二烷基磺酸钠和主链长度为C20-24的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，搅拌至体系均匀，得到溶液A；
步骤二，待反应釜冷却后，向反应釜溶液A中加入乙醇、甜菜碱表面活性剂、氟碳表面活性剂、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和主链长度为C14-18的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，继续搅拌均匀至完全溶解，冷却至室温，得到抗凝析油泡排剂。
上述制备方法中，优选地，步骤一中，反应釜升温加热的温度为70-75℃，搅拌的时间为2-2.5h。
上述制备方法中，优选地，步骤二中，反应釜冷却的温度为50℃，继续搅拌的时间为1-1.5h。
本发明还提供上述抗凝析油泡排剂在天然气井泡沫排液采气工艺中的应用。
本发明提供的抗凝析油泡排剂在凝析气井积液中凝析油含量为0-90％的体积比范围内，最高耐温能力达到120℃，最高耐矿化度达到30000mg/L，抗凝析油能力高达90％，具有优良的发泡、稳泡、携液能力，能够满足凝析气井排液采气的工艺要求，适用于高含凝析油产液凝析气井，利于现场气井的规模化应用。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供一种抗凝析油泡排剂，该抗凝析油泡排剂的原料组成包括：
本实施例还提供上述抗凝析油泡排剂的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一，按照上述原料组成称取原料，将水加入反应釜中升温加热至75℃，然后加入十二烷基磺酸钠和主链长度为C20-24的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，启动反应釜充分搅拌2.5小时至体系均匀，得到溶液A；
步骤二，反应釜冷却至50℃后，向溶液A中加入乙醇、十二烷基甜菜碱、全氟辛基磺酸表面活性剂、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(尼纳尔6501)和主链长度为C14-18的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，再次启动反应釜在50℃充分搅拌1.5小时至完全溶解，体系为淡黄色均匀液体即可，冷却至室温，包装，得到抗凝析油泡排剂，命名为KNPJ-15。
实施例2
本实施例提供一种抗凝析油泡排剂，该抗凝析油泡排剂的原料组成包括：
本实施例还提供上述抗凝析油泡排剂的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一，按照上述原料组成称取原料，将水加入反应釜中升温加热至75℃，然后加入十二烷基磺酸钠和主链长度为C20-24的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，启动反应釜充分搅拌2.5小时至体系均匀，得到溶液A；
步骤二，反应釜冷却至50℃后，向溶液A中加入乙醇、十二烷基甜菜碱、全氟辛基磺酸盐表面活性剂、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(尼纳尔6501)和主链长度为C14-18的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，再次启动反应釜在50℃充分搅拌1.5小时至完全溶解，体系为淡黄色均匀液体即可，冷却至室温，包装，得到抗凝析油泡排剂，命名为KNPJ-15。
实施例3
本实施例提供一种抗凝析油泡排剂，该抗凝析油泡排剂的原料组成包括：
本实施例还提供上述抗凝析油泡排剂的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一，按照上述原料组成称取原料，将水加入反应釜中升温加热至75℃，然后加入十二烷基磺酸钠和主链长度为C20-24的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，启动反应釜充分搅拌2.5小时至体系均匀，得到溶液A；
步骤二，反应釜冷却至50℃后，向溶液A中加入乙醇、十二烷基甜菜碱、全氟辛基磺酸盐表面活性剂、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(尼纳尔6501)和主链长度为C14-18的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，再次启动反应釜在50℃充分搅拌1.5小时至完全溶解，体系为淡黄色均匀液体即可，冷却至室温，包装，得到抗凝析油泡排剂，命名为KNPJ-15。
实施例4
本实施例提供一种抗凝析油泡排剂，该抗凝析油泡排剂的原料组成包括：
本实施例还提供上述抗凝析油泡排剂的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一，按照上述原料组成称取原料，将水加入反应釜中升温加热至75℃，然后加入十二烷基磺酸钠和主链长度为C20-24的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，启动反应釜充分搅拌2.5小时至体系均匀，得到溶液A；
步骤二，反应釜冷却至50℃后，向溶液A中加入乙醇、十二烷基甜菜碱、全氟辛基磺酸盐表面活性剂、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(尼纳尔6501)和主链长度为C14-18的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，再次启动反应釜在50℃充分搅拌1.5小时至完全溶解，体系为淡黄色均匀液体即可，冷却至室温，包装，得到抗凝析油泡排剂，命名为KNPJ-15。
实施例5
本实施例提供一种抗凝析油泡排剂，该抗凝析油泡排剂的原料组成包括：
本实施例还提供上述抗凝析油泡排剂的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一，按照上述原料组成称取原料，将水加入反应釜中升温加热至90℃，然后加入十二烷基磺酸钠和主链长度为C20-24的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，启动反应釜充分搅拌2.5小时至体系均匀，得到溶液A；
步骤二，反应釜冷却至50℃后，向溶液A中加入乙醇、十二烷基甜菜碱、全氟辛基磺酸盐表面活性剂、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(尼纳尔6501)和主链长度为C14-18的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，再次启动反应釜在50℃充分搅拌1.5小时至完全溶解，体系为淡黄色均匀液体即可，冷却至室温，包装，得到抗凝析油泡排剂，命名为KNPJ-15。
实施例6
本实施例提供一种抗凝析油泡排剂，该抗凝析油泡排剂的原料组成包括：
本实施例还提供上述抗凝析油泡排剂的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一，按照上述原料组成称取原料，将水加入反应釜中升温加热至75℃，然后加入十二烷基磺酸钠和主链长度为C20-24的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，启动反应釜充分搅拌2.5小时至体系均匀，得到溶液A；
步骤二，反应釜冷却至50℃后，向溶液A中加入乙醇、十二烷基甜菜碱、全氟辛基磺酸盐表面活性剂、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(尼纳尔6501)和主链长度为C14-18的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，再次启动反应釜在50℃充分搅拌1.5小时至完全溶解，体系为淡黄色均匀液体即可，冷却至室温，包装，得到抗凝析油泡排剂，命名为KNPJ-15。
实施例7
本实施例对上述实施例1-6制备的泡排剂进行起泡能力测试和泡沫携液量测试。
起泡能力测试：采用warring搅拌器，测试转速为6000r/pm，搅拌时长60秒；测试矿化度为30000mg/L，凝析油含量分别为配置测试液体积的10％、30％、50％、70％、90％，温度条件为泡排剂120℃高温老化12小时，冷却至室温测试；泡排剂的测试配液量为100mL，泡排剂质量浓度为0.8％。
泡沫携液量测试：采用泡沫携液仪；测试条件为氮气流速5L/min，测试时长15分钟，矿化度30000mg/L，凝析油含量分别为配置测试液体积的10％、30％、50％、70％、90％，测试温度条件为泡排剂120℃高温老化12小时，冷却至室温后进行测试；泡沫携液量测试配液量为200mL，泡排剂质量浓度为0.8％。
将实施例1-6制得的泡排剂在120℃高温老化12小时后冷却至室温，再分别以30000mg/L的矿化水配制成泡排剂质量浓度0.8％的溶液，分别按照凝析油按照体积比10％、30％、50％、70％、90％的不同比例配置成测试液，进行起泡能力测试和泡沫携液能力测试，以考察各泡排剂溶液的发泡能力、泡沫稳定性和携液能力，测试结果见下述表1至表5。表1至表5为体系中分别含凝析油10％、30％、50％、70％和90％时，实施例1-6的泡排剂起泡能力和泡沫携液能力室内试验测试结果。
表1(测试体系含油10％)
| 实施例 | 起泡高度(mL) | 析液半衰期(s) | 15min携液率(％) |
| 1 | 780 | 598 | 81.79 |
| 2 | 790 | 614 | 82.45 |
| 3 | 820 | 712 | 85.13 |
| 4 | 870 | 749 | 89.32 |
| 5 | 800 | 736 | 90.12 |
| 6 | 780 | 694 | 92.22 |
表2(测试体系含油30％)
| 实施例 | 起泡高度(mL) | 析液半衰期(s) | 15min携液率(％) |
| 1 | 720 | 519 | 78.56 |
| 2 | 750 | 561 | 82.01 |
| 3 | 770 | 614 | 83.87 |
| 4 | 810 | 662 | 88.12 |
| 5 | 750 | 656 | 87.51 |
| 6 | 730 | 620 | 88.45 |
表3(测试体系含油50％)
表4(测试体系含油70％)
| 实施例 | 起泡高度(mL) | 析液半衰期(s) | 15min携液率(％) |
| 1 | 620 | 478 | 74.18 |
| 2 | 670 | 505 | 76.34 |
| 3 | 670 | 541 | 76.25 |
| 4 | 680 | 602 | 82.32 |
| 5 | 640 | 594 | 81.81 |
| 6 | 620 | 589 | 80.85 |
表5(测试体系含油90％)
| 实施例 | 起泡高度(mL) | 析液半衰期(s) | 15min携液率(％) |
| 1 | 520 | 400 | 65.13 |
| 2 | 580 | 423 | 68.59 |
| 3 | 590 | 447 | 68.48 |
| 4 | 590 | 426 | 67.65 |
| 5 | 530 | 432 | 67.74 |
| 6 | 510 | 410 | 66.84 |
由表1至表5中数据可知，由实施例1至6所得的泡排剂配制的溶液具有较高的起泡高度和15分钟携液率及较长的析液半衰期。所配制泡排剂溶液的泡沫性能随体系中加入凝析油体积百分比增加而有所降低，但是仍然能够满足排液采气工艺对于泡排剂泡沫性能的要求。
实施例8
本实施例提供实施例4制备的泡排剂与市售泡排剂泡沫性能对比实验。考察三种泡排剂在高含凝析油条件下的泡沫性能，起泡高度测试配液体积为100mL，携液率测试配液体积为200mL，具体结果如表6所示。
表6(泡沫性能对比实验)
由表6实验数据可知，目前市售泡排剂在含凝析油30％条件下的携液率能够满足现场带液生产能力，而当采出液中凝析油含量进一步增加时，它们的携液率迅速下降，不能满足现场使用要求，无法实现带液生产；本发明研制的抗凝析油泡排剂在采出液中高含凝析油时表现出良好的泡沫性能，能够满足现场使用要求，从而实现带液生产。
综上所述，本发明采用对温度、矿化度都不敏感而起泡性能优良的甜菜碱表面活性剂、主链长度为C14-18的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、十二烷基磺酸钠作为起泡组分，采用增稠性好的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和主链长度为C20-24的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠作为稳泡组分，分别用来增加泡沫界面膜粘度和厚度。抗凝析油组分选用全氟磺酸盐表面活性剂。抗凝析油泡沫排水剂在含凝析油井筒积液中能够迅速起泡，泡沫细腻稳定，携液能力强，同时抗矿化度能力达30000mg/L，耐温能力达120℃，抗凝析油能力高达90％，适用于高含凝析油产液凝析气井，利于现场气井的规模化应用。
Claims (7)
1.一种抗凝析油泡排剂，以重量百分比为100％计，该抗凝析油泡排剂的原料组成包括：
所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠包括主链长度为C14-18的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠和/或主链长度为C20-24的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠；
所述甜菜碱表面活性剂包括十二烷基甜菜碱；
所述氟碳表面活性剂包括全氟辛基磺酸盐表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的抗凝析油泡排剂，其特征在于，该抗凝析油泡排剂的原料组成包括：
3.根据权利要求1所述的抗凝析油泡排剂，其特征在于：以抗凝析油泡排剂重量百分比为100％计，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠包括2％-10％的主链长度为C14-18的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠和0.5％-1％的主链长度为C20-24的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠。
4.权利要求1-3任一项所述抗凝析油泡排剂的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一，将水加入反应釜中升温加热，然后加入十二烷基磺酸钠和主链长度为C20-24的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，搅拌至体系均匀，得到溶液A；
步骤二，待反应釜冷却后，向反应釜溶液A中加入乙醇、甜菜碱表面活性剂、氟碳表面活性剂、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和主链长度为C14-18的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，继续搅拌均匀至完全溶解，冷却至室温，得到抗凝析油泡排剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤一中，反应釜升温加热的温度为70-75℃，搅拌时间为2-2.5h。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤二中，反应釜冷却的温度为50℃，继续搅拌的时间为1-1.5h。
7.权利要求1-3任一项所述抗凝析油泡排剂在天然气井泡沫排液采气工艺中的应用。
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