CN108148567A - 一种多功能泡排剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多功能泡排剂，包括如下重量百分含量的组分：甜菜碱类表面活性剂15～25％，氧化胺类表面活性剂15～25％，咪唑啉类缓蚀剂10～15％，除硫剂5～10％，小分子醇类10～25％，水0～45％，所述除硫剂为三嗪类除硫剂。本发明通过对配方的优化，在传统的体系中加入了咪唑啉类的缓蚀剂和三嗪类的除硫剂，获得了具有优异的缓蚀性能和除硫能力，还具有抗凝析油、耐低温和高起泡能力的多功能起泡剂。
Description
技术领域
本发明涉及气井开发技术领域，尤其涉及一种多功能泡排剂及其应用。
背景技术
许多气田进入开发的中后期，由于地层压力的不断下降，日产气下降，当日产气量小于该井的临界携液气量，该井井筒就会出现积液，这些液体如果不及时排出井外，就会导致井筒内积液过多。对于这些产水气田，地层水的产出将对天然气的生产造成不同程度的影响。其危害表现为：一是井筒积液，回压增大，井口压力下降，气井生产能力受到严重影响；二是井底近区积液，产层由于“水侵”、“水锁”、“水敏性粘土矿物的膨胀”等原因，使得气相渗透率受到极大的伤害，严重地影响气田最终采收率，制约着天然气井的正常生产，甚至导致天然气井停产、报废。
针对以上问题，目前使用最多的方法就是泡沫排水。其原理是向井底积液中引入一些具有特殊功能的表面活性剂(泡排剂)，借助于天然气流的搅拌，泡排剂与井底积液充分接触，产生大量的较稳定的低密度的含水泡沫，使其在气液两相混合垂直流动过程中，减少井筒中“滑脱损失”，提高气流垂直举液能力，达到排水采气的目的。
现有技术中，ZL201010142972.6公开了一种耐盐、抗甲醇泡排剂，其组分按质量百分比配比：椰油酰胺丙基甜菜碱20～40％、氧化胺45～65％、α-烯基磺酸盐5～20％、三乙醇胺5～15％、氟碳表面活性剂0.2～2％、甲醇0～5％、合计100％；解决了高矿化度(最高186644.1mg/L)、注甲醇气井排水采气的问题。ZL201010177121.5公开了一种用于高温产水气井排水采气用的泡排剂，其组分按质量百分比配比：椰油酰基胺丙基甜菜碱25～40％，月桂酰肌氨酸20～30％，余量为水；最高能耐150℃。ZL201110088319.0公开了一种排水采气用高温泡排剂，其组分按质量百分比配比：十二烷基硫酸钠10～15％，烷基糖苷占2～5％，AES占15～18％，十二烷基磺酸钠占20～25％，生物表面活性剂占5～10％，水占27～48％；最高能耐350℃。
综上所述，虽然现有技术中公开了多种泡排剂，但是普遍不具有缓蚀功能和除硫能力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种同时具有缓蚀功能和除硫能力的多功能起泡剂。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种多功能泡排剂，包括如下质量百分含量的组分：
甜菜碱类表面活性剂15～25％，氧化胺类表面活性剂15～25％，咪唑啉类缓蚀剂10～15％，除硫剂5～10％，小分子醇类化合物10～25％，水0～45％，所述除硫剂为三嗪类除硫剂。
优选的，所述甜菜碱类表面活性剂为椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱和月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱中的一种或几种。
优选的，所述氧化胺类表面活性剂为椰油酰胺丙基氧化胺和/或月桂酰胺丙基氧化胺。
优选的，所述咪唑啉类缓蚀剂为油酸基羟乙基咪唑啉、棕榈酸基羟乙基咪唑啉和硬脂酸基羟乙基咪唑啉中的一种或几种。
优选的，所述三嗪类除硫剂为羟乙基六氢均三嗪、乙基六氢均三嗪或羟丙基六氢均三嗪。
优选的，所述小分子醇类化合物为甲醇、乙醇、乙二醇和异丙醇中的一种或几种。
本发明提供了上述技术方案所述多功能泡排剂在气井开发中的应用。
本发明提供了一种多功能泡排剂，包括如下质量百分含量的组分：
甜菜碱类表面活性剂15～25％，氧化胺类表面活性剂15～25％，咪唑啉类缓蚀剂10～15％，除硫剂5～10％，小分子醇类化合物10～25％，水0～45％，所述除硫剂为三嗪类除硫剂。本发明采用咪唑啉类化合物作为缓蚀剂，三嗪类化合物作为除硫剂，获得了一种能具有较高的缓蚀能力和除硫能力的多功能起泡剂，缓蚀率可达95％，除硫率可达98％，而传统的CAB-35和K12-40的除硫率和缓蚀率均为0。
同时，本发明提供的多功能泡排剂还具有较高的抗凝析油能力和高起泡能力，发泡力可达160mm以上，携液率可达189mL。而传统的CAB-35发泡力为120mm，携液率为90mL；K12-40发泡力为15mm，携液率为5mL。
此外，本发明提供的多功能泡排剂还具有较好的抗冻性能(耐低温性能)，泡排剂的顷点可达-25℃，相对于传统的CAB-35(-8℃)和K12-40(-5℃)，本发明的泡排剂抗冻性能更加优异。
具体实施方式
本发明提供了一种多功能泡排剂，包括如下质量百分含量的组分：
甜菜碱类表面活性剂15～25％，氧化胺类表面活性剂15～25％，咪唑啉类缓蚀剂10～15％，除硫剂5～10％，小分子醇类化合物10～25％，水0～45％，所述除硫剂为三嗪类除硫剂。
本发明提供的多功能泡排剂包括质量百分含量为15～25％的甜菜碱类表面活性剂，优选为17～22％，更优选为19～21％。本发明的甜菜碱类表面活性剂优选为椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱和月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱中的一种或几种。本发明对所述甜菜碱类表面活性剂的来源没有特殊的限定，选用本领域技术人员熟知来源的甜菜碱类表面活性剂即可。在本发明的实施例中，具体可以为市售的甜菜碱类表面活性剂。本发明利用甜菜碱类表面活性剂提供主要的发泡能力，具有良好的抗凝析油、抗矿化度盐水的能力。
本发明提供的多功能泡排剂包括质量百分含量为15～25％的氧化胺类表面活性剂，优选为17～22％，更优选为19～21％。本发明提供的氧化胺类表面活性剂优选为椰油酰胺丙基氧化胺和/或月桂酰胺丙基氧化胺。本发明对所述氧化胺类表面活性剂的来源没有特殊的限定，选用本领域技术人员熟知来源的氧化胺类表面活性剂即可。在本发明的实施例中，具体可以为市售的氧化胺类表面活性剂。本发明利用氧化胺类表面活性剂提供主要的发泡能力，具有良好的抗高温、抗凝析油的能力。
本发明提供的多功能泡排剂包括质量百分含量为10～15％的咪唑啉类缓蚀剂，优选为11～14％，更优选为12～13％。本发明提供的咪唑啉类缓蚀剂优选为油酸基羟乙基咪唑啉、棕榈酸基羟乙基咪唑啉和硬脂酸基羟乙基咪唑啉中的一种或几种。本发明对所述咪唑啉类缓蚀剂的来源没有特殊的限定，选用本领域技术人员熟知来源的咪唑啉类缓蚀剂即可。在本发明的实施例中，具体可以为市售的咪唑啉类缓蚀剂。本发明利用缓蚀剂与其它试剂复配使用，能够提高泡排剂的缓蚀性能。
本发明提供的多功能泡排剂包括质量百分含量为5～10％的除硫剂，优选为6～9％，更优选为7～8％。在本发明中，所述除硫剂为三嗪类除硫剂。在本发明中，所述三嗪类除硫剂优选为羟乙基六氢均三嗪、乙基六氢均三嗪或羟丙基六氢均三嗪。本发明对所述除硫剂的来源没有特殊的限定，选用本领域技术人员熟知来源的除硫剂即可。在本发明的实施例中，具体可以为市售的除硫剂。本发明利用三嗪类除硫剂与其他试剂复配使用，能够提高泡排剂的除硫能力。
本发明提供的多功能泡排剂包括质量百分含量为10～25％的小分子醇类化合物，优选为13～20％，更优选为15～18％。本发明提供的小分子醇类化合物优选为甲醇、乙醇、乙二醇和异丙醇中的一种或几种。本发明对所述小分子醇类化合物的来源没有特殊的限定，选用本领域技术人员熟知来源的小分子醇类化合物即可。在本发明的实施例中，具体可以为市售的小分子醇类化合物。本发明利用小分子醇类化合物与其他试剂共同作用，能够提高泡排剂的耐低温性能。
本发明提供的多功能泡排剂包括质量百分含量为0～45％的水，优选为10～40％，更优选为20～35％。本发明对所述水的来源没有特殊的限定，选用本领域技术人员熟知来源的水即可，具体的可以为去离子水。本发明利用水调节体系的粘度。
本发明提供了上述技术方案所述多功能泡排剂在气井开发中的应用。在本发明中，所述泡排剂在用于气井开发时，优选将各个组分混合即得到泡排剂。本发明提供的泡排剂具有优异的缓蚀性能和除硫能力，同时具有优异的抗凝析油能力、高起泡能力和耐低温性能，应用于气井开发泡排时，综合性能好。
下面结合实施例对本发明提供的多功能泡排剂进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
各组分按照如下质量百分数比得到多功能泡排剂(SL-1)：椰油酰胺丙基甜菜碱20％；椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱15％；羟乙基六氢均三嗪10％；油酸基羟乙基咪唑啉10％；甲醇20％；水25％，将各组分混合得到泡排剂。
实施例2
各组分按照如下质量百分数比得到多功能泡排剂(SL-2)：月桂酰胺丙基甜菜碱10％；椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱15％；羟乙基六氢均三嗪5％；油酸基羟乙基咪唑啉15％；甲醇20％；水30％，将各组分混合得到泡排剂。
实施例3
各组分按照如下质量百分数比得到多功能泡排剂(SL-3)：月桂酰胺丙基甜菜碱10％；月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱25％；羟乙基六氢均三嗪10％；油酸基羟乙基咪唑啉10％；甲醇30％；水15％，将各组分混合得到泡排剂。
实施例4
各组分按照如下质量百分数比得到多功能泡排剂(SL-4)：椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱35％；羟乙基六氢均三嗪5％；油酸基羟乙基咪唑啉10％；甲醇25％；水25％，将各组分混合得到泡排剂。
实施例5
将实施例1～4所得泡排剂的性能进行测定，并将传统泡排剂CAB-35(质量分数35％的椰油酰胺丙基甜菜碱)和K12-40(质量分数为40％的十二烷基硫酸钠)作为对比例，具体如下：
1)抗冻能力试验验证，具体结果参见表1。
泡排剂顷点评价参考标准：GB/T3535。
顷点评价方法：将泡排剂装入500mL试液瓶中，置于低温试验箱中，设置温度为-5℃，低温恒温8h，观察泡排剂的状态，并逐步降低低温箱温度(每次降低5℃)，直至-35℃时泡排剂出现少量冰冻现象。
表1实施例1～4的泡排剂与传统泡排剂的顷点数据
| 样品 | SL-1 | SL-2 | SL-3 | SL-4 | CAB-35 | K12-40 |
| 顷点℃ | -20 | -20 | -25 | -20 | -8 | -5 |
由表1可知，本发明提供的多功能泡排剂具有较好的抗冻性能(耐低温性能)，泡排剂的顷点可达-25℃，相对于传统的CAB-35(-8℃)和K12-40(-5℃)，本发明的泡排剂抗冻性能更加优异。
2)除硫能力试验验证，具体结果参见表2。
泡排剂的除硫能力按照专利：ZL 201610362290.3《一种三嗪除硫剂除硫效率动态评价方法》进行评价，结果见表2。
表2实施例1～4的泡排剂与传统泡排剂的除硫能力数据
由表2可知，本发明提供的多功能泡排剂具有较好的除硫能力，除硫率可达98％，脱硫容量可达24.8mL/mL，而传统的CAB-35和K12-40的除硫率和脱硫容量均为0。
3)缓蚀能力试验验证，具体结果参见表3。
泡排剂缓蚀性能评价参考标准：SY/T5273-2014《油田采出水处理用缓蚀剂性能指标及评价方法》。
实验模拟水样配置：
10万矿化水配制：80克氯化钠+20克氯化钙溶于纯水，配成1升溶液。
20万矿化水配制：180克氯化钠+20克氯化钙溶于纯水，配成1升溶液。
表3实施例1～4的泡排剂与传统泡排剂的缓蚀能力数据
由表3可知，本发明提供的多功能泡排剂具有较好的缓蚀能力，缓蚀率可达95％，而传统的CAB-35和K12-40的缓蚀率为0。
4)抗凝析油能力试验验证，具体结果参见表4。
泡排剂发泡能力评价参考标准：GB-T7462-1994《表面活性剂发泡力的测定改进Ress-Miles法》、GB-T13173.6-1991《洗涤剂发泡力的测定》、SY-T6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》。
泡排剂携液量评价参考标准：SY-T5761-1995《排水采气用起泡剂CT5-2》、SY-T6465-2000《泡沫排水采气用泡排剂评价方法》。
携液量评价方法：将200mL泡排剂倒入发泡管中，以0.05Mpa的压力、290mL/min的流速向发泡管中通入氮气，测量15min后泡沫携出液体(油和水)的体积，即为该泡排剂的携液量。
表4实施例1～4的泡排剂与传统泡排剂在70℃时抗凝析油能力数据
| 凝析油含量％ | 矿化度mg/L | 泡排剂浓度％ | 药剂 | 发泡力mm | 携液率mL |
| 20 | 100000 | 0.3 | SL-1 | 154 | 189 |
| 20 | 100000 | 0.3 | SL-2 | 157 | 178 |
| 20 | 100000 | 0.3 | SL-3 | 156 | 168 |
| 20 | 100000 | 0.3 | SL-4 | 167 | 169 |
| 20 | 100000 | 0.3 | CAB-35 | 120 | 90 |
| 20 | 100000 | 0.3 | K12-40 | 15 | 5 |
| 50 | 200000 | 0.5 | SL-1 | 198 | 150 |
| 50 | 200000 | 0.5 | SL-2 | 189 | 147 |
| 50 | 200000 | 0.5 | SL-3 | 176 | 139 |
| 50 | 200000 | 0.5 | SL-4 | 185 | 156 |
| 50 | 200000 | 0.5 | CAB-35 | 150 | 120 |
| 50 | 200000 | 0.5 | K12-40 | 35 | 15 |
由表4可知，本发明提供的多功能泡排剂具有较高的抗凝析油能力和高起泡能力，发泡力可达160mm以上，携液率可达189mL。而传统的CAB-35发泡力为为120mm，携液率为90mL；K12-40发泡力为15mm，携液率为5mL。
由以上实施例可知，本发明提供了一种多功能泡排剂，相对于传统泡排剂，本发明提供的泡排剂不仅具有优异的缓蚀性能和除硫能力，同时具有优异的抗凝析油能力、高起泡能力和耐低温性能，适用于气井开发。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种多功能泡排剂，包括如下质量百分含量的组分：
甜菜碱类表面活性剂15～25％，氧化胺类表面活性剂15～25％，咪唑啉类缓蚀剂10～15％，除硫剂5～10％，小分子醇类化合物10～25％，水0～45％，所述除硫剂为三嗪类除硫剂。
2.根据权利要求1所述的多功能泡排剂，其特征在于，所述甜菜碱类表面活性剂为椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱和月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的多功能泡排剂，其特征在于，所述氧化胺类表面活性剂为椰油酰胺丙基氧化胺和/或月桂酰胺丙基氧化胺。
4.根据权利要求1所述的多功能泡排剂，其特征在于，所述咪唑啉类缓蚀剂为油酸基羟乙基咪唑啉、棕榈酸基羟乙基咪唑啉和硬脂酸基羟乙基咪唑啉中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的多功能泡排剂，其特征在于，所述三嗪类除硫剂为羟乙基六氢均三嗪、乙基六氢均三嗪或羟丙基六氢均三嗪。
6.根据权利要求1所述的多功能泡排剂，其特征在于，所述小分子醇类化合物为甲醇、乙醇、乙二醇和异丙醇中的一种或几种。
7.权利要求1～6任一项所述多功能泡排剂在气井开发中的应用。
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