CN108341609B - 稳泡剂组合物和泡沫水泥浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石油与天然气固井工程领域，具体地，本发明公开了一种稳泡剂组合物，该组合物含有C6‑C16烷基咪唑啉、C8‑C16烷基酰胺烷基甜菜碱、C6‑C14烷基聚葡萄糖苷和三萜皂苷类化合物。本发明还公开了使用该稳泡剂组合物制备泡沫水泥浆的方法。由本发明提供的稳泡剂组合物使用本发明所述方法有助于形成具有较高泡沫稳定性的泡沫水泥浆，并且所得泡沫水泥浆具有较低密度、较高泡沫稳定性和抗压强度高的泡沫水泥浆，特别适用于石油与天然气勘探开发过程的低温浅层固井作业中。

Description

稳泡剂组合物和泡沫水泥浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油与天然气固井工程领域，具体地，涉及稳泡剂组合物和泡沫水泥浆及其制备方法。
背景技术
在石油与天然气勘探开发过程中，在一些浅部地层常面临着低压、易漏地层，甚至裂缝地层。在浅层的低压、易漏、裂缝地层进行固井作业时，除了面临着水泥浆漏失、返高不够的问题外，还有低温问题(温度低至5-20℃)。
泡沫水泥浆是将气体(主要是氮气)充入水泥浆中，利用表面活性剂等物质等来提高泡沫的稳定性，是一种低密度的三相粘稠流体，具有密度低、低渗透率、低失水、低导热率、可压缩性、顶替泥浆效率高、防漏效果好、强度较高等特点，现场常采用泡沫水泥浆来解决低压、易漏地层及裂缝地层固井漏失难题。国外近十年来，更是丰富与发展了泡沫水泥浆的用途，泡沫水泥浆已成为解决深水表层段低温固井窜流的关键技术。
至从1979年泡沫水泥浆第一次现场固井应用以来。我国于1987-1988年在新疆火烧山油田进行了4口技术套管固井和12口油层套管泡沫固井试验，解决了低压易漏油气层尤其是地层压力系数小于1.0的油气井固井难题。目前，泡沫水泥技术不断发展和完善，在低压易漏地层固井、裂缝性漏失地层固井和深水防窜固井中应用非常广泛。
目前制备泡沫水泥浆的方法主要有两种：一种是机械充氮法，另一种是化学充氮法。机械充气法需要制氮设备或氮气车、流量测量与控制等设备，设备种类和数量较多，并且工艺复杂，需要精心设计和计算机自动控制等，现场施工难度大、费用高。化学充氮法是将能够产生氮气的化学物质直接加入油井水泥材料或水泥浆中，通过相互间的化学反应产生氮气并充入水泥浆得到泡沫水泥浆，化学充氮法不需要额外的制氮设备和流量控制等装置，具有操作流程简单、成本较低等优势，是泡沫水泥浆制备方法的发展方向。
水泥浆是碱性介质环境，很多物质难以在碱性介质中发生产生氮气的反应。如亚硝酸钠与氯化铵可在酸性环境中才能发生反应生成氮气，该反应在产生氮气的同时，还伴随着较大的热量放出，其在自生热压裂液、热化学驱油等方面都有广泛的应用。然而亚硝酸钠与氯化铵在水泥浆碱性介质中却无法产生氮气。
另外，一些偶氮类物质能够在加热条件下，当温度达到其分解温度通过自身发生分解反应产生氮气，如偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、二亚硝基五亚甲基四胺、4,4'-氧代双苯磺酰肼、对甲苯磺酰肼、5-苯基四唑和三肼基三嗪等。然而，针对浅层或深水表层段的低温固井环境，无法达到偶氮类物质的分解温度，偶氮类物质无法分解产生氮气。并且，偶氮类物质价格高、易燃易爆，有较大的安全隐患。
此外，泡沫水泥浆在生成时总面积增大，体系能量升高，属于热力学不稳定体系，会自发地向能量降低、总面积减少的方向进行，即泡沫发生破灭。为制备稳定的泡沫水泥浆，需要在水泥浆中加入稳泡剂。稳泡剂大都是一些表面活性剂物质，能在溶液表面(一般为水)形成定向排列，从而显著降低溶剂的表面张力(或界面张力)，并改变泡沫膜的机械强度和粘度，提高泡沫水泥浆的稳定性。目前泡沫水泥浆的稳泡剂主要为磺酸盐离子类型的表面活性剂，如烷基苯磺酸盐类，它具有耐盐、抗高温等性能，但却存在着临界溶解温度点(Kraff Point)，只有当温度升到一定值后，离子型表面活性剂在水中的溶解度才会急剧增加，表现出较好的稳泡作用；如果使用温度低于临界溶解温度点(Kraff Point)，则会严重影响稳泡作用。因此，针对低温固井环境下使用的泡沫水泥浆，选择合适的表面活性剂类型和种类，对于制备稳定性好的泡沫水泥浆至关重要。CN103525387A中公开了一种稳泡剂组合物，该稳泡剂组合物是由烷基碳链在C12-C16范围的椰油酰胺丙基氧化胺(CAO)、月桂酰胺丙基氧化胺(LAO)、椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)表面活性剂物质和水按一定质量组成比例所配成的质量百分浓度为20-38％溶液，其主要使用温度范围为45-90℃。
文章“适用于长庆油田固井的超低密度泡沫水泥浆”(《钻井液与完井液》1997年第14卷第4期第27-28页)开展了化学充气法制备泡沫水泥浆技术研究，通过化学发气剂FCA与FCB在水泥浆中发生化学反应产生氮气，同时加入稳泡剂FCF，制备出泡沫水泥浆。但是这种方法首先是利用漂珠减轻材料将水泥浆密度降至一定范围，然后再利用该化学发气剂产生氮气进一步将水泥浆密度降至1.20g/cm3。上述文献所提到的化学充气法制备泡沫低密度水泥浆，能够采用化学发气剂制备出低密度的泡沫水泥浆，但是水泥浆的密度只能降低至1.20g/cm3，无法获得更低密度的泡沫水泥浆，同时泡沫水泥石的抗压强度偏低，其使用温度为45℃左右。
文章“新型泡沫水泥浆体系在胜利油田莱州湾区块的应用”(《钻采工艺》2009年第32卷第6期第113-115页)研究出一种氮气发气剂和稳泡剂以及与其相配套的水泥外加剂，使其均匀地分散于水泥浆中而形成泡沫水泥浆，制备方法是先将一定量的发气剂SWPM-l干混于水泥中，用清水配制非泡沫水泥浆(密度控制在1.85-1.90g/cm3)，然后将制好的非泡沫水泥浆在低速下(4000r/min)再搅拌10秒，同时加入一定量的发气剂SWPM-2和稳泡剂SWPM-3，制成泡沫水泥浆，其具体配方为：100％G级水泥+40％漂珠+88％水+2％SWPM-1发气剂+0.7％SWPM-2发气剂+2％SWPM-3稳泡剂+2％SWZ-l早强剂。上述文献所提到的化学充气法制备泡沫低密度水泥浆，能够采用化学发气剂制备出泡沫低密度水泥浆，但是水泥浆的密度需要先加入40％的漂珠先将水泥浆密度降低到1.33g/cm3，然后通过化学发气的方法将密度进一步降低，无法直接通过化学发气的方法获得更低密度的泡沫水泥浆，泡沫水泥石的抗压强度较低，其使用温度范围为45-75℃。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的泡沫水泥浆的泡沫稳定性差的缺陷，提供了一种能够获得较高泡沫稳定性的稳泡剂组合物，以及针对水泥浆的低温泡沫稳定性差、密度降低困难和低温泡沫水泥石抗压强度低等问题，提供了使用该稳泡剂组合物制备泡沫水泥浆的方法，通过该方法得到的泡沫水泥浆的泡沫稳定性好、密度低并且水泥石抗压强度较高。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种稳泡剂组合物，该组合物含有C6-C16烷基咪唑啉、C8-C16烷基酰胺烷基甜菜碱、C6-C14烷基聚葡萄糖苷和三萜皂苷类化合物。
本发明的第二方面提供了上述的稳泡剂组合物在泡沫水泥浆中作为稳泡剂的应用。
本发明的第三方面提供了使用本发明第一方面所述稳泡剂组合物制备泡沫水泥浆的方法。
本发明第四方面提供了本发明第三方面所述泡沫水泥浆在油气井固井领域中的应用。
本发明提供的稳泡剂组合物有助于形成具有较高泡沫稳定性的泡沫水泥浆，且所述稳泡剂组合物与本发明所述的发气剂等其他成分配合下，使用本发明所述方法制备的泡沫水泥浆具有较低密度、较高泡沫稳定性和高抗压强度的优势，特别适用于石油与天然气勘探开发过程的低温浅层固井作业中。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种稳泡剂组合物，该组合物含有C6-C16烷基咪唑啉、C8-C16烷基酰胺烷基甜菜碱、C6-C14烷基聚葡萄糖苷和三萜皂苷类化合物。
优选地，所述C6-C16烷基咪唑啉、C8-C16烷基酰胺烷基甜菜碱、C6-C14烷基聚葡萄糖苷和三萜皂苷类化合物的重量比为100：110-180：60-140：90-170，优选为100：130-150：70-100：100-150。
其中，C6-C16烷基咪唑啉可以表示为下式(1)所示的咪唑啉类化合物：
式(1)
Figure BDA0001605427870000051
其中，R1为C6-C16的直链或支链烷基。从提高所得稳泡剂组合物综合性能和方便易得方面考虑，优选情况下，所述C6-C16烷基咪唑啉为椰油基咪唑啉、月桂基咪唑啉、辛基咪唑啉、壬基咪唑啉、癸基咪唑啉、正十一烷基咪唑啉、正十四烷基咪唑啉和正十六烷基基咪唑啉中的一种或多种，更优选为椰油基咪唑啉和/或月桂基咪唑啉。上述C6-C16烷基咪唑啉都可商购得到。
根据本发明，C8-C16烷基酰胺烷基甜菜碱可以表示为下式(2)所示的甜菜碱类化合物：
式(2)
Figure BDA0001605427870000061
其中，R2为亚烷基(例如可以是C1-C6的亚烷基，例如为-CH2-、-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-、-CH(CH3)-CH2-、-CH2-CH(CH3)-、-CH2-(CH2)2-CH2-、-CH2-(CH2)3-CH2-或-CH2-(CH2)4-CH2-，R3和连接的酰胺键构成所述C8-C16烷基酰胺烷基甜菜碱中的C8-C16烷基酰胺键，所述R3可以为C8-C16的直链或支链烷基。
从提高所得稳泡剂组合物综合性能和方便易得方面考虑，优选情况下，所述C8-C16烷基酰胺烷基甜菜碱为椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、辛基酰胺丙基甜菜碱、壬基酰胺丙基甜菜碱、癸基酰胺丙基甜菜碱、正十一烷基酰胺丙基甜菜碱、正十四烷基酰胺丙基甜菜碱和正十六烷基酰胺丙基甜菜碱中的一种或多种，更优选为椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)和/或月桂酰胺丙基甜菜碱。上述C8-C16烷基酰胺烷基甜菜碱都可商购得到。
根据本发明，C6-C14烷基聚葡萄糖苷可以表示为下式(3)所示的烷基聚葡萄糖苷类化合物：
式(3)
Figure BDA0001605427870000062
其中R4为C6-C14的直链或支链烷基。
从提高所得稳泡剂组合物综合性能和方便易得方面考虑，优选情况下，所述C6-C14烷基聚葡萄糖苷为己基聚葡萄糖苷、庚基聚葡萄糖苷、辛基聚葡萄糖苷、壬基聚葡萄糖苷、癸基聚葡萄糖苷、正十二烷基聚葡萄糖苷和正十四烷基聚葡萄糖苷中的一种或多种，更优选为正十二烷基聚葡萄糖苷和/或正十四烷基聚葡萄糖苷。上述C6-C14烷基聚葡萄糖苷都可商购得到。
其中，所述三萜皂苷类化合物可以为本领域常规的各种三萜皂苷类化合物，但是考虑到与本申请的组合物的其他活性组分之间的配伍性，优选地，所述三萜皂苷类化合物为茶皂素和/或齐墩果酸，优选为茶皂素。该三萜皂苷类化合物可以以水溶液的形式提供，例如为20-50重量％的水溶液。
根据本发明，上述稳泡剂组合物含有活性组分C6-C16烷基咪唑啉、C8-C16烷基酰胺烷基甜菜碱、烷基聚葡萄糖苷和三萜皂苷类化合物(通常市售的商品中会存在一些其他的物质，当含有这些物质的组合物也应当包括在本发明的范围内)，也可以含有本领域其他常规的一些添加剂。此外，本发明的稳泡剂组合物可以以固体形式存在，从而在需要时配置为水溶液而作为稳泡剂使用(例如得到浓度为20-45重量％的水溶液，优选为25-40重量％的水溶液)，可以认为本发明还提供了含有上述稳泡剂组合物和水的稳泡剂。当然也可以理解为本发明的组合物还可以含有水，本发明可以将此两种情况都包含在本发明的范围内。
本发明还提供了上述稳泡剂组合物在泡沫水泥浆中作为稳泡剂的应用。
本发明还提供了使用上述稳泡剂组合物制备低温泡沫水泥浆的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将水泥与增强剂干混，形成均匀混合物；
(2)将第一发气剂的水溶液、步骤(1)所得的混合物与水混合；
(3)将第二发气剂的水溶液与稳泡剂组合物、步骤(2)所得的混合物混合。
在本发明中，所用水泥可以为本领域常规的用于油气井固井的水泥。例如该水泥可以是API油井G级水泥、H级水泥和A级水泥中的一种或多种。
在本发明中，所述增强剂可以为本领域的常规选择，优选为微硅粉。从提高所得泡沫水泥浆稳泡效果和水泥石低抗压强度综合性能和方便易得方面考虑，优选地，所述微硅粉为冶炼硅铁和工业金属硅时，矿热电炉内SiO2等气体在空气中迅速氧化冷凝沉淀而成副产物，粒径优选为0.05-2μm。
在本发明中，所用的第一发气剂、第二发气剂、稳泡剂组合物和增强剂的重量比为1：1-3：2-5：12-30，优选为1：2-3：3-5：15-25，更优选为1：2.5-3：3-4：20-25。
优选地，在步骤(1)中还可以包括将水泥与增强剂、降失水剂、分散剂和早强剂等添加剂干混。
在本发明中，所述降失水剂具有降低低温泡沫水泥浆失水量的作用，并且对泡沫水泥浆没有低温缓凝的副作用，可以为本领域常规的用于低温固井水泥浆中的各种降失水剂。所述降失水剂的具体实例例如可以为聚乙烯醇类降失水剂、聚(丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)(AM/AMPS，即表示丙烯酰胺与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的共聚物)的聚合物类降失水剂等中的一种或多种。
在本发明中，所述分散剂具有改善低温泡沫水泥浆流动性能的作用，可以为本领域常规的用于低温固井水泥浆中的各种分散剂。所述分散剂的具体实例例如可以为磺化丙酮-甲醛缩聚物分散剂、聚苯乙烯磺酸盐分散剂等中的一种或多种。
在本发明中，所述早强剂具有调节泡沫水泥浆稠化时间、提高泡沫水泥石低温早期抗压强度的作用，可以为本领域常规的用于低温固井水泥浆中的各种早强剂。所述早强剂的具体实例例如可以为氯化钙、氯化钾、偏铝酸钠、氧化钙、氯化锂、甲酸钙、乳酸钙、硫酸铝钾、氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钙等中的一种或多种。
在本发明中，步骤(2)中，所述第一发气剂为低温易溶于水的酰肼、羟胺或联胺中的一种或多种，优选地，所述第一发气剂为N,N'-二乙酰肼、碳酸二酰肼、盐酸羟胺、联胺、硫酸羟胺中的一种或多种，更优选为碳酸二酰肼、联胺、和/或盐酸羟胺。该第一发气剂可以以水溶液的形式提供，优选地，所述第一发气剂的水溶液浓度为30-80重量％，优选为50-80重量％。
在本发明中，步骤(2)中的所述混合可以使用本领域常规的技术手段。所述混合可以是将第一发气剂的水溶液与水混合后，再加入步骤(1)所得的混合物，也可以是将发气剂的水溶液和步骤(1)所得混合物一同加入水中。
在本发明中，步骤(3)中，所述第二发气剂为低温易溶于水的氧化剂物质。所述第二发气剂具有氧化性，能够与所述第一发气剂在低温环境下作用发生化学反应生成氮气，为制备泡沫水泥浆提供氮气。优选地，所述第二发气剂为低温易溶于水的亚氯酸钾、亚氯酸钠、亚氯酸锂、次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸锂、二氧化氯、过氧乙酸中的一种或几种组合，更优选为亚氯酸钠、亚氯酸钾、和/或二氧化氯。该第二发气剂可以以水溶液的形式提供，优选地，第二发气剂的水溶液的浓度为15-65重量％，优选为30-50重量％。
在本文中，所述“低温易溶于水”指的是在0-20℃温度下，溶解度在15g以上。
在本发明中，步骤(3)中，所述混合可以通过本领域常用的技术手段例如搅拌、超声实现。在步骤(3)中，所述混合可以是将第二发气剂的水溶液与稳泡剂组合物一起加入步骤(2)所得的混合物中之后再混合，也可以是将第二发气剂的水溶液和稳泡剂混合后再加入步骤(2)所得的混合物中混合。
优选地，在步骤(3)中可以将稳泡剂组合物制成水溶液，更优选地所述稳泡剂组合物的水溶液的浓度为20-45重量％，优选地为25-40重量％。
在本发明中，步骤(2)和(3)可以在本领域常用的温度下进行，特别地，在温度低至0-20℃下仍然可以进行且能产生较高泡沫稳定性的泡沫水泥浆。
本发明还提供了使用上述方法制备的泡沫水泥浆。
在本发明中，上述稳泡剂组合物通过含有的活性组分C6-C16烷基咪唑啉、C8-C16烷基酰胺烷基甜菜碱、烷基聚葡萄糖苷和三萜皂苷类化合物相互之间的配合作用，能够使得所述稳泡组合物在低温下用于泡沫水泥浆中，特别是在与本发明上述的特定第一发气剂、第二发气剂以及增强剂等其他添加剂配合使用时，能够有利地在低温下形成具有较高泡沫稳定性的泡沫水泥浆，提高泡沫水泥石低温强度，且还能够获得其他性能优异的泡沫水泥浆。
在本发明中，使用上述方法制备的低温泡沫水泥浆的组成可以为(不计溶剂成分下)：油井水泥100份、第一发气剂0.2-1.0份、第二发气剂0.45-2.0份、稳泡剂0.7-2.2份、低温增强剂3.0-15份、降失水剂1.0-3.2份、分散剂0.1-0.5份、早强剂1.5-4.5份和水42-72份。
通常情况下，所述低温泡沫水泥浆含有水，优选地，本发明所述低温泡沫水泥浆还含有含水溶剂，其中，相对于100重量份的所述低温泡沫水泥浆中的水泥，所述含水溶剂的含量可以为42-72重量份，优选为45-65重量份，更优选为48-60重量份，例如为55-60重量份。所述含水溶剂可以是含有少量不影响本发明的低温泡沫水泥浆性能的其他溶质(例如氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙等中的一种或多种)的水溶液。
使用本发明所述的稳泡剂组合物和发气剂制备的低温泡沫水泥浆具有较低的密度(可低至1g/cm3以下，甚至低至0.8g/cm3)、较高的泡沫稳定性和高的抗压强度。该泡沫水泥浆在低温环境下起泡和稳泡效果好，并且早期抗压强度发展快，能够制备出高质量的低温泡沫水泥浆，能够满足封固浅层的固井抗压强度要求，应用前景广阔。
本发明还提供了上述低温泡沫水泥浆在油气井固井领域中的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中所用的原料如下：
G级油井水泥：购自山东临朐胜潍特种水泥有限公司的高抗硫G级油井水泥。
月桂基咪唑啉两性表面活性剂：购自广州飞瑞化工有限公司，pH为8-10。
月桂酰胺丙基甜菜碱：购自上海亚洲化学品有限公司，月桂酰基丙基甜菜碱LAB-35牌号。
十二烷基聚葡萄糖苷：购自扬州晨化新材料股份有限公司，烷基聚葡萄糖苷APG1214牌号。
茶皂素：购自浙江常山县金诚油脂厂的茶皂素液(水溶液)。
聚乙烯醇类降失水剂：购自天津中油渤星工程科技有限公司，G60S降失水剂牌号。
磺化甲醛-丙酮缩聚物分散剂：购自天津中油渤星工程科技有限公司，CF40分散剂牌号。
低温增强剂：购自埃肯国际贸易有限公司，商品名为微硅粉。
早强剂(氯化钾)：购自廊坊鹏彩精细化工有限公司，商品名为氯化钾。
联胺：购自广州苏喏化工有限公司。
二氧化氯：购自山东华实药业有限公司。
碳酸二酰肼：购自上海诺泰化工有限公司。
盐酸羟胺：购自上海埃彼化学试剂有限公司。
稳泡剂实施例1-6
本实施例用于说明稳泡剂组合物。
根据表1所示的配方，将所列的烷基咪唑啉类化合物、甜菜碱类化合物、烷基聚葡萄糖苷类化合物、茶皂素液和适当的水配置成为相应浓度的水溶液，分别得到稳泡剂F1-F6。
稳泡剂对比例1-3
根据表1所示的配方，将所列的各组分和适当的水配置成为相应浓度的水溶液，分别得到稳泡剂DF1-DF3。
表1
Figure BDA0001605427870000121
注：烷基咪唑啉栏“月桂”表示月桂基咪唑啉两性表面活性剂；酰胺丙基甜菜碱栏“月桂”表示月桂酰胺丙基甜菜碱；烷基聚葡萄糖苷“十二烷基”表示正十二烷基聚葡萄糖苷；“--”表示未采用该物质。
低温泡沫水泥浆实施例1
本实施例用于说明低温泡沫水泥浆。
(1)将G级油井水泥、聚乙烯醇类降失水剂、磺化甲醛-丙酮缩聚物分散剂、低温增强剂、早强剂进行干混，得到均匀混合的混合物；
(2)0℃下，将第一发气剂联胺(以80重量％的水溶液的形式提供)与水混合均匀，加入上述干混所得的混合物，然后在4000rpm下密闭装置中搅拌混合15s后；
(3)在密闭条件下，0℃下，将第二发气剂二氧化氯水溶液(浓度为20重量％)、稳泡剂F1一起注入到密闭装置中，而后在12000rpm下搅拌35s，从而得到低温泡沫水泥浆S1，其密度为0.78g/cm3，其中，不计溶剂成分下，水泥、第一发气剂、第二发气剂、稳泡剂、低温增强剂、降失水剂、分散剂、早强剂(氯化钾)和水(该水以步骤(2)中单独加入的水计算，以下同)用量的重量比为100：0.47：0.96：1.6：12：1.6：0.35：3.5：62。
泡沫水泥浆实施例2
本实施例用于说明本发明所述泡沫水泥浆。
根据泡沫水泥浆实施例1的方法，不同的是，第一发气剂采用碳酸二酰肼代替联胺，第二发气剂采用亚氯酸钠代替二氧化氯，稳泡剂采用稳泡剂F2代替F1，从而得到泡沫水泥浆S2，其密度为0.90g/cm3，其中，不计溶剂成分下，水泥、第一发气剂、第二发气剂、稳泡剂、低温增强剂、降失水剂、分散剂、早强剂和水用量的重量比为100：0.45：0.93：1.5：10：1.55：0.3：3.5：58。
泡沫水泥浆实施例3
本实施例用于说明本发明所述泡沫水泥浆。
根据泡沫水泥浆实施例1的方法，不同的是，第一发气剂采用盐酸羟胺代替联胺，第二发气剂采用亚氯酸钾代替二氧化氯，稳泡剂采用稳泡剂F3代替F1，从而得到泡沫水泥浆S3，其密度为1.14g/cm3，其中，不计溶剂成分下，水泥、第一发气剂、第二发气剂、稳泡剂、低温增强剂、降失水剂、分散剂、早强剂和水用量的重量比为100：0.42：0.88：1.4：9：1.5：0.3：3.2：54。
泡沫水泥浆实施例4
本实施例用于说明本发明所述泡沫水泥浆。
根据泡沫水泥浆实施例1的方法，不同的是，不计溶剂成分下，水泥、第一发气剂、第二发气剂、稳泡剂、低温增强剂、降失水剂、分散剂、早强剂和水用量的重量比为100：0.38：0.82：1.4：7.5：1.52：0.32：3.2：51，从而得到泡沫水泥浆S4，其密度为1.25g/cm3。
泡沫水泥浆实施例5
本实施例用于说明本发明所述的泡沫水泥浆。
根据泡沫水泥浆实施例1的方法，不同的是，不计溶剂成分下，水泥、第一发气剂、第二发气剂、稳泡剂、低温增强剂、降失水剂、分散剂、早强剂和水用量的重量比为100：0.30：0.63：0.95：5：1.5：0.36：2.8：49，从而得到泡沫水泥浆S5，其密度为1.4g/cm3。
泡沫水泥浆实施例6
本实施例用于说明本发明所述的泡沫水泥浆。
根据泡沫水泥浆实施例1的方法，不同的是，采用稳泡剂F4代替F1，从而得到泡沫水泥浆S6，其密度为0.84g/cm3。
泡沫水泥浆实施例7
本实施例用于说明本发明所述的泡沫水泥浆。
根据泡沫水泥浆实施例1的方法，不同的是，采用稳泡剂F5代替F1，从而得到泡沫水泥浆S7，其密度为0.87g/cm3。
泡沫水泥浆实施例8
本实施例用于说明本发明所述的泡沫水泥浆。
根据泡沫水泥浆实施例1的方法，不同的是，采用稳泡剂F6代替F1，从而得到泡沫水泥浆S8，其密度为0.90g/cm3。
泡沫水泥浆对比例1
根据泡沫水泥浆实施例1的方法，不同的是，采用稳泡剂DF1代替F1，从而得到泡沫水泥浆DS1，其密度为1.12g/cm3(稳泡剂DF1的稳泡效果不如实施例1中的稳泡剂F1，因此泡沫水泥浆密度更高)。
泡沫水泥浆对比例2
根据泡沫水泥浆实施例1的方法，不同的是，采用稳泡剂DF2代替F1，从而得到泡沫水泥浆DS2，其密度为1.17g/cm3(稳泡剂DF2的稳泡效果不如实施例1中的稳泡剂F1，因此泡沫水泥浆密度更高)。
泡沫水泥浆对比例3
根据泡沫水泥浆实施例1的方法，不同的是，第一发气剂采用氨基甲酰肼代替联胺，第二发气剂采用过硫酸铵代替二氧化氯，从而得到泡沫水泥浆DS3，其密度为1.41g/cm3(发泡效果较差，因此密度更高)。
测试例1
根据美国石油协会标准/API 10B-4-2004对上述泡沫水泥浆S1-S8和DS1-DS3的常温常压失水量(API)和稠化时间进行测量，结果见表2所示：
表2
Figure BDA0001605427870000161
通过表2的结果可以看出，实施例中，本发明所述的泡沫水泥浆失水量都能被有效控制，失水量较小，水泥浆稠化时间保持在220-346分钟的合理范围内，能够满足固井施工要求，说明发气剂、稳泡剂、低温增强剂物质与降失水剂、分散剂、早强剂具有良好的配伍性。而低温泡沫水泥浆对比例1、2中浆体失水量变大，表明对比例1、2中的稳泡剂物质与降失水剂配伍性较差，对水泥浆失水量略有不利影响。而低温泡沫水泥浆对比例3中浆体失水量增大明显、稠化时间也明显延长，表明对比例3中的发气剂物质与降失水剂、低温增强剂配伍性差，对水泥浆失水量、稠化时间较大的不利影响。
测试例2
根据美国石油协会标准/API 10B-4-2004对上述泡沫水泥浆S1-S8和DS1-DS3形成的泡沫水泥石的抗压强度进行测量，结果见表3所示：
表3
Figure BDA0001605427870000171
通过表3的结果可以看出，在相近的低密度条件下，与对比实施例相比较，本发明实施例所制备的低温泡沫水泥浆具有较高早期抗压强度的优点，更适合于油气井浅层低温固井。
测试例3
将上述泡沫水泥浆S1-S8和DS1-DS3于温度(20℃)下静置，每隔10分钟测试泡沫水泥浆的密度，密度和密度变化率见表4所示：
表4
Figure BDA0001605427870000181
注：密度变化率＝(密度60min-密度0min)/密度0min×100％。
通过上述稳定性测试结果可以看出，本发明所述的发气剂与稳泡剂、低温增强剂等处理剂之间具有较好的协同作用，使泡沫水泥浆表现出优良的稳定性，静置条件下泡沫水泥浆密度变化率小。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.一种稳泡剂组合物，其特征在于，所述组合物含有C6-C16烷基咪唑啉、C8-C16烷基酰胺烷基甜菜碱、C6-C14烷基聚葡萄糖苷和三萜皂苷类化合物，所述C6-C16烷基咪唑啉、C8-C16烷基酰胺烷基甜菜碱、C6-C14烷基聚葡萄糖苷和三萜皂苷类化合物的重量比为100：110-180：60-140：90-170。
2.根据权利要求1所述的稳泡剂组合物，其中，所述C6-C16烷基咪唑啉、C8-C16烷基酰胺烷基甜菜碱、C6-C14烷基聚葡萄糖苷和三萜皂苷类化合物的重量比为100：130-150：70-100：100-150。
3.根据权利要求1或2所述的稳泡剂组合物，其中，
所述C6-C16烷基咪唑啉具有如下结构：
Figure 841717DEST_PATH_IMAGE002
其中R1为C6-C16的直链或支链烷基；
所述C8-C16烷基酰胺烷基甜菜碱具有如下结构：
Figure 962120DEST_PATH_IMAGE004
其中R2为亚烷基，R3为C8-C16的直链或支链烷基；
所述C6-C14烷基聚葡萄糖苷具有如下结构：
Figure 210698DEST_PATH_IMAGE006
其中R4为C6-C14的直链或支链烷基。
4.根据权利要求3所述的稳泡剂组合物，其中，所述C6-C16烷基咪唑啉选自椰油基咪唑啉、月桂基咪唑啉、辛基咪唑啉、壬基咪唑啉、癸基咪唑啉、正十一烷基咪唑啉、正十四烷基咪唑啉和正十六烷基基咪唑啉中的一种或多种，
所述C8-C16烷基酰胺烷基甜菜碱选自椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、辛基酰胺丙基甜菜碱、壬基酰胺丙基甜菜碱、癸基酰胺丙基甜菜碱、正十一烷基酰胺丙基甜菜碱、正十四烷基酰胺丙基甜菜碱和正十六烷基酰胺丙基甜菜碱中的一种或多种，
所述C6-C14烷基聚葡萄糖苷选自己基聚葡萄糖苷、庚基聚葡萄糖苷、辛基聚葡萄糖苷、壬基聚葡萄糖苷、癸基聚葡萄糖苷、正十二烷基聚葡萄糖苷和正十四烷基聚葡萄糖苷中的一种或多种，
所述三萜皂苷类化合物为茶皂素和/或齐墩果酸。
5.权利要求1-4中任意一项所述的稳泡剂组合物在泡沫水泥浆中作为稳泡剂的应用。
6.使用权利要求1-4中任意一项所述的稳泡剂组合物制备泡沫水泥浆的方法，其包括以下步骤：
（1）将水泥与增强剂干混，形成均匀混合物；
（2）将第一发气剂的水溶液、步骤（1）所得的混合物与水混合；
（3）将第二发气剂的水溶液，与稳泡剂组合物、步骤（2）所得的混合物混合；
其中，所述第一发气剂为低温易溶于水的酰肼、羟胺或联胺中的一种或多种，所述第二发气剂为低温易溶于水的氧化剂物质。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤（1）中，所述增强剂为微硅粉。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述微硅粉的粒径为0.05-2μm。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，除所述增强剂外，还可以将降失水剂、分散剂和早强剂与所述水泥混合。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤（2）中，第一发气剂的水溶液的浓度为30-80重量%。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤（3）中，第二发气剂的水溶液的浓度为15-65重量%。
12.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤（3）中，将稳泡剂组合物制成浓度为20-45重量%的水溶液。
13.权利要求6-12中任意一项所述方法制备的泡沫水泥浆。
14.权利要求13所述泡沫水泥浆在油气井固井领域中的应用。
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