CN109679611A - 耐油泡沫排水剂组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐油泡沫排水剂组合物及其制备方法和应用。主要解决凝析油气井开发过程中现有泡沫排水剂形成泡沫耐油性不足，泡沫排水性能较差，导致井底积液，气井减产甚至停喷的问题。本发明通过采用以质量份数计包括以下组分：(1)1份具有式(I)所示分子通式的烷基胺聚醚苯磺酸盐；(2)0.1～50份具有式(II)所示分子通式的长链聚醚含氮化合物；(3)0～10份的纳米颗粒；其中，所述R'为C8～C20的烷基中的任意一种；所述的R1为C10～C26的脂肪基；R2为C1～C4的亚烷基；R3、R4为C1～C5的烷基、取代烷基中的任意一种的技术方案，较好的解决了该问题，可用于气井排水采气工业中。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐油泡沫排水剂组合物及其制备方法和应用，特别是一种针对含凝析油气井泡沫排水剂组合物和制备方法及其应用。
背景技术
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。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。
然而，泡沫具有“油敏性”，原油接触泡沫之后，在气液及液膜铺展或者乳化，在外力和界面张力的作用下进入到泡沫结构内，使得泡沫接触油类后稳定性降低。
目前报道的最多耐油性能的泡沫体系为氟碳表面活性剂，由于其疏水链中氢原子被氟原子取代，使得其疏水链即疏水又疏油，增加泡沫的耐油性。然而氟碳表面活性剂生产成本高，价格昂贵，生物相容性差，大规模的应用可能会带来一系列的环境和安全问题，因此尽管其性能卓越，仍不能取代碳氢表面活性剂。
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。CN104531122A公开一种耐油耐矿化度固体泡排剂，各组分按重量百分比含量为：AES20-40％,OP-10含量5-20％，聚丙烯酰胺0.1-0.5％，硫脲0-20％，石蜡40-60％，其在各种水型中都有较好的携液能力，但其耐油含量仅为10％。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是气井开发过程中现有泡沫排水剂形成泡沫耐油性、耐温性不足，泡沫排水性能较差，导致井底积液，气井减产甚至停喷的问题，提供一种耐油泡沫排水剂组合物，应用于含凝析油气井排水采气，可高效携液，具有很好的耐油性、热稳定性、起泡性能和携液能力。
本发明所要解决的技术问题之二为提供一种与解决上述技术问题之一相对应的泡沫排水剂组合物的制备方法。
本发明所要解决的技术问题之三为提供一种与解决上述技术问题之一相对应的排水采气用的泡沫排水剂组合物的应用方法。
为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种排水采气用耐油泡沫排水剂组合物，以质量份数计，包括以下组分：
(1)1份的烷基胺聚醚苯磺酸盐；
(2)0.1～50份的长链聚醚含氮化合物；
(3)0～10份的纳米颗粒。
上述技术方案中，所述烷基胺聚醚苯磺酸盐的分子通式优选为：
其中，R'为C8～C20的烷基中的任意一种；m，n，p，q为独立选自0～20的任意数，m+n≥1。进一步，m+p优选为1～5的任意数，n+q优选为5～15的任意数，X为碱金属离子或铵根离子中的至少一种。
上述技术方案中，所述长链聚醚含氮化合物的分子通式优选为：
其中，R1为C10～C26的脂肪基或C10～C26的芳香基；y＝0～20，z＝0～60；R2选自C1～C4的亚烷基；R3、R4独立选自C1～C5的烷基、取代烷基中的任意一种。
上述技术方案中，所述R1为C10～C26的脂肪基或芳香基，可以含有酰基、羰基、醚基、羟基等基团，可以是饱和碳链，也可以含有不饱和碳链，作为优选R1的优选方案为C10～C20的烷基、烷基苯；R2优选为C2H4或C3H6，z优选大于0。
上述技术方案中，所述纳米颗粒优选为纳米二氧化硅，碳酸钙，锂皂石中的至少一种，更优选为纳米二氧化硅。
本发明中的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。
为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种上述解决技术问题之一所述技术方案中任一所述的耐油泡沫排水剂组合物的制备方法，包括以下步骤：
将所述的烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物和纳米颗粒按照所需质量份数，与水混合均匀，得到所述排水采气用耐油泡沫排水剂组合物。
为解决上述技术问题之三，本发明采用的技术方案如下：一种上述解决技术问题之一所述技术方案中任一所述的泡沫排水剂组合物在排水采气中的应用。
上述技术方案中，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，例如但不限定所述应用中凝析油含量为0～40％。
本发明泡沫排水剂组合物的关键有效成分烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，本领域技术人员知道，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。
本发明的泡排剂组合物中烷基胺聚醚苯磺酸盐和长链聚醚含氮化合物含有多亲水基官能团，尤其是烷基胺聚醚苯磺酸盐中含有两个磺酸根，多亲水基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，另一方面，多亲水基增强了泡沫剂的亲水性，减小亲油性，增加油水界面张力，从而具有良好的耐油性能。此外，烷基胺聚醚苯磺酸盐和长链聚醚含氮化合物包含EO、PO等非离子片段，能够显著增加泡排剂的耐盐性能。同时长链聚醚含氮化合物是一种氧化胺，受pH值的影响较小，在中性或碱性下成非离子表面活性剂，酸性条件下显阳离子型，是一种多功能表面活性剂，具有较强的增泡稳泡性能，与阴离子表活剂有很好的协同作用。
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100,000mg/L矿化度盐水中，起泡高度大于140mm，凝析油含量0～40％，携液量大于140mL，具有良好的耐盐，起泡性能、携液能力和耐油性能，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1是携液量测定装置(夹套容器高度为1米)，用于模拟排液采气携液量测定。
下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，以下结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
【实施例1】
在常温常压下，称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，纳米二氧化硅按照质量比1:2:1在100,000mg/L矿化度的水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液，即得泡沫排水剂组合物HF-1。组分结构如表1所示。
【实施例2】
在常温常压下，称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，纳米二氧化硅按照质量比1:10:5在100,000mg/L矿化度的水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液，即得泡沫排水剂组合物HF-2。组分结构如表1所示。
【实施例3】
在常温常压下，称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，纳米二氧化硅按照质量比1:0.2:0.5在100,000mg/L矿化度的水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液，即得泡沫排水剂组合物HF-3。组分结构如表1所示。
【实施例4】
在常温常压下，称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，纳米二氧化硅按照质量比1:1:0.1在100,000mg/L矿化度的水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液，即得泡沫排水剂组合物HF-4。组分结构如表1所示。
【实施例5】
在常温常压下，称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，纳米二氧化硅按照质量比1:0.5:0.5分别在100,000mg/L矿化度的水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液，即得泡沫排水剂组合物HF-5。组分结构如表1所示。
【实施例6】
在常温常压下，称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，纳米二氧化硅按照质量比1:2:1在100,000mg/L矿化度的水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液，即得泡沫排水剂组合物HF-6。组分结构如表1所示。
【实施例7】
在常温常压下，称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，纳米二氧化硅按照质量比1:3:0.5在100,000mg/L矿化度的水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液，即得泡沫排水剂组合物HF-7。组分结构如表1所示。
【实施例8】
在常温常压下，称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，纳米二氧化硅按照质量比1:50:10在100,000mg/L矿化度的水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液，即得泡沫排水剂组合物HF-8。组分结构如表1所示。
【实施例9】
在常温常压下，称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，纳米二氧化硅按照质量比1:2:1在100,000mg/L矿化度的水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液，即得泡沫排水剂组合物HF-9。组分结构如表1所示。
【实施例10】
在常温常压下，称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，纳米二氧化硅按照质量比1:2:1在100,000/L矿化度的水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液，即得泡沫排水剂组合物HF-10。组分结构如表1所示。
【实施例11】
在常温常压下，称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，纳米二氧化硅按照质量比1:2:1在100,000mg/L矿化度的水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液，即得泡沫排水剂组合物HF-11。组分结构如表1所示。
【实施例12】
在常温常压下，称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，纳米碳酸钙按照质量比1:2:1在100,000mg/L矿化度的水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液，即得泡沫排水剂组合物HF-12。组分结构如表1所示。
【实施例13】
在常温常压下，称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物，纳米锂皂石按照质量比1:2:1在100,000mg/L矿化度的水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液，即得泡沫排水剂组合物HF-13。组分结构如表1所示。
【实施例14】
在常温常压下，称取烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物按照质量比1:2在100,000mg/L矿化度的水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液，即得泡沫排水剂组合物HF-14。组分结构如表1所示。
【实施例15】
参照SY/T 6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》标准，测定泡沫排水剂的初始起泡高度和5分钟剩余泡沫高度，结果见表2所示。
将5000mL/min的氮气连续通入凝析油体积含量分别为0,20％和40％的泡沫排水剂水溶液，测定15分钟时间内泡沫携液量，结果见表2所示。采用的携液量测定装置如图1所示。
【比较例1】
使用【实施例1-5】中的烷基胺聚醚苯磺酸盐和纳米二氧化硅，不加入长链聚醚含氮化合物制备成泡沫排水剂组合物，参照【实施例15】中的方法，测定泡沫排水剂的初始起泡高度和5分钟剩余泡沫高度，凝析油含量分别为0,20％和40％时测定泡沫排水剂的携液量，结果见表3所示。
【比较例2】
使用【实施例1-6】中的长链聚醚含氮化合物和纳米二氧化硅，不加入烷基胺聚醚苯磺酸盐制备成泡沫排水剂组合物，参照【实施例15】中的方法，测定泡沫排水剂的初始起泡高度和5分钟剩余泡沫高度，凝析油含量分别为0,20％和40％时测定泡沫排水剂的携液量，结果见表4所示。
【比较例3】
使用【实施例1】中的烷基胺聚醚苯磺酸盐和十四烷基二甲基甜菜碱制备成泡沫排水剂组合物，参照【实施例15】中的方法，测定泡沫排水剂的初始起泡高度和5分钟剩余泡沫高度，凝析油含量分别为0,20％和40％时测定泡沫排水剂的携液量，结果见表5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
表5比较例3中的的泡排剂组合物的泡沫性能
Claims (10)
1.一种泡沫排水剂组合物，以质量份数计，包括以下组分：
(1)1份的烷基胺聚醚苯磺酸盐；
(2)0.1～50份的长链聚醚含氮化合物；
(3)0～10份的纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述泡沫排水剂组合物，其特征在于所述烷基胺聚醚苯磺酸盐，具有式(I)所示分子通式：
式(I)中，所述R'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；
所述长链聚醚含氮化合物具有式(II)所示分子通式：
式(II)中，R1为C10～C26的脂肪基或C10～C26的芳香基；y＝0～20，z＝0～60；R2为C1～C4的亚烷基；R3、R4为C1～C5的烷基、取代烷基中的任意一种。
3.根据权利要求2所述泡沫排水剂组合物，其特征在于所述m+p为1～5的任意数，n+q为5～15的任意数。
4.根据权利要求2所述泡沫排水剂组合物，其特征在于所述R1为C10～C20的烷基、C10～C20的烷基苯，R2为C2H4或C3H6。
5.根据权利要求2所述泡沫排水剂组合物，其特征在于所述z大于0。
6.根据权利要求1所述的泡沫排水剂组合物，其特征在于所述纳米颗粒为纳米二氧化硅，碳酸钙，锂皂石中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的泡沫排水剂组合物，其特征在于所述纳米颗粒为纳米二氧化硅。
8.一种权利要求1-7任一所述的泡沫排水剂组合物的制备方法，包括以下步骤：
将所述的烷基胺聚醚苯磺酸盐、长链聚醚含氮化合物和纳米颗粒按照所需质量份数，与水混合均匀，得到所述排水采气用泡沫排水剂组合物。
9.一种权利要求1～7任一所述的泡沫排水剂组合物的应用。
10.根据权利要求9所述的泡沫排水剂组合物的应用，其特征在于所述应用中凝析油含量为0～40％。
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