CN111088010B - 强化抗盐耐油泡沫排水剂组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种强化抗盐耐油泡沫排水剂组合物及其制备方法和应用。主要解决低压凝析油气井开发过程中现有泡沫排水剂形成泡沫气量不足、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。本发明采用一种泡沫排水剂组合物，以质量份数计，包括以下组分：1份具有式(I)所示分子通式的烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂；0.1～50份α‑烯烃磺酸盐；0.1～100份的强化助剂A；0.1～100份的强化助剂B的技术方案，较好地解决了该问题，可用于低压凝析油气井排水采气工业中。

Description

强化抗盐耐油泡沫排水剂组合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种强化抗盐耐油泡沫排水剂组合物及其制备方法和应用，特别是一种针对低压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

随着气田开采进入开发后期，产气压力逐渐下降，产水气井逐年增加，井筒积液日益严重，导致气井产量不断下降，甚至出现水淹井现象，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。

然而目前现场使用的泡沫排水剂多数需要借助井底气体自身的搅动以及加入的表面活性剂来产生泡沫，从而将积液带出气井。随着气田开发的深入，有越来越多的气井进入开发中后期，其自身产气量严重下降，积液变多且自身携液能力变差。在这种情况下，传统泡沫排水剂往往因气源压力不足导致泡沫生成困难，排水性能下降。

在已公布的现有的泡沫排水剂中，专利CN 104498013B公布了一种利用碳酸氢钠、酒石酸为产气剂，无患子皂苷、脂肪酸甲酯磺酸钠、羟基亚乙基二磷酸混合物为表活剂的泡沫排水剂。CN103867170A公布了一种碳酰肼、乙二胺或甲酰胺与次氯酸钠、亚硝酸金属盐，或碳酸氢铵为产气剂，阴离子或非离子高分子为表面活性剂的缓蚀泡排棒。以上两篇专利使用大剂量的产气剂，投入气井并在积液中短时间内产生大量气体，以提供排水动力，实现排液目的。但是这种方法使用药剂量非常大，排出液处理不当还可能造成环境污染。

另一方面，泡沫具有“油敏性”，使得泡沫接触油类后稳定性降低。目前排水采气用泡排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公开一种耐油耐盐固体泡排剂，各组分按重量百分比含量为：AES 20-40％,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，但耐油含量仅为10％。

所以，一种适合在低产气含凝析油气井中使用的强化抗盐耐油泡沫排水剂组合物有着很好的市场需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中对于开发中后期产气量较低的气井，泡排剂泡沫生成能力不足，携液效率低的问题，以及现有技术中气井开发过程中现有自生气泡沫排水方法中药剂使用量大、成本高且排出液处理困难的问题，和针对低压凝析油气井，传统泡排剂抗盐性、耐油性不足的问题，提供一种排水采气用强化抗盐耐油泡沫排水剂组合物，该组合物具有在产气量较低的气井，具有良好的泡沫生成能力和较高的携液效率，而且具有用量较低、成本低且易排液处理，以及抗盐性能和耐油性能高等优点。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决以上技术问题之一相对应的适合低压凝析油气藏的强化抗盐耐油泡沫排水组合物的制备方法。

本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与解决以上技术问题之一相对应的适合低压凝析油气藏的强化抗盐耐油泡沫排水组合物的应用方法。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种排水采气用强化抗盐耐油泡沫排水剂组合物，以质量份数计，包括以下组分：

(1)1份的烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂；

(2)0.1～50份的α-烯烃磺酸盐；

(3)0.1～100份的强化助剂A；

(4)0.1～100份的强化助剂B。

上述技术方案中，所述烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂，具有式(I)所示分子通式：

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，Y为一价的阴离子基团，M为使所述分子通式呈电中性的阳离子。

上述技术方中，所述Y优选为自-COO^—、-SO₃ ^—、-HPO₄ ^—中的至少一种，进一步优选为磺酸根或羧酸根；M优选为碱金属离子或铵根离子进一步优选为钾离子、钠离子、铵根离子中至少一种。

上述技术方案中，所述α-烯烃磺酸盐优选具有以下分子通式：

R₁-HC＝CH-CH₂-SO₃X， 式(II)

其中R₁为C₅～C₃₀的烷基，M为选自碱金属中的任意一种金属离子；进一步优选：M优选方案为碱金属中的钠或钾离子，更优选方案为选自钠；R₁优选方案为选自C₈～C₂₂的烷基，更优选方案为选自C₁₄～C₁₈的烷基。

上述技术方案中，所述强化助剂A选自水溶性含氨基化合物，进一步优选为季铵盐或有机胺，更优选为氯化铵、碳酸氢铵、尿素、缩二脲的至少一种。

上述技术方案中，所述强化助剂B优选为水溶性含氮氧化合物，进一步优选为亚硝酸盐，最优选为亚硝酸钠。

为了解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案为：一种上述解决技术问题之一所述技术方案中任一所述的强化抗盐耐油泡沫排水剂组合物的制备方法，将上述解决技术问题之一所述技术方案中任一所述的烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、强化助剂A、强化助剂B按照所述质量份数混合均匀，得到所述的泡沫排水剂组合物。

上述技术方案中，所述的泡沫排水剂组合物可以将所述量的烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、强化助剂A、强化助剂B混合均匀得到，也可以将所述量的烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、强化助剂A、强化助剂B与水混合均匀得到，例如但不限定将所述量的烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、强化助剂A、强化助剂B与水混合均匀，得到所述的泡沫排水剂组合物，以所述的烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、强化助剂A、强化助剂B总的量计，得到的所述泡沫排水剂组合物中，所述的烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、强化助剂A、强化助剂B的质量浓度为0.3～100g/L；本发明中的泡沫排水剂组合物在配制成溶液时，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三，本发明采用的技术方案如下：一种上述解决技术问题之所述技术方案中任一所述的强化抗盐耐油泡沫排水剂组合物的应用。

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含水气井中矿化度为0～250000mg/L，凝析油含量为0～40％。

本发明方法的强化耐高温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，如表面活性剂、聚合物，碱等采油助剂。

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。

本发明泡沫排水剂组合物所使用的强化助剂用量远远低于传统自生气型泡沫排水剂，大大节省药剂成本。只需较少量强化助剂与表活剂组合配成溶液后一起使用，操作简单。表面活性剂生成泡沫的同时不断释放气体，在泡沫排水携液过程中直接对泡排体系增能，最大程度发挥产强化助剂的效能。

本发明的泡排剂组合物中烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐含有多亲水基官能团，尤其是烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂中含有两个酸根。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，烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂包含EO、PO等非离子片段，能够显著增加泡排剂的耐盐性能。同时α-烯烃磺酸盐具有良好的发泡能力，且有较好的抗盐性，两者混合后形成复配协同作用，增强泡沫的携液能力和稳泡性能。

本发明的强化抗盐耐油泡排剂组合物可适用于矿化度低于250000mg/L的气井。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，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。

下面通过实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1为携液量测定装置(夹套容器高度为1米)。

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，将烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、氯化铵、亚硝酸钠，按照质量比1:2:1:1分别在矿化度100,000，200,000，250,000mg/L的模拟水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液。即得泡沫排水剂组合物FS-1.，其表活剂组分结构如表1所示。

【实施例2】

在常温常压下，将烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、氯化铵、亚硝酸钠，按照质量比1:10:5:5分别在矿化度100,000，200,000，250,000mg/L的模拟水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液。即得泡沫排水剂组合物FS-2.，其表活剂组分结构如表1所示。

【实施例3】

在常温常压下，将烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、氯化铵、亚硝酸钠，按照质量比1:1:5:5分别在矿化度100,000，200,000，250,000mg/L的模拟水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液。即得泡沫排水剂组合物FS-3.，其表活剂组分结构如表1所示。

【实施例4】

在常温常压下，将烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、氯化铵、亚硝酸钠，按照质量比1:0.2:10:15分别在矿化度100,000，200,000，250,000mg/L的模拟水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液。即得泡沫排水剂组合物FS-4.，其表活剂组分结构如表1所示。

【实施例5】

在常温常压下，将烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、氯化铵、亚硝酸钠，按照质量比1:0.5:50:50分别在矿化度100,000，200,000，250,000mg/L的模拟水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液。即得泡沫排水剂组合物FS-5.，其表活剂组分结构如表1所示。

【实施例6】

在常温常压下，将烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、氯化铵、亚硝酸钠，按照质量比1:2:0.1:0.1分别在矿化度100,000，200,000，250,000mg/L的模拟水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液。即得泡沫排水剂组合物FS-6，其表活剂组分结构如表1所示。

【实施例7】

在常温常压下，将烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、碳酸氢铵、亚硝酸钠，按照质量比1:25:50:100分别在矿化度100,000，200,000，250,000mg/L的模拟水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液。即得泡沫排水剂组合物FS-7，其表活剂组分结构如表1所示。

【实施例8】

在常温常压下，将烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、碳酸氢铵、亚硝酸钠，按照质量比1:50:100:150分别在矿化度100,000，200,000，250,000mg/L的模拟水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液。即得泡沫排水剂组合物FS-8，其表活剂组分结构如表1所示。

【实施例9】

在常温常压下，将烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、尿素、亚硝酸钠克，按照质量比1:1:1:10分别在矿化度100,000，200,000，250,000mg/L的模拟水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液。即得泡沫排水剂组合物FS-9，其表活剂组分结构如表1所示。

【实施例10】

在常温常压下，将烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、尿素、亚硝酸钠，按照质量比1:2:10:10分别在矿化度100,000，200,000，250,000mg/L的模拟水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液。即得泡沫排水剂组合物FS-10，其表活剂组分结构如表1所示。

【实施例11】

在常温常压下，将烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、缩二脲、亚硝酸钠，按照质量比1:2:5:5分别在矿化度100,000，200,000，250,000mg/L的模拟水溶液溶解，配制成1.0wt％的溶液。即得泡沫排水剂组合物FS-11，其表活剂组分结构如表1所示。

【实施例12】

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能力和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％(v:v)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1-3】中的烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂和强化助剂A，强化助剂B，不加入α-烯烃磺酸盐制备成泡沫排水剂组合物，分别记为FS-S1，FS-S2，FS-S3，参照【实施例12】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1-3】中的α-烯烃磺酸盐和强化助剂A，强化助剂B，不加入烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂制备成泡沫排水剂组合物，分别记为FS-S4，FS-S5，FS-S6参照【实施例12】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1-3】中的α-烯烃磺酸盐和烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂，不加入强化助剂A，强化助剂B制备成泡沫排水剂组合物，分别记为FS-S7，FS-S8，FS-S9，参照【实施例12】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中的的泡沫排水剂组合物的泡沫性能

Claims (7)

1.一种强化泡沫排水剂组合物，以质量份数计，包括以下组分：

(1)1份的烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂；

(2)0.1～50份的α-烯烃磺酸盐；

(3)0.1～100份的强化助剂A；

(4)0.1～100份的强化助剂B；

所述烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂，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，Y为一价的阴离子基团，M为使所述分子通式呈电中性的阳离子；

所述强化助剂A选自氯化铵、碳酸氢铵、尿素、缩二脲中的至少一种；所述强化助剂B选自亚硝酸盐。

2.根据权利要求1所述强化泡沫排水剂组合物，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。

3.根据权利要求1所述强化泡沫排水剂组合物，其特征在于所述Y为磺酸根或羧酸根；M为碱金属离子、铵根离子中的任意一种。

4.根据权利要求1所述强化泡沫排水剂组合物，其特征在于所述的α-烯烃磺酸盐具有以下分子通式：

R₁-HC＝CH-CH₂-SO₃X，式(II)；

式中R₁为C₅～C₃₀的烷基，X为选自碱金属中的任意一种金属离子。

5.一种权利要求1-4任一所述的强化泡沫排水剂组合物的制备方法，包括以下步骤：

将所述的烷基酰胺聚醚阴离子表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、强化助剂A剂、强化助剂B剂按照所述的质量份数混合均匀，得到所述的泡沫排水剂组合物。

6.一种权利要求1-4任一所述的强化泡沫排水剂组合物的应用。

7.根据权利要求6所述强化的泡沫排水剂组合物的应用，其特征在于所述应用中含水气井中矿化度为0～250000mg/L，凝析油含量为0～40％。

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