CN112920788A - 一种泡排剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种泡排剂及其制备方法，用以解决现有技术中泡排剂不能同时满足抗高温、抗盐、耐凝析油的问题。所述泡排剂按采用椰油酰丙基羟磺基甜菜碱15％‑25％、十二烷基咪唑啉5％‑10％、烷基聚醚氧化铵3％‑15％、有机溶液1％‑3％、无机盐溶液0.5％‑1％、余量为水的配方，通过配方中各组的功能及协同作用，通过对原料的选择及其最优配比的实验，实现了在高矿化度下，泡排剂的携液力仍然较高；且在高含量(30％)的凝析油存在下仍能保持较好的携液能力，各组分协同效果较好、泡排效果较好、与其他化工助剂配伍性较好，同时所述泡排剂的制备方法成本低廉、制备方法简单，降低了生产成本，易于实现批量生产。

Description

一种泡排剂及其制备方法

技术领域

本发明属于化学助剂及合成领域，具体涉及一种泡排剂及其制备方法。

背景技术

随着气田开发的深入,气井产量、压力逐渐降低，对于产水气井会导致其自身携液能力差，井内积液严重，储层能量趋于不足，气体无法把井筒的水带到地面，水在井筒内渐渐积累，严重影响到气井的产量，因此需要排水采气。

泡沫排水采气是近年来迅速发展起来的一种排水采气技术，其本质属于化学排水，是利用化学药剂中表面活性剂的起泡性，借助气流的搅拌作用，化学活性剂与井底的积液作用产生泡沫，降低了流动介质的密度从而减小了所需的最小气流速度；同时，化学活性剂也是一种表面活性剂，可以降低表面张力，增加液体分散度，从而提高气流携液的能力，从而通过泡沫将井底的水分带出。并且，泡沫药剂在井底被冲刷，对近井底地区的地层孔隙和井壁进行清洗，解除堵塞并且疏通气流通道，从而改善气井的生产能力，减小地层压力损失，增大井底流压，从而增大气流速度，提高排水效率。

现有技术中，常有的泡排剂通常采用二甲基叔丁胺与和a-烯烃磺酸盐。但是上述泡排剂很容易受矿井中的温度、矿化度、凝析油、酸性气体(二氧化碳、硫化氢)及其他化工助剂等影响，无法同时克服上述因素共同作用时的影响，限制了泡排效果；另外，现有技术中泡排剂成分的药品合成成本较高或者有指定的分子结构式合成，投产困难，无法实现批量生产。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明旨在提供一种泡排剂及其制备方法，对原料及配比进行优化，通过组分间的协同作用，实现泡排剂在高矿化度环境下携液量高、抗凝析油同时耐高温、耐盐，提高泡排效果。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种泡排剂，所述泡排剂按重量百分比包括：

上述成分中，有效成分包括椰油酰丙基羟磺基甜菜碱、十二烷基咪唑啉、烷基聚醚氧化铵；其中起到协同效应的包括有机溶液和无机盐溶液。

作为本发明的一个优选实施例，所述有机溶液为乙醇、异丙醇、乙烯、乙二醇或三乙醇胺中的一种或多种。

作为本发明的一个优选实施例，所述无机盐溶液为甲酸钠、硅酸钠、硫酸钠、五水偏硅酸钠或磷酸二钠中的一种或多种。

第二方面，本发明实施例还提供了一种上述泡排剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

以所制备泡排剂的总质量为基础，称取质量比为15％-25％的椰油酰丙基羟磺基甜菜碱、3％-15％的烷基聚醚氧化铵、5％-10％的十二烷基咪唑啉、1％-3％的有机溶液和0.5％-1％的无机盐溶液，余量为水；

将所述椰油酰丙基羟磺基甜菜碱加入20-30℃的水中，在200-400转/min的转速下搅拌10-15min，制备成椰油酰丙基羟磺基甜菜碱溶液；

将烷基聚醚氧化铵加入所述椰油酰丙基羟磺基甜菜碱溶液中，在20-30℃，在200-400转/min的转速下搅拌20-30min，制备成椰油酰丙基羟磺基甜菜碱和烷基聚醚氧化铵的第一混合溶液；

再将十二烷基咪唑啉加入第一混合溶液中，在20-30℃，在200-400转/min的转速下搅拌40-50min，制成椰油酰丙基羟磺基甜菜碱、烷基聚醚氧化铵溶液和十二烷基咪唑啉的第二混合溶液；

最后将有机溶液和无机盐溶液加入第二混合溶液中，在20-30℃，在200-400转/min的转速下搅拌30-90min，获得泡排剂。

现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明实施例所提供的泡排剂采用椰油酰丙基羟磺基甜菜碱15％-25％、十二烷基咪唑啉5％-10％、烷基聚醚氧化铵3％-15％、有机溶液1％-3％、无机盐溶液0.5％-1％、余量为水的配方，通过配方中各组的功能及协同作用，通过对原料的选择及其最优配比的实验，实现了在高矿化度下，泡排剂的携液力仍然较高；且在高含量(30％)的凝析油存在下仍能保持较好的携液能力，各组分协同效果较好、泡排效果较好、与其他化工助剂配伍性较好，同时所述泡排剂的制备方法成本低廉、制备方法简单，降低了生产成本，易于实现批量生产。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

本实施例提供了一种泡排剂及其制备方法。

所述泡排剂按重量百分比包括：

上述成分中，有效成分包括椰油酰丙基羟磺基甜菜碱、十二烷基咪唑啉、烷基聚醚氧化铵；有机溶液和无机盐溶液起到各有效成分间的协同效应。

所述的泡排剂的制备方法，包括如下步骤：

称量：

以所制备泡排剂的总质量为基础，称取质量比为25％的椰油酰丙基羟磺基甜菜碱、15％的烷基聚醚氧化铵、5％的十二烷基咪唑啉、3％的有机溶液和0.5％的无机盐溶液，余量为水；

配制：

将所述椰油酰丙基羟磺基甜菜碱加入20℃的水中，用机械搅拌叶在400转/min的转速下搅拌15min，制备成椰油酰丙基羟磺基甜菜碱溶液；

将烷基聚醚氧化铵加入所述椰油酰丙基羟磺基甜菜碱溶液中，在20℃，在400转/min的转速下搅拌30min，制备成椰油酰丙基羟磺基甜菜碱和烷基聚醚氧化铵的第一混合溶液；

再将十二烷基咪唑啉加入椰油酰丙基羟磺基甜菜碱和烷基聚醚氧化铵的第一混合溶液中，在20℃，在400转/min的转速下搅拌50min，制成椰油酰丙基羟磺基甜菜碱、烷基聚醚氧化铵溶液和十二烷基咪唑啉的第二混合溶液；

最后将有机溶液和无机盐溶液加入第二混合溶液中，在20℃，在400转/min的转速下搅拌90h，混合均匀后获得泡排剂A。

实施例2

本实施例也提供了一种泡排剂及其制备方法。所述泡排剂按重量百分比包括：

上述成分中，有效成分包括椰油酰丙基羟磺基甜菜碱、十二烷基咪唑啉、烷基聚醚氧化铵；有机溶液和无机盐溶液起到各有效成分间的协同效应。

所述的泡排剂的制备方法，包括如下步骤：

称量：

以所制备泡排剂的总质量为基础，称取质量比为15％的椰油酰丙基羟磺基甜菜碱、15％的烷基聚醚氧化铵、5％的十二烷基咪唑啉、1％的有机溶液和1％的无机盐溶液，余量为水：

配制：

将所述椰油酰丙基羟磺基甜菜碱加入30℃的水中，在200转/min的转速下搅拌15min，制备成椰油酰丙基羟磺基甜菜碱溶液；

将烷基聚醚氧化铵加入所述椰油酰丙基羟磺基甜菜碱溶液中，在30℃，在200转/min的转速下搅拌30min，制备成椰油酰丙基羟磺基甜菜碱和烷基聚醚氧化铵的第一混合溶液；

再将十二烷基咪唑啉加入椰油酰丙基羟磺基甜菜碱和烷基聚醚氧化铵溶液中，在30℃，在200转/min的转速下搅拌50min，制成椰油酰丙基羟磺基甜菜碱、烷基聚醚氧化铵溶液和十二烷基咪唑啉的第二混合溶液；

最后将有机溶液和无机盐溶液加入第二混合溶液中，在25℃，在200转/min的转速下搅拌60min，获得泡排剂B。

实施例3

本实施例又提供了一种泡排剂及其制备方法。所述泡排剂按重量百分比包括：

上述成分中，有效成分包括椰油酰丙基羟磺基甜菜碱、十二烷基咪唑啉、烷基聚醚氧化铵；有机溶液和无机盐溶液起到各有效成分间的协同效应。

所述的泡排剂的制备方法，包括如下步骤：

称量：

以所制备泡排剂的总质量为基础，称取质量比为20％的椰油酰丙基羟磺基甜菜碱、10％的烷基聚醚氧化铵、8％的十二烷基咪唑啉、2％的有机溶液和0.8％的无机盐溶液，余量为水：

将所述椰油酰丙基羟磺基甜菜碱加入25℃的水中，在300转/min的转速下搅拌10min，制备成椰油酰丙基羟磺基甜菜碱溶液；

将烷基聚醚氧化铵加入所述椰油酰丙基羟磺基甜菜碱溶液中，在25℃，在300转/min的转速下搅拌20min，制备成椰油酰丙基羟磺基甜菜碱和烷基聚醚氧化铵的第一混合溶液；

再将十二烷基咪唑啉加入椰油酰丙基羟磺基甜菜碱和烷基聚醚氧化铵溶液中，在25℃，在300转/min的转速下搅拌40min，制成椰油酰丙基羟磺基甜菜碱、烷基聚醚氧化铵溶液和十二烷基咪唑啉的第二混合溶液；

最后将有机溶液和无机盐溶液加入第二混合溶液中，在25℃，在300转/min的转速下搅拌30min，获得泡排剂C。

为了验证本发明实施例所制备的泡排剂与现有泡排剂使用效果的区别，采用两种市售泡排剂作为对比例1和对比例2。

将五种泡排剂应用于气井排水过程，并将泡排剂应用效果列入表1和2中。

表1

表2

表2中，H₀,H₁分别代表罗氏起泡高度与5分钟后泡沫高度。

如表1和2所示，泡排剂在使用过程中，受到温度、水质矿化度、凝析油等环境因素的影响。其中，温度对泡排剂的表面张力、粘度、泡膜液体蒸发及吸附过程都会产生影响。例如，对表面张力的影响：温度升高，表面活性剂自由能增加，表面张力发生变化。表面张力最低值对应的浓度增加，影响了泡沫的稳定性；对粘度的影响：温度升高，分子间作用力小，液相粘度减小；气液界面上表面活性剂的定向吸附层松驰，也会使表面粘度下降，这都会影响泡沫的稳定性；对泡膜液体蒸发的影响：随着温度的升高，液膜的蒸发增加，促使液膜减薄，因而会降低泡沫的稳定性。但同时也可能发生相反的影响，就是在溶剂易挥发的情况下，温度增高，膜上表面活性剂的浓度将增加，反而会提高泡沫的稳定性；对吸附的影响：表面活性剂吸附在气液界面，形成一层坚固的泡膜，从而增加了液膜的强度与弹性，当温度升高时，表面吸附量减少，则泡沫的稳定性降低。本实施例通过烷基聚醚氧化铵的加入，降低温度对泡排剂性能的影响，使得泡排剂在高温环境下依然保持原来的泡排效果。

地层水矿化度对泡排剂的影响表现在两个方面。当溶液中矿化度很高时，浊点越低，泡沫剂(非离子表面活性剂类)在其浊点以上的水溶液中的溶解度降低，易形成新相，不但使泡沫剂性能变差，而且有消泡作用；当溶液电解质浓度很高时，泡沫液(阴离子表面活性剂类)膜的扩散双电层被压缩，相斥作用减小，膜变薄速度加快，再加上温度影响，使泡沫剂性能明显减小。本实施例通过对十二烷基咪唑啉与十二烷基咪唑啉加入量的调整，降低了地表水矿化度对泡排剂的影响。

凝析油具有消泡性，在油水混合液中，当凝析油的化学组分不同时，影响表面活性剂起泡性的主要是凝析油中的芳烃，当芳烃含量大于15％时，凝析油的消泡性能增强，否则，在气泡表面渗入烃类，而芳烃的溶解能力大，少量的芳烃对泡沫膜起增塑作用。在油水介质中，产生泡沫取决于两个过程的竞争:即在水相中产生泡沫，同时在油相中泡沫破裂。当有凝析油存在时，不仅改变了产生泡沫的条件，同时改变了泡沫的稳定性能。本实施例通过对有机溶液的加入与无机溶液浓度的调整，最大限度的降低了凝析油对泡排剂的影响。

将本实施例的泡排剂应用于气井中进行排水时，在井底矿化水中加入少量起泡剂(100-500mg/L)，在天然气流的搅动下，形成大量含水泡沫，使气、液两相空间分布发生显著变化，水柱变成泡沫，密度下降几十倍，泡沫高度达到275-305mm，5分钟后的泡沫高度也可维持在275-300mm，且半衰期维持在300s以上；当气泡周围吸附的起泡剂分子达到一定浓度时，气泡壁就形成一层牢固的膜，单位体积泡沫含水量高，携水能力大；同时泡沫稳定性适中，既不会造成中途破裂而使水分落失，达不到将水携带到地面的目的，也不会造成泡沫进入分离器后消泡及气水分离困难。另外，本实施例提供的泡排剂还具有抗油性能和抗高矿化度性能，保证了在凝析油环境下具有一定的起泡能力和泡沫携液量。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (4)

1.一种泡排剂，其特征在于，所述泡排剂按重量百分比包括：

2.根据权利要求1所述的泡排剂，其特征在于，所述有机溶液为乙醇、异丙醇、乙烯、乙二醇、三乙醇胺中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的泡排剂，其特征在于，所述无机盐溶液为甲酸钠、硅酸钠、硫酸钠、五水偏硅酸钠、磷酸二钠中的一种或多种。

4.一种如权利要求1至3任一项所述的泡排剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

以所制备泡排剂的总质量为基础，称取质量比为15％-25％的椰油酰丙基羟磺基甜菜碱、3％-15％的烷基聚醚氧化铵、5％-10％的十二烷基咪唑啉、1％-3％的有机溶液和0.5％-1％的无机盐溶液，余量为水：

将所述椰油酰丙基羟磺基甜菜碱加入20-30℃的水中，在200-400转/min的转速下搅拌10-15min，制备成椰油酰丙基羟磺基甜菜碱溶液；

将烷基聚醚氧化铵加入所述椰油酰丙基羟磺基甜菜碱溶液中，在20-30℃，在200-400转/min的转速下搅拌20-30min，制备成椰油酰丙基羟磺基甜菜碱和烷基聚醚氧化铵的第一混合溶液；

再将十二烷基咪唑啉加入第一混合溶液中，在20-30℃，在200-400转/min的转速下搅拌40-50min，制成椰油酰丙基羟磺基甜菜碱、烷基聚醚氧化铵溶液和十二烷基咪唑啉的第二混合溶液；

最后将有机溶液和无机盐溶液加入第二混合溶液中，在20-30℃，在200-400转/min的转速下搅拌30-90min，获得泡排剂。