CN114316937A - 排水采气纳米复合绿色环保泡排剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属天然气开发井桶积水泡沫排水领域，尤其涉及一种排水采气纳米复合绿色环保泡排剂及其应用，以质量分数计，包括以下组分：氨基酸型表面活性剂4～70%；皂角苷4～70%；无机纳米颗粒1～20%；余量为水或溶剂；所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇及乙二醇中的一种或两种以上的混合物；氨基酸型表面活性剂与皂角苷的质量比为2～1:1～2；无机纳米颗粒含量为表面活性剂的1～10%。本发明抗盐效果好，泡沫稳定性高，排液效果理想。

Description

排水采气纳米复合绿色环保泡排剂及其应用

技术领域

本发明属天然气开发井桶积水泡沫排水领域，尤其涉及一种排水采气纳米复合绿色环保泡排剂及其应用。

背景技术

天然气为清洁能源之一，世界范围天然气产量与石油产量相比，在快速的增长。在天然气或煤层气开采中，随着天然气的开采,地层压力降低,产生流速减少，边，低水的推进以及压裂，酸化等作业措施，造成井底和井筒内产生积液（底层水，凝析油，注入水），起初的高流速下产生的雾状流液滴逐渐累计沉积在井筒成液柱，其形成的液柱作用相当于液体塞堵塞在井口，使天然气产量减少，甚至停产。通常气井积液的表现为高的套管压力时低产气量或低的套管压力时高产气量。

排出积水的工艺方法包括优选管柱排水采气技术，柱塞气举排水采气技术，泡沫排水采气等的方法。管柱排水采气技术通过采用较小直径的油管。柱塞气举是将柱塞作为气液之间的机械界面，利用气井自身能量推动柱塞在油管内进行周期地举液。由于泡沫排水采气具有设备简单，施工方便，经济成本低，投资小，见效快适用井深范围大，不影响气井日常生产等优点，因而广为采用。

发泡剂排液原理是在天然气的上浮气泡搅拌下产生泡沫，液体在泡沫界面形成液膜滴，发泡剂产生的泡沫比重比水大幅降低，此外液体的表面张力在表面活性剂的作用下也减低，在上述两种因素减小下，将液体带出地面的所需的最小气体表观流速显著降低，因此在较低的压力流速下就能将水排出。

现使用的泡沫排水剂大部分为合成表面活性剂，例如美国专利US5203411为阴离子烷基磺酸盐与两性表面活性剂混合物。US5246072为阴离子与阳离子表面活性剂混合物。中国专利CN110791273B公布了含阴离子表面活性剂，叔胺和聚合物稳定剂，可在高温高盐高矿化度情况下排水采气过程中泡性稳定性能好，半衰期长，携液能力大等性能。中国专利CN109681176B公布了一种耐油泡排剂组合物，包括烷基胺聚醚苯磺酸盐，长链聚醚含氮化合物和纳米颗粒。CN109401743B公布了含咪唑啉型两性表面活性剂，α-烯烃磺酸盐和纳米颗粒的泡排剂，但上述均为合成表面活性剂，非绿色环保的天然产物。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种抗盐效果好，泡沫稳定性高，排液效果理想，可提高气井产量的排水采气纳米复合绿色环保泡排剂及其应用。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种排水采气纳米复合绿色环保泡排剂，以质量分数计，包括以下组分：

氨基酸型表面活性剂 5～70%；

皂角苷 5～70%；

无机纳米颗粒 1～20%。

进一步地，本发明还包括水或溶剂；所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇及乙二醇中的一种或两种以上的混合物。

进一步地，本发明所述氨基酸表面活性剂为椰油酰基谷氨酸钠、月桂酰基谷氨酸钠、月桂酰胺丙胺酸钠或月桂酰胺甘胺酸钠。

进一步地，本发明所述氨基酸表面活性剂为月桂酰基谷氨酸钠。

进一步地，本发明所述无机纳米颗粒为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙中的一种或其混合物。

进一步地，本发明所述氨基酸型表面活性剂与皂角苷的质量比为2～1:1～2。

进一步地，本发明以质量分数计，所述无机纳米颗粒含量为表面活性剂的1～10%。

进一步地，本发明所述无机纳米颗粒尺寸为10～200nm，优选为20～100nm。

上述排水采气纳米复合绿色环保泡排剂在排水采气中的应用，其适用于气井的地层水矿化度为0～100,000 mg/L。

本发明采用植物衍生物、天然表面活性剂复合无机纳米粒子形成的绿色环保型纳米复合泡排剂，其具有抗盐效果好，泡沫稳定性高，排液效果理想等特点，可用于气井泡沫排水采气，提高气井产量。

本发明氨基酸表面活性剂包括如椰油酰基谷氨酸钠、月桂酰基谷氨酸钠、月桂酰胺丙胺酸钠、月桂酰胺甘胺酸钠，优选为月桂酰基谷氨酸钠。氨基酸系列表面活性分子中含生命组成的分子氨基酸基团，其分子结构决定了其具有水溶性好、抗盐性强、温和、低毒、良好的生物降解性较好的配伍性及抗菌性等特点。

皂苷或称皂角苷为植物中提取的表面活性剂，其疏水基为三萜甾烷类化合物，亲水基为单糖或多糖苷，是属于一种纯天然的非离子型表面活性剂。其具有良好的表面活性剂，还有抗菌、环保、无毒和优良的生物降解性。皂苷其广泛存在与部分植物中，例如从植物丝兰中可提取，产品已产业商品化。例如中国发明专利号CN108837775A公布了从丝兰中通过乙醇溶剂提取浓缩皂苷工艺。

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。

具体实施方式

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

实施例1～5

在常温常压下，将月桂酰基谷氨酸钠，皂角苷，20～30nm的纳米二氧化硅或纳米碳酸钙颗粒按照不同质量比例溶解和搅拌，并用超声波震荡均匀分散纳米颗粒在水中，配成浓缩样品CF1到CF5，如表1所示。

发泡测试：泡沫体积和半衰期采取采用搅拌方法：取浓缩样品的1%浓度，加入到100毫升水中。水的矿化度为100,000mg/L, pH值为6～7，混合均匀，在1.5L搅拌机中低速搅拌1分钟，倒出到量筒中测试最大泡沫体积和半衰期（析出50mL溶液所用的时间）。

泡沫携液率测试：采用泡沫携液评价装置，使用氮气通过玻璃砂芯分散成微气泡吹入直径5厘米，长度75厘米的玻璃管中，气体流速控制在0.42m³/hr (立方米/小时)。生成的泡沫将液体携带出管柱。采用浓度0.5%的浓缩液体加入到100毫升模拟水中，吹气10分钟。

对比例1

在常温常压下，将月桂酰基谷氨酸钠按照质量比搅拌溶解在水中如表3所示C1，取0.5%浓度，加入到100毫升水中。水的矿化度为100,000mg/L, pH值为6～7的水中，混合均匀。发泡和携液测试方法与如实施例1～5，结果如表4所示。

对比例2

在常温常压下，将皂角苷按照质量比搅拌溶解在水中如表3所示C2，取0.5%浓度，加入到100毫升模拟水中。模拟水矿化度为100,000mg/L, pH值为6～7的水中，混合均匀。发泡和携液测试方法与如实施例1～5，结果如表4所示。

对比例3

在常温常压下，将月桂酰基谷氨酸钠和皂角苷按照质量比搅拌溶解在水中如表3所示C3，取0.5%浓度，加入到100毫升模拟水中。模拟水矿化度为100,000mg/L, pH值为6～7的水中，混合均匀。发泡和携液测试方法与如实施例1～5，结果如表4所示。可以看出，纳米复合发泡剂具有更好的泡沫稳定性和排液效果。

表1实施例1～5排水采气纳米复合绿色环保泡排剂组成

表2实施例1～5排水采气纳米复合绿色环保泡排剂搅拌发泡体积，半衰期和携液率

	CF1	CF2	CF3	CF4	CF5
						发泡体积(ml)	325	320	383	395	390
半衰期(分钟）	28	29	33	41	37
						携液量（ml）	85	87	88	98	95

表3对比例1～3排水采气纳米复合绿色环保泡排剂组成

	C1	C2	C3
				月桂酰基谷氨酸钠	12%		6%
皂角苷		12%	6%
				水	至100%	至100%	至100%

表4对比例1～3排水采气纳米复合绿色环保泡排剂搅拌发泡体积，半衰期和携液率

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种排水采气纳米复合绿色环保泡排剂，其特征在于，以质量分数计，包括以下组分：

氨基酸型表面活性剂 4～70%；

皂角苷 4～70%；

无机纳米颗粒 1～20%。

2.根据权利要求1所述排水采气纳米复合绿色环保泡排剂，其特征在于：还包括水或溶剂；所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇及乙二醇中的一种或两种以上的混合物。

3.根据权利要求2所述排水采气纳米复合绿色环保泡排剂，其特征在于：所述氨基酸表面活性剂为椰油酰基谷氨酸钠、月桂酰基谷氨酸钠、月桂酰胺丙胺酸钠或月桂酰胺甘胺酸钠。

4.根据权利要求3所述排水采气纳米复合绿色环保泡排剂，其特征在于：所述氨基酸表面活性剂为月桂酰基谷氨酸钠。

5.根据权利要求4所述排水采气纳米复合绿色环保泡排剂，其特征在于：所述无机纳米颗粒为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙中的一种或其混合物。

6.根据权利要求5所述排水采气纳米复合绿色环保泡排剂，其特征在于：所述氨基酸型表面活性剂与皂角苷的质量比为2～1:1～2。

7.根据权利要求6所述排水采气纳米复合绿色环保泡排剂，其特征在于：以质量分数计，所述无机纳米颗粒含量为表面活性剂的1～10%。

8.根据权利要求7所述排水采气纳米复合绿色环保泡排剂，其特征在于：所述无机纳米颗粒尺寸为10～200nm。

9.一种如权利要求1～8任一所述排水采气纳米复合绿色环保泡排剂在排水采气中的应用，其特征在于：适用于气井的地层水矿化度为0～100,000 mg/L。