CN115434676A - 气井泡沫排水采气用泡排剂及其使用方法 - Google Patents

气井泡沫排水采气用泡排剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气井泡沫排水采气用泡排剂，其为由以质量分数计算的40％～45％的α‑烯基磺酸盐，40％～45％的氧化胺两性表活剂和10％～20％的全氟烷基醇聚氧乙烯醚构成的混合物；使用时针对采出液凝析油浓度配制为不同浓度的混合溶液并根据井底出水速度由套管环空注入井底；该气井泡沫排水采气用泡排剂适用条件范围广，使用方法简单，其在5℃～95℃，凝析油浓度≤30％，矿化度≤300000mg/L的泡沫排水采气环境下的发泡率、泡沫半衰期、耐油性发泡率、耐油性半衰期、表面张力、截面张力及耐油性携液率等各项性能测试结果均满足标准要求，且均相对于目前现场使用的泡排剂性能有显著的提升。

Description

气井泡沫排水采气用泡排剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及采油工程技术领域，特别涉及一种气井泡沫排水采气用泡排剂及其使用方法。
背景技术
随着气田的规模开发，低压、低产、产水气井已经越来越多，但由于产量低不能完全满足气井携液生产的要求，井底及井筒产生积液，积液柱对气藏造成额外的静水回压，当液柱压力高于气藏压力后，导致气井无法正常生产。泡沫排水采气工艺是将起泡剂注入井筒，与井筒积液混合后，借助天然气的搅动，产生大量低密度含水泡沫，降低液体密度，减少液体上行时的滑脱损失，提高气流的携液能力，从而达到排除井筒积液的目的。泡排剂性能的优劣直接关乎泡排工艺的成败。从1980年开始，我国接触并采用泡沫排水采气工艺，针对不同的油气藏，研制开发了不同类型的泡排剂。泡排剂由原来的品类少、功能单一表活剂逐渐发展为多种类、多功能的复合型药剂。对于高温高凝析油气藏，常规泡排剂起泡后泡沫半衰期变短，造成井筒举升液体滑脱加剧，不能满足泡排工艺要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决上述技术问题的气井泡沫排水采气用泡排剂。
本发明的另一目的是提供一种上述气井泡沫排水采气用泡排剂的使用方法。
为此，本发明技术方案如下：
一种气井泡沫排水采气用泡排剂，其为由以质量分数计算的40％～45％的α-烯基磺酸盐，40％～45％的氧化胺两性表活剂和10％～20％的全氟烷基醇聚氧乙烯醚构成的混合物；其中，
α-烯基磺酸盐为碳链长度为14～16的直链烷烯基磺酸盐；
氧化胺两性表活剂为椰油酰胺丙基氧化胺、十二烷基二甲基氧化胺、月桂酰胺丙基氧化胺中至少一种；
全氟烷基醇聚氧乙烯醚为碳链长度13～20的直链氟烷基醇聚乙烯醚。
优选，α-烯基磺酸盐具有以下化学结构式：
Rn1-CH＝CH-(CH2)2-SO3Na或Rn1-CH＝CH-(CH2)2-SO3K；其中，n1＝10～12。
优选，氟烷基醇聚氧乙烯醚具有以下化学结构式：
CF3(CF2)n2CH2CH2O(CH2CH2O)n3H；其中，n2＝9～11，n3＝2或3。
该气井泡沫排水采气用泡排剂由阴离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂复配而成，具体来说，其利用α-烯基磺酸盐与氧化胺两性表活剂混合使用所表现出的最大化复配协同作用，实现显著提高溶液粘度、起泡能力，降低溶液界面张力；其次，在上述复配协同配方中加入全氟烷基醇聚氧乙烯醚实现进一步降低溶液界面张力，且利用其分子的憎水憎油性能使复配溶液具有很强的抗油性能。根据Turner气井临界携液理论，溶液界面张力的降低，可以极大降低气井连续携液临界流量；溶液膜粘度的增大可以延长泡沫析液半衰期，提高泡沫稳定性；因此利用上述两方面的共同作用最终能够实现使泡排剂组合物对盐度、凝析油以及温度有很好的适应性。
一种上述气井泡沫排水采气用泡排剂用于采出液凝析油浓度＜1％的泡沫排水采气环境的使用方法，步骤为：
S1、将气井泡沫排水采气用泡排剂溶于清水中，配制得到α-烯基磺酸盐、氧化胺两性表活剂和全氟烷基醇聚氧乙烯醚的溶液质量分数分别为1％～1.5％、1％～1.5％和0.1％～0.2％的混合溶液；
S2、根据井底出水速度，将步骤S1配制的混合溶液由套管环空注入井
一种上述气井泡沫排水采气用泡排剂用于采出液凝析油浓度在1％～10％的泡沫排水采气环境的使用方法，步骤为：
S1、将气井泡沫排水采气用泡排剂溶于清水中，配制得到α-烯基磺酸盐、氧化胺两性表活剂和全氟烷基醇聚氧乙烯醚的溶液质量分数分别为1.5％～2％、1.5％～2％和0.2％～0.5％的混合溶液；
S2、根据井底出水速度，将步骤S1配制的混合溶液由套管环空注入井底。
一种上述气井泡沫排水采气用泡排剂用于采出液凝析油浓度10％～30％的泡沫排水采气环境的使用方法，步骤为：
S1、将气井泡沫排水采气用泡排剂溶于清水中，配制得到α-烯基磺酸盐、氧化胺两性表活剂和全氟烷基醇聚氧乙烯醚的溶液质量分数分别为1.5％～2％、1.5％～2％和0.5％～1％的混合溶液；
S2、根据井底出水速度，将步骤S1配制的混合溶液由套管环空注入井底。
在本申请中，采出液的凝析油浓度为凝析油在采出液中所占的质量百分数。
与现有技术相比，该气井泡沫排水采气用泡排剂适用条件范围广，使用方法简单，其在5℃～95℃，凝析油浓度≤30％，矿化度≤300000mg/L的泡沫排水采气环境下的发泡率、泡沫半衰期、耐油性发泡率、耐油性半衰期、表面张力、截面张力及耐油性携液率等各项性能测试结果均满足标准要求，且均相对于目前现场使用的泡排剂性能有显著的提升。
具体实施方式
下面以苏75-69-5气井采出液泡沫携水为例，结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。在以下各实施例中，所用试剂均为市售工业产品。
实施例1
一种气井泡沫排水采气用泡排剂，其由6.5g的3-烯基十六烷基磺酸钠、6.5g的椰油酰胺丙基氧化胺和2.0g全氟烷基月桂醇聚氧乙烯醚(化学结构式为：CF3(CF2)9CH2CH2O(CH2CH2O)3H)混合制得。
对该实施例1制备的泡排剂的性能评价进行评价，其具体评价方法如下：
在1L量杯中倒入500mL苏里格气田苏75-69-5气井采出液，然后加入实施例1制备的泡排剂，并混合搅拌均匀，得到泡排剂测试液。其中，该苏里格气田苏75-69-5气井采出液的凝析油含量为1％。
(一)泡沫半衰期测定：采用WaringBlender法，取100mL泡排剂测试液放入1L量杯置于90℃水浴锅5min，设置搅拌器转速3000r/min，时间1min，搅拌结束后记录泡沫体积V，继续观察量杯下方溶液体积，当量杯中析出的溶液达到50mL时，此时的时间为泡沫衰减一半所需时间，即为泡沫半衰期。
(二)泡排剂携液率测定：采用SY/T6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》对其携液能力进行测定，携液率＝泡沫携液体积/泡排剂溶液体积×100％。将200mL泡排剂测试液置于90℃水浴中10min，同时打开仪器循环水加热装置，待循环水温恒定后，将待测溶液倒入发泡管中，打开氮气阀，开始计时，测试15min内泡沫携带出的液体体积。
(三)泡排剂表/界面张力测定：使用BZY-1全自动表面张力仪对泡排剂表面张力进行测定，使用TX-500旋转滴界面张力仪对泡排剂界面张力进行测定，操作方法参照Q/SY1816-2015。
如下表1所示为实施例1的气井泡沫排水采气用泡排剂的性能检测结果。
表1：
序号 检测项目 标准要求 实测指标 同类产品
1 发泡率，％ ≥400 1000 800
2 泡沫半衰期，s ≥100 575 395
3 耐油性发泡率，％ ≥350 700 360
4 耐油性半衰期，s ≥80 375 97
5 表面张力mN/m ≤30 19 22
6 界面张力mN/m ≤1 0.043 0.58
7 耐油性携液率，％ 80 72
从表1的测试结果可以看出，该泡排剂用于采出液凝析油含量为1％的气井中时，其各项性能测试结果均满足标准要求，且明显优于现场使用的同类产品的性能测试结果。
实施例2
一种气井泡沫排水采气用泡排剂，其由11.25g的3-烯基十六烷基磺酸钠、月桂酰胺丙基氧化胺11.25g和2.5g的全氟烷基十四醇聚氧乙烯醚(化学结构式为：CF3(CF2)11CH2CH2O(CH2CH2O)2H)混合制得。
采用与实施例1中记载的相同方法对实施例2制备的泡排剂的性能评价进行评价。其中，实验温度为95℃。
为测试该样品的耐矿化度和耐油性，测试液配制方式为：在500mL苏75-69-5气井采出液中额外加入50g凝析油，配制得到采出液凝析油浓度占比为10％排水采气环境，盐类使其总矿化度保持约50000mg/L；然后向其中加入实施例2配制的泡排剂，此时，混合溶液中阴离子表活剂(即3-烯基十六烷基磺酸钠)的使用浓度为2w.％，两性表活剂(即月桂酰胺丙基氧化胺)的使用浓度为2％，非离子表活剂(即全氟烷基十四醇聚氧乙烯醚)的使用浓度为0.5％。
具体测试结果如下表2所示。
表2：
序号 检测项目 标准要求 实测指标 同类产品
1 外观 均匀无沉淀 透明液体 均匀无沉淀
2 发泡率，％ ≥400 700％ 450
3 泡沫半衰期，s ≥100 430 195
4 表面张力mN/m ≤30 20 23
5 界面张力mN/m ≤1 0.015 0.43
6 携液率，％ 93 75
从表2的测试结果可以看出，该泡排剂用于采出液凝析油含量为10％的气井中时，其各项性能测试结果均满足标准要求，且明显优于现场使用的同类产品的性能测试结果泡排剂性能测试结果。
实施例3
一种气井泡沫排水采气用泡排剂，其由10g的3-烯基十四烷基磺酸钠、5g的椰油酰胺丙基氧化胺、5g的十二烷基二甲基氧化胺和5g的全氟烷基十四醇聚氧乙烯醚(化学结构式为：CF3(CF2)11CH2CH2O(CH2CH2O)3H)混合制得。
采用与实施例1中记载的相同方法对实施例3制备的泡排剂的性能评价进行评价；其中，实验温度为5℃。
为测试该样品的耐矿化度和耐油性，测试液配制方式为：在500mL的苏75-69-5气井采出液中额外加入100g凝析油，配制得到采出液凝析油浓度占比为20％排水采气环境，盐类使其总矿化度保持约300000mg/L；然后向其中加入实施例2配制的泡排剂，此时，混合溶液中阴离子表活剂(即3-烯基十四烷基磺酸钠)的使用浓度为2w.％，两性表活剂(即月桂酰胺丙基氧化胺)的使用浓度为2％，非离子表活剂(即全氟烷基十四醇聚氧乙烯醚)的使用浓度为1％。
具体测试结果如下表3所示。
表3：
序号 检测项目 标准要求 实测指标 同类产品
1 外观 均匀无沉淀 均匀无沉淀 有沉淀
2 发泡率，％ ≥400 650％ 300
3 泡沫半衰期，s ≥100 400 120
4 表面张力mN/m ≤30 22 28
5 界面张力mN/m ≤1 0.053 0.94
6 携液率，％ 90 60
从表3的测试结果可以看出，该泡排剂用于采出液凝析油含量为30％的气井中时，其各项性能测试结果均满足标准要求，且明显优于现场使用的同类产品的性能测试结果泡排剂性能测试结果。
实施例4
一种气井泡沫排水采气用泡排剂，其由12g的3-烯基十四烷基磺酸钠、6g的椰油酰胺丙基氧化胺、6g的十二烷基二甲基氧化胺和4.5g的全氟烷基月桂醇聚氧乙烯醚醚(化学结构式为：CF3(CF2)9CH2CH2O(CH2CH2O)3H)混合制得。
取苏里格气田苏75-69-5气井采出液，该井采出液中凝析油含量在1％左右，另取现场用泡排剂HY-3K(其为由十二烷基苯磺酸钠与AOS-14的复配物)，在相同条件下与本实施例4的泡排剂进行性能对比。
如下表4所示为采出液凝析油含量为1％时两种泡排剂的泡沫性能评价结果。
表4：
Figure BDA0003094900590000071
接着取苏里格气田苏75-69-5气井采出液，并向采出液中加入适量凝析油并混合均匀，使新配制的采出液的凝析油含量达到5％。如表5所示采出该新采出液时两种泡排剂的泡沫性能评价结果。
表5：
Figure BDA0003094900590000072
从表4和表5的实验结果可以看出，在凝析油的含量为1％、矿化度10000mg/L时，本申请的泡排剂的起泡性能相对于目前现场使用的泡排剂平均提高了24.6％，泡沫稳定性平均提高29.8％；在凝析油的含量为5％、矿化度100000mg/L时，本申请的泡排剂的起泡性能相对于目前现场使用的泡排剂平均提高了42.5％，泡沫稳定性平均提高117％。
综上所述，本申请的泡排剂在起泡性、耐温性、抗凝析油性能方面均优于现场泡排剂HY-3K，在适用温度范围内，随温度、凝析油浓度提高，本申请的泡排剂的泡沫综合性能愈发突出。

Claims (6)

1.一种气井泡沫排水采气用泡排剂，其特征在于，其为由以质量分数计算的40％～45％的α-烯基磺酸盐，40％～45％的氧化胺两性表活剂和10％～20％的全氟烷基醇聚氧乙烯醚构成的混合物；其中，α-烯基磺酸盐为碳链长度为14～16的直链烷烯基磺酸盐；氧化胺两性表活剂为椰油酰胺丙基氧化胺、十二烷基二甲基氧化胺、月桂酰胺丙基氧化胺中至少一种；全氟烷基醇聚氧乙烯醚为碳链长度13～20的氟取代直链烷基醇聚氧乙烯醚。
2.根据权利要求1所述的气井泡沫排水采气用泡排剂，其特征在于，α-烯基磺酸盐具有以下化学结构式：
Rn1-CH＝CH-(CH2)2-SO3Na或Rn1-CH＝CH-(CH2)2-SO3K；其中，n1＝10～12。
3.根据权利要求1所述的气井泡沫排水采气用泡排剂，其特征在于，全氟烷基醇聚氧乙烯醚具有以下化学结构式：
CF3(CF2)n2CH2CH2O(CH2CH2O)n3H；其中，n2＝9～11，n3＝2或3。
4.一种如权利要求1～3所述的气井泡沫排水采气用泡排剂用于采出液凝析油浓度＜1％的泡沫排水采气环境的使用方法，其特征在于，步骤为：
S1、将气井泡沫排水采气用泡排剂溶于清水中，配制得到α-烯基磺酸盐、氧化胺两性表活剂和全氟烷基醇聚氧乙烯醚的溶液质量分数分别为1％～1.5％、1％～1.5％和0.1％～0.2％的混合溶液；
S2、根据井底出水速度，将步骤S1配制的混合溶液由套管环空注入井底。
5.一种如权利要求1～4所述的气井泡沫排水采气用泡排剂用于采出液凝析油浓度在1％～10％的泡沫排水采气环境的使用方法，其特征在于，步骤为：
S1、将气井泡沫排水采气用泡排剂溶于清水中，配制得到α-烯基磺酸盐、氧化胺两性表活剂和全氟烷基醇聚氧乙烯醚的溶液质量分数分别为1.5％～2％、1.5％～2％和0.2％～0.5％的混合溶液；
S2、根据井底出水速度，将步骤S1配制的混合溶液由套管环空注入井底。
6.一种如权利要求1～4所述的气井泡沫排水采气用泡排剂用于采出液凝析油浓度在10％～30％的泡沫排水采气环境的使用方法，其特征在于，步骤为：
S1、将气井泡沫排水采气用泡排剂溶于清水中，配制得到α-烯基磺酸盐、氧化胺两性表活剂和全氟烷基醇聚氧乙烯醚的溶液质量分数分别为1.5％～2％、1.5％～2％和0.5％～1％的混合溶液；
S2、根据井底出水速度，将步骤S1配制的混合溶液由套管环空注入井底。
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