CN115558479B - 泡沫洗井液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种泡沫洗井液及其制备方法，属于油田化学技术领域。本申请实施例提供了一种泡沫洗井液，该泡沫洗井液包括以下质量分数的各组分：起泡剂0.1％～0.6％、纳米片状的改性二硫化钼0.005％～0.01％、气水界面增效剂0.05％～0.3％、杀菌剂0.002％～0.5％，余量为油田污水。该泡沫洗井液中改性二硫化钼作为泡沫稳定剂，根据改性二硫化钼的质量分数可知，改性二硫化钼的用量极低，仅0.005％就可以起到稳定泡沫的作用，降低了泡沫洗井液的制备成本，从而降低了洗井成本。
Description
技术领域
本申请涉及油田化学技术领域。特别涉及一种泡沫洗井液及其制备方法。
背景技术
我国大多数油田已进入开发中后期，经过长期开发后，地层及井筒中积存了大量砂、泥、油污等污染物，造成储层存在不同程度堵塞，导致油气产量持续下降，甚至关井停产。目前，主要通过洗井液洗井，将砂、泥、油污等污染物带出地层和井筒。其中，泡沫洗井液因其具有低密度、高表观粘度等优点，得到了广泛的应用。
相关技术中的泡沫洗井液包括：离子稳定剂0.01％～0.05％、起泡剂0.1％～0.3％、稠化剂0.1％～0.3％、交联剂0.02％～0.045％，余量为油田污水。其中，稠化剂和交联剂能够发生弱交联反应，在泡沫液膜上形成网络结构，增强泡沫液膜刚性强度，减少泡沫液膜的排液速度，起到提高泡沫稳定性的作用。
但相关技术中稠化剂和交联剂的用量偏高，造成泡沫洗井液的制备成本较高，进而导致洗井成本较高。
发明内容
本申请实施例提供了一种泡沫洗井液及其制备方法，可以降低洗井成本。具体技术方案如下：
一方面，本申请实施例提供了一种泡沫洗井液，所述泡沫洗井液包括以下质量分数的各组分：
起泡剂0.1％～0.6％、纳米片状的改性二硫化钼0.005％～0.01％、气水界面增效剂0.05％～0.3％、杀菌剂0.002％～0.5％，余量为油田污水。
在一种可能的实现方式中，所述改性二硫化钼为将烷基胺链接枝于二硫化钼纳米片表面得到的。
在另一种可能的实现方式中，所述烷基胺链的结构式为：-CnH2n-NH2；
其中，n为整数。
在另一种可能的实现方式中，所述烷基胺链包括丁胺链、辛胺链和十二烷胺链中的至少一种。
在另一种可能的实现方式中，所述气水界面增效剂包括水杨酸钠、柠檬酸钠、丙二酸钠和羟甲基纤维素钠中的至少一种。
在另一种可能的实现方式中，若所述气水界面增效剂包括柠檬酸钠和丙二酸钠，所述柠檬酸钠和所述丙二酸钠的质量比为1:1。
在另一种可能的实现方式中，所述起泡剂包括十二～十八烷基羟丙基磺基甜菜碱、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和氟碳表面活性剂中的至少一种。
在另一种可能的实现方式中，若所述起泡剂包括十二～十八烷基羟丙基磺基甜菜碱、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和氟碳表面活性剂，所述十二～十八烷基羟丙基磺基甜菜碱、所述椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和所述氟碳表面活性剂的质量比为2:1:1。
在另一种可能的实现方式中，所述杀菌剂包括二硫氰基甲烷、戊二醛、双烷基二甲基季铵盐和次氯酸钠中的至少一种。
另一方面，本申请实施例提供了一种泡沫洗井液的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
按照各组分的质量分数，将纳米片状的改性二硫化钼溶于油田污水中，充分搅拌分散，得到纳米材料溶液；
将杀菌剂、起泡剂、气水界面增效剂依次加入所述纳米材料溶液中，超声波分散，得到所述泡沫洗井液。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本申请实施例提供了一种泡沫洗井液，该泡沫洗井液包括以下质量分数的各组分：起泡剂0.1％～0.6％、纳米片状的改性二硫化钼0.005％～0.01％、气水界面增效剂0.05％～0.3％、杀菌剂0.002％～0.5％，余量为油田污水。该泡沫洗井液中改性二硫化钼作为泡沫稳定剂，根据改性二硫化钼的质量分数可知，改性二硫化钼的用量极低，仅0.005％就可以起到稳定泡沫的作用，降低了泡沫洗井液的制备成本，从而降低了洗井成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种改性二硫化钼添加前后对泡沫体系结构影响的示意图。
具体实施方式
为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面对本申请实施方式作进一步地详细描述。
一方面，本申请实施例提供了一种泡沫洗井液，该泡沫洗井液包括以下质量分数的各组分：
起泡剂0.1％～0.6％、纳米片状的改性二硫化钼0.005％～0.01％、气水界面增效剂0.05％～0.3％、杀菌剂0.002％～0.5％，余量为油田污水。
本申请实施例提供了一种泡沫洗井液，该泡沫洗井液包括以下质量分数的各组分：起泡剂0.1％～0.6％、纳米片状的改性二硫化钼0.005％～0.01％、气水界面增效剂0.05％～0.3％、杀菌剂0.002％～0.5％，余量为油田污水。该泡沫洗井液中改性二硫化钼作为泡沫稳定剂，根据改性二硫化钼的质量分数可知，改性二硫化钼的用量极低，仅0.005％就可以起到稳定泡沫的作用，降低了泡沫洗井液的制备成本，从而降低了洗井成本。
在本申请实施例中，起泡剂的质量分数可以为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％或者0.6％，纳米片状的改性二硫化钼的质量分数可以为0.005％、0.006％、0.007％、0.008％、0.009％或者0.01％，气水界面增效剂的质量分数可以为0.05％、0.1％、0.15％、0.2％、0.25％或者0.3％，杀菌剂的质量分数可以为0.002％、0.003％、0.004％、0.005％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％或者0.5％。
改性二硫化钼的介绍：在一种可能的实现方式中，改性二硫化钼为将烷基胺链接枝于二硫化钼纳米片表面得到的。
该实现方式中，改性二硫化钼的长度为50nm～100nm，宽度为50nm～100nm，厚度为1nm～1.5nm。例如，改性二硫化钼的尺寸为60nm×80nm×1.2nm。
在一种可能的实现方式中，烷基胺链的结构式为：-CnH2n-NH2；其中，n为整数。
该实现方式中，该烷基胺链可以根据需要进行设置并更改，例如，该烷基胺链包括丁胺链、辛胺链和十二烷胺链中的至少一种，也即若该烷基胺链仅包括一种烷基胺链，该烷基胺链包括丁胺链、辛胺链或十二烷胺链。若该烷基胺链包括两种烷基胺链，该烷基胺链包括丁胺链和辛胺链，或者丁胺链和十二烷胺链，或者辛胺链和十二烷胺链。若该烷基胺链同时包括三种烷基胺链，该烷基胺链包括丁胺链、辛胺链和十二烷胺链。
在本申请实施例中，改性二硫化钼同时包括亲水的二硫化钼和亲油的烷基胺链，因此，该改性二硫化钼具有亲水亲油两亲性。正因为如此，该改性二硫化钼可以以极低浓度高效吸附于水界面，通过减弱起泡剂亲水头基间的静电斥力、压缩界面双电层，从而大幅提高泡沫体系的稳定性。
参见图1，图1的左图为泡沫体系的示意图，图1的中间图为不加改性二硫化钼时，左图中框出的部分进行放大得到的模型示意图，图1的右图为添加改性二硫化钼时，左图中框出的部分进行放大得到的模型示意图。从图1中可以看出：不添加改性二硫化钼时，起泡剂亲水头基间距为d，界面双电层厚度为r，添加改性二硫化钼后，由于改性二硫化钼具有亲水亲油两亲性，因此改性二硫化钼可吸附于气水界面，减弱了起泡剂亲水头基间的静电斥力，压缩了气水界面的双电层，从而提高了泡沫体系的稳定性。
气水界面增效剂的介绍：在一种可能的实现方式中，气水界面增效剂包括水杨酸钠、柠檬酸钠、丙二酸钠和羟甲基纤维素钠中的至少一种。
该实现方式中，气水界面增效剂可以包括一种试剂、两种试剂、三种试剂或者四种试剂。
若气水界面增效剂仅包括一种试剂，则气水界面增效剂可以为水杨酸钠、柠檬酸钠、丙二酸钠或者羟甲基纤维素钠。
该实现方式中，若气水界面增效剂为羟甲基纤维素钠，该羟甲基纤维素钠的质量分数可以根据需要进行设置并更改，例如，羟甲基纤维素钠的质量分数可以为0.3％。
若气水界面增效剂仅包括两种试剂，则气水界面增效剂可以为水杨酸钠和柠檬酸钠的混合物、水杨酸钠和丙二酸钠的混合物或者水杨酸钠和羟甲基纤维素钠的混合物。
该实现方式中，若气水界面增效剂仅包括柠檬酸钠和丙二酸钠，该气水界面增效剂的质量分数可以根据需要进行设置并更改，例如，气水界面增效剂的质量分数可以为0.1％～0.2％。并且，柠檬酸钠和丙二酸钠的质量比可以根据需要进行设置并更改，例如，两者的质量比为1:1、1:2或者2:1。
若气水界面增效剂仅包括三种试剂，则气水界面增效剂可以为水杨酸钠、柠檬酸钠和丙二酸钠的混合物，或者柠檬酸钠、丙二酸钠和羟甲基纤维素钠的混合物。
若气水界面增效剂包括四种试剂，则气水界面增效剂为水杨酸钠、柠檬酸钠、丙二酸钠和羟甲基纤维素钠的混合物。
在本申请实施例中，气水界面增效剂可以增强泡沫的强度，提高泡沫的稳定性。
起泡剂的介绍：在一种可能的实现方式中，起泡剂包括十二～十八烷基羟丙基磺基甜菜碱、十二～十六烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和氟碳表面活性剂中的至少一种。
其中，氟碳表面活性剂的分子结构式为：
该实现方式中，起泡剂可以包括一种试剂、两种试剂、三种试剂或者四种试剂。
若起泡剂包括一种试剂，该起泡剂可以为十二～十八烷基羟丙基磺基甜菜碱、十二～十六烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺或者氟碳表面活性剂。
若起泡剂包括两种试剂，该起泡剂可以为十二～十八烷基羟丙基磺基甜菜碱和十二～十六烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠的混合物、十二～十六烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺的混合物、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和氟碳表面活性剂的混合物、十二～十八烷基羟丙基磺基甜菜碱和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺的混合物、十二～十八烷基羟丙基磺基甜菜碱和氟碳表面活性剂的混合物，或者十二～十六烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠和氟碳表面活性剂的混合物。
该实现方式中，若起泡剂仅包括十二～十八烷基羟丙基磺基甜菜碱和十二～十六烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，该起泡剂的质量分数可以为0.2％～0.4％。并且，十二～十八烷基羟丙基磺基甜菜碱和十二～十六烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠的质量比可以根据需要进行设置并更改，例如，两者的质量比为1:1。
若起泡剂包括三种试剂，该起泡剂可以为十二～十八烷基羟丙基磺基甜菜碱、十二～十六烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺的混合物，十二～十八烷基羟丙基磺基甜菜碱、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和氟碳表面活性剂的混合物，或者十二～十六烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和氟碳表面活性剂的混合物。
该实现方式中，若该起泡剂仅包括十二～十八烷基羟丙基磺基甜菜碱、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和氟碳表面活性剂，起泡剂的质量分数可以为0.2％～0.4％。并且，十二～十八烷基羟丙基磺基甜菜碱、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和氟碳表面活性剂的质量比可以根据需要进行设置并更改，例如，三者的质量比为2:1:1。
若起泡剂包括四种试剂，该起泡剂为十二～十八烷基羟丙基磺基甜菜碱、十二～十六烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和氟碳表面活性剂的混合物。
需要说明的一点是，十二～十八烷基羟丙基磺基甜菜碱可以为十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十三烷基羟丙基磺基甜菜碱、十四烷基羟丙基磺基甜菜碱、十五烷基羟丙基磺基甜菜碱、十六烷基羟丙基磺基甜菜碱、十七烷基羟丙基磺基甜菜碱或者十八烷基羟丙基磺基甜菜碱。
十二～十六烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠可以为十二烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、十三烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、十四烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、十五烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠或者十六烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠。
在本申请实施例中，通过起泡剂产生泡沫，将地层及井筒中积存的污染物带出地层及井筒，从而实现对地层及井筒的净化。
杀菌剂的介绍：在一种可能的实现方式中，杀菌剂包括二硫氰基甲烷、戊二醛、双烷基二甲基季铵盐和次氯酸钠中的至少一种。
其中，双烷基二甲基季铵盐的分子结构式为：
该实现方式中，若杀菌剂仅包括一种试剂，该杀菌剂可以为二硫氰基甲烷、戊二醛、双烷基二甲基季铵盐或次氯酸钠。
若杀菌剂包括两种试剂，该杀菌剂可以为二硫氰基甲烷和戊二醛的混合物、戊二醛和双烷基二甲基季铵盐的混合物、双烷基二甲基季铵盐和次氯酸钠的混合物、二硫氰基甲烷和双烷基二甲基季铵盐的混合物、二硫氰基甲烷和次氯酸钠的混合物或者戊二醛和次氯酸钠的混合物。
若杀菌剂包括三种试剂，该杀菌剂可以为二硫氰基甲烷、戊二醛和双烷基二甲基季铵盐的混合物，或者戊二醛、双烷基二甲基季铵盐和次氯酸钠的混合物。
若杀菌剂包括四种试剂，该杀菌剂可以为二硫氰基甲烷、戊二醛、双烷基二甲基季铵盐和次氯酸钠的混合物。
需要说明的一点是，若杀菌剂包括两种试剂、三种试剂或者四种试剂，则杀菌剂中每种试剂的质量可以根据需要进行设置并更改，例如，杀菌剂包括两种试剂，则该两种试剂的质量比为1:1。再如，杀菌剂包括三种试剂，则该三种试剂的质量比为1:1:1，或者2:1:1。
在本申请实施例中，通过添加杀菌剂可以有效消除油田污水中的细菌，增强泡沫洗井液的洗井效果。
油田污水的介绍：在一种可能的实现方式中，油田污水的矿化度不大于10×104mg/L，钙镁离子浓度不大于3000mg/L。
该实现方式中，油田污水具有较高的矿化度，且钙镁离子浓度较高。因此，通过该油田污水配制的泡沫洗井液，不仅可以在高矿化度的油井中保持良好的稳定性，增强洗井效果，还可以充分利用油田污水，避免浪费清水资源，降低洗井成本。
另一方面，本申请实施例提供了一种泡沫洗井液的制备方法，该制备方法包括：
步骤1：按照各组分的质量分数，将纳米片状的改性二硫化钼溶于油田污水中，充分搅拌分散，得到纳米材料溶液。
各组分的质量分数分别为：起泡剂0.1％～0.6％、纳米片状的改性二硫化钼0.005％～0.01％、气水界面增效剂0.05％～0.3％、杀菌剂0.002％～0.5％，余量为油田污水。
本步骤中，可以先将油田污水加入反应容器中，再向搅拌容器中加入纳米片状的改性二硫化钼，然后采用高速搅拌机在转速为5000～8000r/min条件下搅拌5～10min，以使改性二硫化钼充分分散在油田污水中，得到纳米材料溶液。
步骤2：将杀菌剂、起泡剂、气水界面增效剂依次加入纳米材料溶液中，超声波分散，得到泡沫洗井液。
本步骤中，先将杀菌剂加入纳米材料溶液中，再将起泡剂加入纳米材料溶液中，最后将气水界面增效剂加入纳米材料溶液中，然后采用超声波分散10～15min，即可得到泡沫洗井液。
该泡沫洗井液的制备方法简单方便，可以快速制备有效时间长的泡沫洗井液。并且，改性二硫化钼作为泡沫稳定剂，用量极低，且在用量极低的情况下，还可以保证泡沫洗井液具有优良的起泡性和稳定性。另外，该泡沫洗井液中不仅仅改性二硫化钼的用量极低，其他试剂的用量也较低，因此，可大大降低泡沫洗井液的制备成本，进而降低洗井成本。
以下将通过具体实施例对本申请的技术方案进行详细介绍。
其中，油田污水为HB油田联合站回注水，主要来源为地层采出的原油污水，联合站收集后经油水分离、絮凝沉降、过滤等简单工艺处理后得到。该油田污水的水质分析表可以参见表1。
表1油田污水水质分析表
表1中矿化度以及各离子单位为mg/L。
实施例1
将0.005g的改性MoS2置于99.295g的Q一站油田污水中充分分散，利用高速搅拌机在6000r/min条件下搅拌10min，得到纳米材料溶液。
然后将0.1g戊二醛、0.2g十四烷基羟丙基磺基甜菜碱、0.1g椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和0.1g氟碳表面活性剂，0.3g羟甲基纤维素钠加入上述纳米材料溶液中充分溶解，最后将其置于超声波分散器中分散10min，即可得到泡沫洗井液。
实施例2
将0.005g的改性MoS2置于99.495g的Q一站油田污水中充分分散，利用高速搅拌机在8000r/min条件下搅拌8min，得到纳米材料溶液。
然后将0.05g双烷基二甲基季铵盐、0.15g十六烷基羟丙基磺基甜菜碱，0.15g十六烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，0.1g柠檬酸钠和0.1g丙二酸钠加入上述纳米材料溶液中充分溶解，最后将其置于超声波分散器中分散10min，即可得到泡沫洗井液。
实施例3
将0.005g的改性MoS2置于99.395g的N北站油田污水中充分分散，利用高速搅拌机在8000r/min条件下搅拌8min，得到纳米材料溶液。
然后将0.3g次氯酸钠、0.15g十六烷基羟丙基磺基甜菜碱，0.15g十六烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，0.3g羟甲基纤维素钠加入上述纳米材料溶液中充分溶解，最后将其置于超声波分散器中分散10min，即可得到泡沫洗井液。
实施例4
将0.005g的改性MoS2纳米材料置于99.395g的N北站油田污水中充分分散，利用高速搅拌机在8000r/min条件下搅拌8min，得到纳米材料溶液。
然后将0.3g二硫氰基甲烷、0.2g十四烷基羟丙基磺基甜菜碱、0.1g椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和0.1g氟碳表面活性剂FC-3B，0.1g柠檬酸钠和0.1g丙二酸钠加入上述纳米材料溶液中充分溶解，最后将其置于超声波分散器中分散10min，即可得到泡沫洗井液。
应用实施例1
该应用实施例对实施例1～4制备的泡沫洗井液的泡沫体积以及析液半衰期进行评价。
(1)利用高速搅拌机在5000r/min条件下将100mL实施例1制备的泡沫洗井液搅拌1min，得到的泡沫体积为760mL，60℃下该泡沫的析液半衰期为242min。
(2)利用高速搅拌机在5000r/min条件下将100mL实施例1制备的泡沫洗井液搅拌1min，得到的泡沫体积为800mL，60℃下该泡沫的析液半衰期为268min。
(3)利用高速搅拌机在5000r/min条件下将100mL实施例1制备的泡沫洗井液搅拌1min，得到的泡沫体积为650mL，60℃下该泡沫的析液半衰期为272min。
(4)利用高速搅拌机在5000r/min条件下将100mL实施例1制备的泡沫洗井液搅拌1min，得到的泡沫体积为820mL，60℃下该泡沫的析液半衰期为275min。
由上述结果可知，本申请实施例制备的100mL泡沫洗井液起泡体积高达820mL，且泡沫析液的半衰期延长至280min，至少提高100％。其中，析液半衰期是指从100mL泡沫洗井液中析出50mL液体所需的时间。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本申请的技术方案，并不用以限制本申请。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种泡沫洗井液，其特征在于，所述泡沫洗井液包括以下质量分数的各组分：
起泡剂0.1%~0.6%、纳米片状的改性二硫化钼0.005%、气水界面增效剂0.05%~0.3%、杀菌剂0.002%~0.5%，余量为油田污水；
其中，所述改性二硫化钼为将烷基胺链接枝于二硫化钼纳米片表面得到的；
所述起泡剂包括十二~十八烷基羟丙基磺基甜菜碱和十二~十六烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠，所述十二~十八烷基羟丙基磺基甜菜碱和所述十二~十六烷基脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠的质量比为1:1；或者所述起泡剂包括十二~十八烷基羟丙基磺基甜菜碱、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和氟碳表面活性剂，所述十二~十八烷基羟丙基磺基甜菜碱、所述椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和所述氟碳表面活性剂的质量比为2:1:1；
所述杀菌剂包括二硫氰基甲烷、戊二醛、双烷基二甲基季铵盐或者次氯酸钠；
所述气水界面增效剂包括羟甲基纤维素钠；或者所述气水界面增效剂包括柠檬酸钠和丙二酸钠，所述柠檬酸钠和所述丙二酸钠的质量比为1:1。
2.根据权利要求1所述的泡沫洗井液，其特征在于，所述烷基胺链的结构式为：-CnH2n-NH2；
其中，n为整数。
3.根据权利要求2所述的泡沫洗井液，其特征在于，所述烷基胺链包括丁胺链、辛胺链和十二烷胺链中的至少一种。
4.一种权利要求1~3任一项所述的泡沫洗井液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
按照各组分的质量分数，将纳米片状的改性二硫化钼溶于油田污水中，充分搅拌分散，得到纳米材料溶液；
将杀菌剂、起泡剂、气水界面增效剂依次加入所述纳米材料溶液中，超声波分散，得到所述泡沫洗井液。
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