CN116042203A - 适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田化学技术领域，具体涉及适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系及其制备方法和应用，该温敏泡排剂体系，以质量份计，包括以下重量份组分：起泡剂50~75份，温敏材料1~3份，杀菌剂2~5份，水500~800份；其中，所述温敏材料为温敏凝胶；本发明兼具耐温、耐盐、耐油、杀菌性能，在井底高温下具备高起泡、高稳泡，在井口低温下低起泡、低稳泡的泡排剂体系，既能满足现场对泡排剂的要求，又能减轻地面设备的消泡难度，减少消泡剂的用量。

Description

适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及油田化学技术领域，具体涉及一种适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系及其制备方法和应用。

背景技术

气井井底积液主要来源于滞留在地层中的压裂液，还来源于压窜、边底水入侵等，具有高矿化度、高温度、高细菌含量等特点。针对气井井底积液的问题，现场常采用泡沫排水采气工艺，该工艺具备设备简单、施工容易、见效快、成本低、不影响气井正常生产等优点。

泡沫排水采气工艺的成本主要集中在药剂成本上，一是泡排剂的费用，二是消泡剂的费用。目前，市面上大多数泡排剂存在耐温、耐盐、耐油性能差的问题，性能较好的药剂制备难度大，且普遍费用较高。随着气田开发的进行，高温、高盐、含凝析油等苛刻条件下的气藏，急需更经济有效的泡排剂体系。

因此开发一种低成本，兼具耐温、耐盐、耐油、杀菌性能，在井底高温下具备高起泡、高稳泡，在井口低温下低起泡、低稳泡的适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系及其制备方法和应用，既能满足现场对泡排剂的要求，又能减轻地面设备的消泡难度，减少消泡剂的用量，进而有利于气田开发和泡沫排水采气工艺的大规模推广。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系及其制备方法和应用，利用现有低成本药剂和井底与井口的天然温度梯度，提供一种适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系，该体系在压裂返排液中具有良好的起泡和稳泡性能，同时具有在井底高温下高起泡、高稳泡，在井口低温下低起泡、低稳泡的特性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系，以质量份计，包括以下重量份组分：起泡剂50~75份，温敏材料1~3份，杀菌剂2~5份，水500~800份；

其中，所述温敏材料为温敏凝胶。

进一步地，所述温敏凝胶为甲基类纤维素醚聚合物；该甲基类纤维素醚聚合物是具有如下式（1）结构单元的共聚合物：

式（1）；

式（1）中，n为2~10000。甲基类纤维素醚聚合物的聚合度n随温度而变化。

在本方案的一种具体实施方式中，所述起泡剂包括磺酸盐阴离子表面活性剂A，磺酸盐阴离子表面活性剂B，以及一种氧化胺两性离子表面活性剂；

且所述磺酸盐阴离子表面活性剂A、磺酸盐阴离子表面活性剂B、氧化胺两性离子表面活性剂三者的质量比为2:2:1。

在本方案的一种具体实施方式中，所述磺酸盐阴离子表面活性剂A为十二烷基苯磺酸钠，磺酸盐阴离子表面活性剂B为α-烯基磺酸钠。

α-烯基磺酸钠，是一种高起泡、水解稳定性好的阴离子表面活性剂，具有优良的抗硬水能力，低毒、温和、刺激性低、生物降解性好。

在本方案的一种具体实施方式中，所述氧化胺两性离子表面活性剂为十二烷基二甲基氧化铵。

在本方案的一种具体实施方式中，所述杀菌剂为十六烷基三甲基氯化铵。

十六烷基三甲基氯化铵分子式为C₁₉H₄₂ClN，是一种阳离子表面活性剂，其化学稳定性好，耐热、耐光、耐压、耐强酸强碱；具有优良的杀菌性能。

在本方案的一种具体实施方式中，所述水为自来水或气井附近水源井的清水。

另一方面，本方案还提供一种制备方法，用于制备适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系，其步骤为：

S1、按配方比例取各组分；

S2、在常温下，先将温敏材料加入水中，搅拌均匀；

S3、然后向步骤S2制得的溶液中投放起泡剂和杀菌剂，搅拌均匀，即得适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系。

再另一方面，本方案还提供一种适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系在气井排水采气工艺中的应用。

进一步地，在本方案的一种具体实施方式中，所述适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系的加药浓度为5%。

本发明中，选用的起泡剂组成：十二烷基苯磺酸钠，α-烯基磺酸钠，十二烷基二甲基氧化铵；其中十二烷基苯磺酸钠、α-烯基磺酸钠均为耐温耐盐起泡剂，十二烷基苯磺酸钠价格低、但溶解困难且起泡高度低，α-烯基磺酸钠易溶解、起泡高度高，但价格稍高；而十二烷基苯磺酸钠、α-烯基磺酸钠两者按一定比例复配，在α-烯基磺酸钠长链疏水缔合的增溶作用下，能使得十二烷基苯磺酸钠快速溶解，得到经济且起泡高度合适的药剂体系。

本发明中，十二烷基二甲基氧化铵在中性或碱性介质中为非离子型的起泡剂，具有优异的耐油特性，从而在十二烷基苯磺酸钠、α-烯基磺酸钠、十二烷基二甲基氧化铵三种药剂的协同作用下，使起泡剂体系具备了耐温、耐盐、耐油的性能，且体系的起泡性能和经济性均达到预期要求。

本发明中，添加凝胶点为60-70℃的温敏凝胶做为泡排剂体系中的稳定剂，其成分为甲基类纤维素醚聚合物，且其分子链上无与以上四种表面活性剂产生络合作用的基元，在体系中主要起到随温度变化调整体系粘度的作用；将温敏凝胶加入到泡排剂体系中，井下高温时可有效增加体系粘度，增强泡沫的稳定性，井口低温时粘度降低，泡沫稳泡性能下降，从而本发明可有效减轻地面设备的消泡难度，减少消泡剂的用量。

本发明的有益效果是：

（1）本方案选用凝胶点为60-70℃的温敏凝胶作为泡排剂体系中的稳定剂，其可随温度变化调整体系粘度；从而气井井下高温时温敏凝胶可有效增加体系粘度，增强泡沫的稳定性，井口低温时粘度降低，泡沫稳泡性能下降，可有效减轻地面设备的消泡难度，减少消泡剂的用量；

（2）本方案选用的起泡剂组成为十二烷基苯磺酸钠、α-烯基磺酸钠、十二烷基二甲基氧化铵，在该三种药剂协同作用下，使起泡剂体系具备了耐温、耐盐、耐油的性能，体系的起泡性能和经济性均达到预期要求；

（3）本方案选用的兼具杀菌作用的阳离子起泡剂为十六烷基三甲基氯化铵，与十二烷基苯磺酸钠、α-烯基磺酸钠、十二烷基二甲基氧化铵三种起泡剂间具有着良好的协同作用，有效增加了起泡高度。

附图说明

图1是甲基类纤维素醚聚合物的结构式；

图2是泡排剂起泡性能测试图；

图3是泡排剂储能模量测试图；

图4是泡排剂耗能模量测试图；

图5是50℃泡排剂粗化行为观测图；

图6是90℃泡排剂粗化行为观测图；

图7是测试组Z、测试组N的起泡性能测试图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

本方案实施例中，甲基类纤维素醚聚合物的制备包括以下步骤：

A、首先按质量份数称取棉花纤维100份，用3500份40%(质量分数)氢氧化钠溶液在30℃条件下浸渍棉花纤维1h；

B、压榨步骤A所得浸渍后的棉花纤维，压榨比为3.0，然后通过粉碎机将其粉碎熟化4h；

C、将步骤B所得物料投入釜中抽真空，然后依次向釜内加入200份环氧丙烷、900份四氯化碳，随后升温至50℃，并保温反应3h；

D、将步骤C制得的物料在80℃条件下反应2h，然后中和、洗涤，离心脱水后在95℃温度下进行干燥，制得粗产品；

E、将步骤D所得粗产品置于80℃温水中，搅拌使其溶解，再冷却至室温；

F、将步骤E所得胶体溶液加热至胶体脱水收缩温度，使其脱水；最后再经离心、干燥、粉碎得白色粉末，该白色粉末即为温敏凝胶，其纯度为95%，凝胶点在60-70℃。

制备过程中的反应方程式为：

；

其中，n为2~10000。

本发明实施例中采用的起泡剂均为市售产品，产品纯度级别为工业纯。

实施例1：

一种适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系，由以下质量份组分组成：十二烷基苯磺酸钠30份，α-烯基磺酸钠30份：十二烷基二甲基氧化铵15份，温敏凝胶3份，十六烷基三甲基氯化铵5份，水700份。其中温敏凝胶为甲基类纤维素醚聚合物，其结构单元如图1所示。

实施例2：

一种适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系，由以下质量份组分组成：十二烷基苯磺酸钠20份，α-烯基磺酸钠20份：十二烷基二甲基氧化铵10份，温敏凝胶1份，十六烷基三甲基氯化铵2份，水500份。其中温敏凝胶为甲基类纤维素醚聚合物。

制备方法：

按比例取各组分，常温下先将温敏材料加入水中，搅拌均匀后投放起泡剂和杀菌剂，再次搅拌均匀即得适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系。

实施例3：

一种适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系，由以下质量份组分组成：十二烷基苯磺酸钠20份，α-烯基磺酸钠20份：十二烷基二甲基氧化铵10份，温敏凝胶2份，十六烷基三甲基氯化铵2份，水500份。其中温敏凝胶为甲基类纤维素醚聚合物。

制备方法与实施例2相同。

实施例4：

将实施例3配置好的适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系，用未上过泡排措施的气井返排液稀释20倍，得到泡排剂体系溶液。

实施例5：

将实施例4制备得到的泡排剂体系溶液做室内起泡高度和稳泡高度测试实验。实验采用2151型罗氏泡沫仪测试。

本实验例进行X和Y两组测试实验，其中，测试组Y是在50℃条件下进行室内起泡高度和稳泡高度测试，测试组X是在90℃条件下进行的室内起泡高度和稳泡高度测试。

测试结果如图2所示：50℃起始高度为203mm，5min后泡沫高度为72mm，90℃起始高度为335mm，5min后泡沫高度为226mm。

从测试组X、测试组Y两组测试结果对比可看出，本方案在高温（90℃）下能进一步增加体系粘度，增强泡沫的稳定性。

实施例6：

将实施例3配置的泡排剂体系应用到气井泡沫排水采气工艺时，日加药量按气井日产液量*5%计算。

对比例

本对比例采用未添加温敏凝胶的泡排剂体系，进行室内起泡高度和稳泡高度测试。

实验步骤：首先按实施例3的步骤制备一泡排剂体系（与实施例3的区别仅在于该泡排剂体系的配方中未加入温敏凝胶），将该泡排剂体系用未上过泡排措施的气井返排液稀释20倍，制得未加入温敏凝胶的泡排剂体系溶液；然后采用2151型罗氏泡沫仪进行Z和N两组测试实验；

具体的，测试组Z是在90℃条件下对该泡排剂体系溶液进行室内起泡高度和稳泡高度测试，测试组N是在50℃条件下对该泡排剂体系溶液进行室内起泡高度和稳泡高度测试。

测试结果如图7所示：在90℃条件下，未加入温敏凝胶的泡排剂体系溶液的起始高度为355mm，5min后泡沫高度为55mm；在50℃条件下，未加入温敏凝胶的泡排剂体系溶液的起始高度为210mm，5min后泡沫高度为80mm。

因此，从图2、图7的对比可看出：

（1）在90℃条件下，测试组Z从0min到5min其泡沫高度快速下降，且下降速度明显快于测试组X，因此，未加入温敏凝胶的泡排剂体系溶液，其稳泡能力明显低于本实施例3制备的泡排剂体系，说明高温下温敏凝胶的加入可有效提高体系的稳泡性能；

（2）在50℃条件下，测试组N的泡沫下降速度与测试组Y的泡沫下降速度相当，即未加入温敏凝胶的泡排剂体系溶液与已加入温敏凝胶的泡排剂体系溶液的0min、5min高度相当，说明在低温下温敏凝胶起不到稳泡作用。

实验例1

将实施例4制备得到的泡排剂体系溶液按标准做杀菌实验。

实验的空白试样中SRB菌含量为1300个/mL，FB菌含量为12000个/mL，TGB菌含量为6000个/mL，按 0.5%的质量浓度加入实施例3制备的泡排剂体系试样中，SRB菌含量降为0个/mL，FB菌含量降为13个/mL，TGB菌含量降为20个/mL。说明泡排剂体系具有良好的杀菌性能。

实验例2：

将实施例4制备得到的泡排剂体系溶液做室内粘弹性测试实验，做50℃与90℃对比。

本实验采用高温流变仪，剪切应力0.5MPa、振荡频率0.1-10Hz，测试储能模量和耗能模量。

实验结果如图3、图4所示，从图3、图4对比可看出，90℃下的储能模量和耗能模量均高于50℃的，说明90℃下体系的粘弹性比50℃时更强，体系更稳定。

实验例3：

将实施例4制备得到的泡排剂体系溶液做室内泡沫粗化行为观测实验，做50℃与90℃对比。

结果如图5、图6所示，90℃下的泡沫相较于50℃的泡沫，直径更小、更均匀，热力学更稳定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系，其特征在于，以质量份计，包括以下重量份组分：起泡剂50~75份，温敏材料1~3份，杀菌剂2~5份，水500~800份；

其中，所述温敏材料为温敏凝胶。

2.根据权利要求1所述的适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系，其特征在于，所述温敏凝胶为甲基类纤维素醚聚合物；

该甲基类纤维素醚聚合物是具有如下式（1）结构单元的共聚合物：

式（1）；

式（1）中，n为2~10000。

3.根据权利要求2所述的适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系，其特征在于，所述起泡剂包括磺酸盐阴离子表面活性剂A，磺酸盐阴离子表面活性剂B，以及一种氧化胺两性离子表面活性剂；

且所述磺酸盐阴离子表面活性剂A、磺酸盐阴离子表面活性剂B、氧化胺两性离子表面活性剂三者的质量比为2:2:1。

4.根据权利要求3所述的适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系，其特征在于，所述磺酸盐阴离子表面活性剂A为十二烷基苯磺酸钠，磺酸盐阴离子表面活性剂B为α-烯基磺酸钠。

5.根据权利要求3所述的适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系，其特征在于，所述氧化胺两性离子表面活性剂为十二烷基二甲基氧化铵。

6.根据权利要求3所述的适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系，其特征在于，所述杀菌剂为十六烷基三甲基氯化铵。

7.根据权利要求3所述的适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系，其特征在于，所述水为自来水或气井附近水源井的清水。

8.一种制备方法，用于制备权利要求1~7任一项所述的适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系，其特征在于，其步骤为：

S1、按配方比例取各组分；

S2、在常温下，先将温敏材料加入水中，搅拌均匀；

S3、然后向步骤S2制得的溶液中投放起泡剂和杀菌剂，搅拌均匀，即得适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系。

9.一种如权利要求1~7任一项所述的适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系在气井排水采气工艺中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，所述适于高温高盐气藏的温敏泡排剂体系的加药浓度为5%。

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