CN104087270B - 一种抗盐耐温起泡剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抗盐耐温起泡剂，是由长链α‑烯烃磺酸钠、甜菜碱型表面活性剂与亲水联接剂按摩尔比为1∶1∶(0.01～0.24)的比例混合而成，其中，长链α‑烯烃磺酸钠为C14‑16α‑烯烃磺酸钠、C14‑18α‑烯烃磺酸钠、C16‑18α‑烯烃磺酸钠或C20‑24α‑烯烃磺酸钠；甜菜碱型表面活性剂为椰油酰胺丙基甜菜碱或十六烷基甜菜碱或它们的混合物；亲水联接剂为十六烷基葡萄糖苷或十八烷基葡萄糖苷或它们的混合物，该起泡剂，适用于矿化度低于25×104mg/L和温度高达120℃油藏条件下的泡沫驱起泡剂或泡沫封堵剂或泡沫钻井液起泡剂或排水采气用的泡排剂。

Description

一种抗盐耐温起泡剂
技术领域
本发明涉及一种油田化学用剂，特别是适用于抗盐耐温的起泡剂。
背景技术
泡沫属于多相分散体系，是一种密度低、粘滞性较好、有压缩性的非牛顿流体。泡沫体系在油田应用非常广泛，如泡沫钻井、泡沫驱油、泡沫排水采气、泡沫调剖堵水、泡沫压裂、泡沫酸酸化、泡沫冲砂洗井、泡沫压井、泡沫水泥固井等。泡沫是由水、起泡剂和气体等组成。所用的起泡剂有磺酸盐型阴离子表面活性剂、甜菜碱型两性表面活性剂、非离子型表面活性剂和非离子-阴离子型表面活性剂等。磺酸盐型阴离子表面活性剂包括石油磺酸盐、烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、重烷基苯磺酸盐和烯烃磺酸盐。甜菜碱型两性表面活性剂包括十二烷基甜菜碱、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十六烷基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱等。非离子型表面活性剂有脂肪醇聚氧乙烯醚(如AEO-7或AEO-9)和烷基酚聚氧乙烯醚(如OP-10或OP-15)等。非离子-阴离子型表面活性剂有脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)、烷基酚均质聚氧乙烯醚乙酸钠盐(APEC)和对-烷基-苄基均质聚氧乙烯醚丙烷磺酸钠盐等。
上述报道的起泡剂当配制水的矿化度达到5×104mg/L或以上时，起泡剂的溶解性能变差、起泡与稳泡能力明显减弱，甚至不能起泡。为了提高起泡剂的耐盐能力，一般采用起泡剂复配技术，如陈亮等报道的由十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和OP-10构成的抗温耐盐耐油高效起泡剂，但该起泡剂在矿化度为10×104mg/L(NaCl:CaCl2＝40:1)时，起泡性能明显下降。闫建荣等报道的由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐和烷基糖苷(APG)构成的复配体系，其起泡能力随着矿化度升高迅速下降，当矿化度为5×104mg/L时，起泡能力降至蒸馏水时的一半；当矿化度超过5×104mg/L后，盐析非常明显。樊泽霞报道的抗温耐盐起泡剂在矿化度为10×104mg/L时，泡沫不稳定。王成文等报道的新型抗高温耐盐起泡剂AGS，当矿化度为5×104mg/L时AGS的起泡能力下降一半左右。郭东红等报道的表面活性剂驱油体系由脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐和渣油磺酸盐组成，耐盐仅达3.5×104mg/L。李立勇等研制的耐温耐盐起泡剂由脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐和重烷基苯磺酸组成，耐盐可达8×104mg/L。郭平等报道的一种适用于高温高矿化度井化排采气的起泡剂由十二烷基二甲胺氧化物和十二烷基磺酸钠和助剂(聚乙二醇)组成，耐盐可达10×104mg/L。廖久明等研制的抗温耐盐耐油泡排剂由ABS、SDS、OP-10、吐温-80、尼纳尔和助剂(聚乙烯醇、EDTA、三乙醇胺、十二醇)等组成，耐盐可达13.2×104mg/L。
上述文献报道的起泡剂适合于矿化度低于10×104mg/L的水质。而对于矿化度为15×104mg/L或以上的水质，以及高温(一般高于90℃)的条件，目前所报道的起泡剂在该矿化度的水中基本不溶，发生表面活性剂盐析，不具备起泡能力。因此，有必要研究开发适用于更高矿化度和温度条件的起泡剂。
发明内容
本发明的目的是要提供一种抗盐耐温起泡剂，能适用于水质矿化度为10×104mg/L～25×104mg/L和温度达到120℃的环境条件，以克服目前常用起泡剂或耐温耐盐起泡剂在高矿化度下盐析或起泡性能差等缺点。
本发明所要提供的抗盐耐温起泡剂是由长链α-烯烃磺酸钠、甜菜碱型表面活性剂与亲水联接剂按摩尔比为1∶1∶(0.01～0.24)的比例混合而成；其中，
所述的长链α-烯烃磺酸钠为C14-16α-烯烃磺酸钠、C14-18α-烯烃磺酸钠、C16-18α-烯烃磺酸钠或C20-24α-烯烃磺酸钠；
所述的甜菜碱型表面活性剂为椰油酰胺丙基甜菜碱或十六烷基甜菜碱或它们的混合物；
所述的亲水联接剂为十六烷基葡萄糖苷或十八烷基葡萄糖苷或它们的混合物。
本发明的有益效果是：(1)以长链α-烯烃磺酸钠、甜菜碱型表面活性剂和亲水联接剂为原料可构筑抗盐耐温起泡剂；(2)构筑的抗盐耐温起泡剂可适用于矿化度小于25×104mg/L的水质和温度达120℃的条件；(3)抗盐耐温起泡剂可用矿化度低于25×104mg/L的盐水来配制，可形成稳定性良好的泡沫，可满足120℃以下油藏条件的泡沫驱、泡沫封堵、泡沫钻井或排水采气用的泡排剂。
具体实施方式
下面将结合实施例来详叙本发明。
实施例1：
1.SMF-1的制备
利用C14-16α-烯烃磺酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱和十六烷基葡萄糖苷构筑一种适用于抗盐耐温的起泡剂。选用C14-16 α-烯烃磺酸钠的有效浓度为48％，椰油酰胺丙基甜菜碱的有效浓度为60％和十六烷基葡萄糖苷的有效浓度为90％，按照摩尔比为1∶1∶0.02的比例，称取5.69g C14-16 α-烯烃磺酸钠、8.00g椰油酰胺丙基甜菜碱和0.12g十六烷基葡萄糖苷，依次加入盛有60mL蒸馏水的三口烧瓶中，在60℃的温度下，强烈搅拌2.5小时，然后在真空条件下脱水，得到抗盐耐温的起泡剂(SMF-1)。
2.SMF-1的耐盐性能考察
按照API标准配制10×104mg/L、15×104mg/L、20×104mg/L和25×104mg/L的盐水(盐水中NaCl和CaCl2的质量比为4∶1)。在室温与90℃下，在不同矿化度盐水的溶解性能见表1，SMF-1耐盐可达25×104mg/L。
表1 室温下和90℃下SMF-1的耐盐性能
3.室温下SMF-1的起泡能力与稳泡性能考察
用25×104mg/L矿化度水配制10mL0.25％SMF-1，倒入100mL量筒内，然后均匀充入气体，泡沫量可达100mL。密封上述量筒，在室温下泡沫放置5天后的泡沫保存率为100％，7天后的泡沫保存率大于80％。
4.90℃下SMF-1的起泡能力与稳泡性能考察
用15×104mg/L和20×104mg/L矿化度水分别配制10mL0.25％SMF-1，取2mL倒入20mL耐温玻璃瓶中，置于90℃的烘箱中，然后均匀充入气体，两溶液中泡沫量均达20mL。密封有泡沫的玻璃瓶，测量不同时间下的泡沫高度，计算所得的泡沫保存率见表2。
表2 SMF-1的稳泡性能
实施例2：
1.SMF-2的制备
利用C14-16α-烯烃磺酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱和十六烷基葡萄糖苷构筑一种适用于抗盐耐温的起泡剂。选用C14-16 α-烯烃磺酸钠的有效浓度为48％，椰油酰胺丙基甜菜碱的有效浓度为60％和十六烷基葡萄糖苷的有效浓度为90％。按照摩尔比为1∶1∶0.24的比例，称取5.69g C14-16 α-烯烃磺酸钠、8.00g椰油酰胺丙基甜菜碱和1.44g十六烷基葡萄糖苷，依次加入盛有60mL蒸馏水的三口烧瓶中，在70℃的温度下，强烈搅拌2.5小时，然后在真空条件下脱水，得到抗盐耐温的超分子起泡剂(SMF-2)。
2.SMF-2的耐盐性能考察
按照API标准配制10×104mg/L、15×104mg/L、20×104mg/L和25×104mg/L的盐水(盐水中NaCl和CaCl2的质量比为4∶1)。在室温与90℃下，SMF-2在不同矿化度盐水的溶解性能见表3。
表3 SMF-2的耐盐性能
3.室温下SMF-2的起泡性能考察
用25×104mg/L矿化度水配制10mL0.25％SMF-2溶液，倒入100mL量筒内，然后均匀充入气体形成微小的泡沫，密封量筒开口，放置6天后的泡沫保存率100％，8天后的泡沫保存率约85％。
4.高温高盐下SMF-2的起泡性能与稳泡性能考察
用20×104mg/L矿化度水配制10mL SMF-2溶液，取2mL倒入20mL耐温玻璃瓶中，置于90℃的烘箱中，然后均匀充入气体，泡沫量可达20mL。密封有泡沫的玻璃瓶，测量不同时间下的泡沫高度，计算所得的泡沫保存率见表4。
表4 SMF-2的稳泡性能
时间，h 泡沫保存率，％
0.5 100
1.5 83
2.0 68
4.0 58
5.0 54
7.0 45
8.5 6
12.5 0
实施例3：
1.SMF-3的制备
利用C14-16α-烯烃磺酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱、十六烷基甜菜碱和十八烷基葡萄糖苷构筑一种抗盐耐温的起泡剂。选用C14-16 α-烯烃磺酸钠的有效浓度为48％，椰油酰胺丙基甜菜碱的有效浓度为60％，十六烷基甜菜碱的有效浓度为68％和十八烷基葡萄糖苷的有效浓度为86％。按照摩尔比为1∶0.5∶0.5∶0.02的比例，称取5.69g C14-16α-烯烃磺酸钠、4.00g椰油酰胺丙基甜菜碱、4.96g十六烷基甜菜碱和0.13g十八烷基葡萄糖苷，依次加入盛有60mL蒸馏水的三口烧瓶中，在70℃的温度下，强烈搅拌2.5小时，然后在真空条件下脱水，得到抗盐耐温起泡剂(SMF-3)。
2.室温下SMF-3的起泡性能考察
用15×104mg/L和25×104mg/矿化度水分别配制10mL0.25％SMF-3，倒入100mL量筒内，然后均匀充入气体，两种溶液中泡沫量均可达100mL。密封上述量筒，考察室温下泡沫的稳定性能。前者溶液形成的泡沫放置5天后的泡沫保存率100％，7天后的泡沫保存率大于90％；后者溶液形成的泡沫放置5天后的泡沫保存率100％，7天后的泡沫保存率大于84％。
3.高温高盐下SMF-3的起泡能力与稳泡性能考察
用20×104mg/L矿化度水配制10mL1.0％SMF-3溶液，取2mL倒入20mL耐温玻璃瓶中，置于90℃的烘箱中，然后均匀充入气体，泡沫量达20mL。密封有泡沫的玻璃瓶，测量不同时间下的泡沫高度，计算所得的泡沫保存率见表5。
表5 SMF-3的稳泡性能
时间，h 泡沫保存率，％
0.5 100
1.5 76
2.0 59
4.0 54
5.0 33
7.0 18
9.0 3
12.0 0
实施例4：
1.SMF-4的制备
利用C16-18α-烯烃磺酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱、十六烷基葡萄糖苷与十八烷基葡萄糖苷构筑一种抗盐耐温的起泡剂。选用C16-18 α-烯烃磺酸钠的有效浓度为42％，椰油酰胺丙基甜菜碱的有效浓度为60％，十六烷基葡萄糖苷的有效浓度为90％和十八烷基葡萄糖苷的有效浓度为86％。按照1∶1∶0.01∶0.01的比例，称取5.31g C16-18α-烯烃磺酸钠、5.71g椰油酰胺丙基甜菜碱、0.043g十六烷基葡萄糖苷和0.048g十八烷基葡萄糖苷，依次加入盛有60mL蒸馏水的三口烧瓶中，在50℃的温度下，强烈搅拌3小时，然后在真空条件下脱水，得到抗盐耐温起泡剂(SMF-4)。
2.室温下SMF-4的起泡性能考察
用15×104mg/L和25×104mg/L矿化度水分别配制10mL0.25％SMF-4，倒入100mL量筒内，然后均匀充入气体，两种溶液中泡沫量均可达100mL。密封上述量筒，考察室温下泡沫的稳定性能。前者溶液形成的泡沫放置5天后的泡沫保存率100％，7天后的泡沫保存率大于90％；后者溶液形成的泡沫放置5天后的泡沫保存率100％，7天后的泡沫保存率大于86％。
3.高温高盐下SMF-4的起泡能力与稳泡性能考察
用20×104mg/L矿化度水配制10mL1.0％SMF-4溶液，取2mL倒入20mL耐温玻璃瓶中，置于90℃的烘箱中，然后均匀充入气体，泡沫量可达20mL。密封有泡沫的玻璃瓶，将其置于120℃的烘箱中测量不同时间下的泡沫高度，计算所得的泡沫保存率见表6。
表6 SMF-4的稳泡性能
时间，h 泡沫保存率，％
0.5 100
2.0 76
4.0 65
5.0 46
7.0 29
9.0 12
10.0 8
12.0 4
14.0 0
实施例5：
1.SMF-5的制备
利用C16-18α-烯烃磺酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱、十六烷基甜菜碱和十八烷基葡萄糖苷构筑一种抗盐耐温的起泡剂。选用C16-18 α-烯烃磺酸钠的有效浓度为78％，椰油酰胺丙基甜菜碱的有效浓度为60％，十六烷基甜菜碱的有效浓度为68％和十八烷基葡萄糖苷的有效浓度为86％。按照1∶0.5∶0.5∶0.02的比例，称取5.31g C16-18α-烯烃磺酸钠、2.85g椰油酰胺丙基甜菜碱、2.41g十六烷基甜菜碱和0.096g十八烷基葡萄糖苷，依次加入盛有60mL蒸馏水的三口烧瓶中，在60℃的温度下，强烈搅拌3小时，然后在真空条件下脱水，得到抗盐耐温起泡剂(SMF-5)。
2.高温高盐下SMF-5的起泡能力与稳泡性能考察
用20×104mg/L矿化度水配制10mL1.0％SMF-5溶液，取2mL倒入20mL耐温玻璃瓶中，置于90℃的烘箱中，然后均匀充入气体，泡沫量可达20mL。密封有泡沫的玻璃瓶，将其置于120℃的烘箱中，测量不同时间下的泡沫高度，计算所得的泡沫保存率见表7。
表7 SMF-5的稳泡性能
时间，h 泡沫保存率，％
0.5 100
1.5 88
2.0 80
4.0 68
5.0 47
7.0 30
9.0 14
10.0 11
12.0 5
14.0 0
实施例6：
1.SMF-6的制备
利用C20-24α-烯烃磺酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱、十六烷基甜菜碱和十八烷基葡萄糖苷构筑一种抗盐耐温的起泡剂。选用C20-24 α-烯烃磺酸钠的有效浓度为80％，椰油酰胺丙基甜菜碱的有效浓度为60％，十六烷基甜菜碱的有效浓度为68％和十八烷基葡萄糖苷的有效浓度为86％。按照1∶0.5∶0.5∶0.02的比例，称取6.48g C20-24α-烯烃磺酸钠、2.85g椰油酰胺丙基甜菜碱、2.41g十六烷基甜菜碱和0.096g十八烷基葡萄糖苷，依次加入盛有60mL蒸馏水的三口烧瓶中，在60℃的温度下，强烈搅拌3小时，然后在真空条件下脱水，得到抗盐耐温起泡剂(SMF-6)。
2.室温下SMF-6的起泡性能考察
用15×104mg/L和25×104mg/L矿化度水分别配制10mL0.25％SMF-6，倒入100mL量筒内，然后均匀充入气体，两种溶液中泡沫量均可达100mL。密封上述量筒，考察室温下泡沫的稳定性能。两种溶液形成的泡沫放置7天后的泡沫保存率100％，9天后的泡沫保存率大于90％；后者溶液形成的泡沫放置6天后的泡沫保存率100％，8天后的泡沫保存率大于86％。
3.高温高盐下SMF-6的起泡能力与稳泡性能考察
用20×104mg/L矿化度水配制10mL1.0％SMF-6溶液，取2mL倒入20mL耐温玻璃瓶中，置于90℃的烘箱中，然后均匀充入气体，泡沫量可达20mL。密封有泡沫的玻璃瓶，将其置于120℃的烘箱中，测量不同时间下的泡沫高度，计算所得的泡沫保存率见表8。
表8 SMF-6的稳泡性能
时间，h 泡沫保存率，％
0.5 100
1.5 96
2.0 90
4.0 88
5.0 57
7.0 42
9.0 24
10.0 21
12.0 9
14.0 6
16.0 0

Claims (1)

1.一种抗盐耐温起泡剂，其特征在于：由长链α-烯烃磺酸钠、甜菜碱型表面活性剂与亲水联接剂按摩尔比为1∶1∶(0.01～0.24)的比例混合而成；
所述的长链α-烯烃磺酸钠为C14-16α-烯烃磺酸钠、C14-18α-烯烃磺酸钠、C16-18α-烯烃磺酸钠或C20-24α-烯烃磺酸钠；
所述的甜菜碱型表面活性剂为椰油酰胺丙基甜菜碱或十六烷基甜菜碱或它们的混合物；
所述的亲水联接剂为十六烷基葡萄糖苷或十八烷基葡萄糖苷或它们的混合物。
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