CN104893699B - 一种纳米稳泡剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种纳米稳泡剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种纳米稳泡剂及其制备方法与应用。该纳米稳泡剂的制备方法包括：取1‑3g直径为10‑130nm的球状二氧化硅置于反应容器中，向所述反应容器中加入20‑50mL无水乙醇，搅拌至二氧化硅分散后加热至90‑130℃，得到第一产物；向上述第一产物中一次性加入2‑10mL硅烷偶联剂，再向其中滴加5‑10mL氨水，回流，得到第二产物；对上述第二产物进行离心分离得到第三产物，将所述第三产物用无水乙醇洗涤，干燥，得到纳米稳泡剂。本发明提供的纳米稳泡剂能够使普通液相泡排剂在高温、高矿化度条件下具有优良的起泡性和稳泡性。

Description

一种纳米稳泡剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种纳米稳泡剂及其制备方法与应用，属于石油天然气开采领域。
背景技术
深层气井普遍具有气层温度较高(100-160℃)、矿化度高(100000-250000ppm)的特点。开发初期气井普遍见水，多数气井没有无水采气期或无水采气期较短。气井见水后井口压力、产气量迅速下降，由于携液能力下降造成井底积液，将导致气井减产甚至停喷。随着开发时间的延长，气井出水将严重影响气井的正常生产和气田的开发效果。针对这一现状，必须及时开展排水釆气技术，解决深层气井排液问题。泡沫排水采气工艺以其投资小、施工方便等原因成为排水采气工艺的首选。泡沫排水采气工艺的原理是向携液能力不足的生产井内注入起泡剂，使之与井底积液在气流的搅动下混合并产生大量低密度的泡沫，降低井筒内流体密度，减少液体滑脱损失，提高气井的携液能力。因此泡排剂的性能成为泡沫排水采气工艺的关键因素。
目前，国内现有的泡排剂一般适用于90℃以下的地层，随着温度的升高，其起泡能力和稳定性大大降低，部分泡排剂在高于120℃时甚至不起泡；此外，这些泡排剂在矿化度大于100000ppm时，其起泡性以及稳定性也会严重下降，从而阻碍了泡沫排水采气在深层高温、高矿化度气井中的应用。泡沫是一种不稳定体系，目前对于提高泡沫稳定性的方式主要有两种：一种是通过对表面活性剂之间进行复配，或者将表面活性剂进行简单的改性再复配，利用了表面活性剂之间的协同作用；另一种是通过加入一些聚合物增加体系黏度来降低泡沫的排液速率从而达到稳定泡沫的效果。然而，对表面活性剂进行复配使用效果欠佳，将其改性再复配而成的泡排剂使用效果尚可，但其价格昂贵；加入的聚合物则会在高温下会热降解，所残留的有机物残渣在一定程度上会造成地层伤害。综上所述，这些增强泡沫稳定性的方式都存在一些不足。
因此，提供一种能够增强泡沫稳定性的稳泡剂成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种纳米稳泡剂及其制备方法，该纳米稳泡剂能够增加普通液相泡排剂在高温、高矿化度条件下具有优良的起泡性与稳泡性。
为达到上述目的，本发明提供了一种纳米稳泡剂的制备方法，其包括以下步骤：
a、取1-3g直径为10-130nm的球状二氧化硅置于反应容器中，向所述反应容器中加入20-50mL无水乙醇，搅拌至二氧化硅分散后加热至90-130℃，得到第一产物；
b、向上述第一产物中一次性加入2-10mL硅烷偶联剂，再向其中滴加5-10mL氨水，回流，得到第二产物；
c、对上述第二产物进行离心分离得到第三产物，将所述第三产物用无水乙醇洗涤，干燥，得到纳米稳泡剂。
在上述方法中，优选地，在步骤b中，所述硅烷偶联剂包括三甲基氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、三乙氧基甲基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、乙二胺丙基三乙氧基硅烷中的任一种。
在上述方法中，优选地，在步骤b中，所述滴加的速度为0.1-0.4mL/min，所述氨水的质量浓度为25-28％。
在上述方法中，优选地，在步骤b中，所述回流温度为90-130℃，回流时间为1-4h。
在上述方法中，优选地，在步骤c中，所述洗涤次数为3-5次。
在上述方法中，优选地，在步骤c中，所述干燥温度为40-80℃，干燥时间为1-5h。
本发明还提供了一种纳米稳泡剂，其是由上述方法制备的，当所述纳米稳泡剂置于液体中时，其与气相和液相形成的气-液-固三相接触角为40-85°。
由于本发明提供的纳米稳泡剂具有合适的直径和气-液-固三相接触角，因此在普通液相泡排剂中能够吸附于气-液界面形成固态的粒子化膜，从而阻止由于表面活性剂形成的液态膜的流动性带来的气泡的聚并和歧化。
本发明还提供了上述纳米稳泡剂在天然气井泡沫排水采气中的应用，应用时将纳米稳泡剂与液相泡排剂进行复配，其中：所述纳米稳泡剂与液相泡排剂的质量比为1-10％；优选地，以质量百分比计，所述泡排剂的组成包括20-40％月桂酰胺丙基羟磺酸甜菜碱，15-30％α-烯基磺酸钠，余量为水，各组分百分比之和为100％；
在上述应用中，优选地，天然气井内矿化水的温度为80-160℃，矿化度为100000-250000ppm。
本发明提供的纳米稳泡剂具有如下有益效果：
(1)在温度范围为80-160℃、矿化度小于250000ppm下，该纳米稳泡剂能使普通液相泡排剂具有较高的初始起泡体积V0与泡沫半衰期t1/2，在增加普通液相泡排剂起泡性的同时还能够大大增强其稳泡性；
(2)该纳米稳泡剂能解决普通液相起泡剂在温度和矿化度升高时，泡沫性能骤降的问题，能够提高深层高温、高矿化度气井泡沫排水施工效率；
(3)由于纳米粒子的不可逆吸附以及低毒性等优点，使得纳米粒子稳定的泡沫具有更好的稳定性和环境可接受性等特点，进而引起越来越多的关注，势必有广阔的应用前景。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种纳米稳泡剂的制备方法，其包括以下步骤：
取2g直径为40nm的球状二氧化硅于三口瓶中，再向其中加入50mL无水乙醇，搅拌分散，并加热至120℃。向上述二氧化硅混合体系中一次性加入4mL乙烯基三氯硅烷，再向其中以0.2mL/min的速度滴加7mL氨水(质量浓度为25-28％)，回流2h。将所得产物离心并用无水乙醇洗涤3次，于60℃干燥3h，得到纳米稳泡剂。
该纳米稳泡剂置于液体中时，与气相和液相形成的气-液-固三相接触角为55°。
实施例2
本实施例提供了一种纳米稳泡剂的制备方法，其包括以下步骤：
取2.5g直径为80nm的球状二氧化硅于三口瓶中，再向其中加入50mL无水乙醇，搅拌分散，并加热至130℃。向上述二氧化硅混合体系中一次性加入6mL氨丙基三乙氧基硅烷，再向其中以0.3mL/min的速度滴加7.5mL氨水(质量浓度为25-28％)，回流2.5h。将所得产物离心并用无水乙醇洗涤4次，于60℃干燥3h，得到纳米稳泡剂。
该纳米稳泡剂置于液体中时，与气相和液相形成的气-液-固三相接触角为80°。
实施例3
本实施例提供了一种纳米稳泡剂与液相泡排剂的复配方法，其包括以下步骤：
将3g由实施例1制备得到的纳米稳泡剂加入到100g泡排剂(该泡排剂由两性离子表面活性剂与阴离子表面活性剂复配得到)中，低速搅拌20min，即得到纳米稳泡剂增强的泡排剂；其中，以质量百分比计，泡排剂的组成包括30％月桂酰胺丙基羟磺酸甜菜碱，15％α-烯基磺酸钠，余量为水，各组分百分比之和为100％。
在不同温度及矿化度条件下，采用高温高压泡沫评价仪(该高温高压泡沫评价仪为专利号ZL201120400940.1的实用新型专利所记载的高温高压泡沫评价仪，公告号CN202228059U)分别测试实施例3提供的添加了纳米稳泡剂的泡排剂与未添加纳米稳泡剂的泡排剂(以质量百分比计，该泡排剂的组成包括30％月桂酰胺丙基羟磺酸甜菜碱，15％α-烯基磺酸钠，余量为水，各组分百分比之和为100％)的初始起泡体积V0和泡沫半衰期t1/2。
上述评价仪可模拟测试地层压强20MPa和温度200℃条件下的泡沫流体性能，具体方法为：在一定温度下，通过回压阀注入200mL的泡排剂溶液，再通入一定压强(1MPa)的气体从而使泡排剂溶液内部产生大量泡沫，然后通过记录泡沫的初始起泡体积V0来反映泡排剂的起泡性以及泡沫衰减到一半高度的时间t1/2来反映其稳泡性。测试结果如表1所示。
表1测试结果
测试用的矿化水均为根据现场天然气井产出的水进行分析后，采用NaCl、CaCl2、MgCl2、KCl、Na2SO4、NaHCO3进行配制；将上述两种泡排剂(实施例3提供的添加了纳米稳泡剂的泡排剂与未添加纳米稳泡剂的泡排剂)分别溶于模拟地层水后得到液相泡排剂溶液，在进行起泡性和稳泡性性能测试时，所用两种液相泡排剂溶液的体积均为200mL，质量浓度均为0.5％(按表面活性剂的浓度计)。
从表1可以看出，本发明提供的纳米稳泡剂能够显著提高普通液相泡排剂的耐高温、高矿化度的能力，在温度为100-160℃，矿化度为100000-250000ppm的条件下，均有较高的初始起泡体积V0与泡沫半衰期t1/2，具有优良的起泡能力与稳泡能力。

Claims (10)

1.一种纳米稳泡剂的制备方法，其包括以下步骤：
a、取1-3g直径为10-130nm的球状二氧化硅置于反应容器中，向所述反应容器中加入20-50mL无水乙醇，搅拌至二氧化硅分散后加热至90-130℃，得到第一产物；
b、向上述第一产物中一次性加入2-10mL硅烷偶联剂，再向其中滴加5-10mL氨水，回流，得到第二产物；
c、对上述第二产物进行离心分离得到第三产物，将所述第三产物用无水乙醇洗涤，干燥，得到纳米稳泡剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：在步骤b中，所述硅烷偶联剂包括三甲基氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、三乙氧基甲基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、乙二胺丙基三乙氧基硅烷中的任一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其中：在步骤b中，所述滴加的速度为0.1-0.4mL/min，所述氨水的质量浓度为25-28％。
4.根据权利要求1所述的方法，其中：在步骤b中，所述回流温度为90-130℃，回流时间为1-4h。
5.根据权利要求1所述的方法，其中：在步骤c中，所述洗涤次数为3-5次。
6.根据权利要求1所述的方法，其中：在步骤c中，所述干燥温度为40-80℃，干燥时间为1-5h。
7.一种纳米稳泡剂，其是由权利要求1-6任一项所述的方法制备的。
8.根据权利要求7所述的纳米稳泡剂，其中：当所述纳米稳泡剂置于液体中时，其与气相和液相形成的气-液-固三相接触角为40-85°。
9.权利要求7或8所述的纳米稳泡剂在天然气井泡沫排水采气中的应用，应用时将纳米稳泡剂与液相泡排剂进行复配，其中：所述纳米稳泡剂与液相泡排剂的质量比为1-10％；
优选地，以质量百分比计，所述泡排剂的组成包括20-40％月桂酰胺丙基羟磺酸甜菜碱，15-30％α-烯基磺酸钠，余量为水，各组分百分比之和为100％。
10.根据权利要求9所述的应用，其中：所述天然气井内矿化水的温度为80-160℃，矿化度为100000-250000ppm。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105315982A (zh) * 2015-11-12 2016-02-10 中国石油大学(华东) 一种二元复合驱后三相强化泡沫驱油体系
CN109681176B (zh) * 2017-10-18 2021-08-03 中国石油化工股份有限公司 采用耐油泡排剂组合物排液采气的方法
CN109679632B (zh) * 2017-10-18 2021-03-30 中国石油化工股份有限公司 采用泡沫排水剂组合物排液采气的方法
CN108165250B (zh) * 2017-12-20 2020-11-06 中国石油天然气股份有限公司 一种纳米泡沫酸及其制备方法和使用方法
CN111088006A (zh) * 2018-10-23 2020-05-01 中国石油化工股份有限公司 采用抗盐耐油泡排剂组合物排气采液的方法
CN110746137B (zh) * 2019-11-18 2023-01-20 盛秀群 一种发泡水泥添加剂及其制备方法
CN111171798A (zh) * 2020-02-14 2020-05-19 东北石油大学 一种表面阳离子化二氧化硅纳米颗粒
CN111484837A (zh) * 2020-04-14 2020-08-04 中国石油大学(北京) 颗粒稳泡剂及其制备方法和泡沫钻井液及其应用
CN112175600B (zh) * 2020-08-31 2022-07-01 西南石油大学 一种新型泡沫稳定剂及其制备方法
CN112048290B (zh) * 2020-10-21 2023-02-28 陕西延长石油（集团）有限责任公司 一种用于低渗油气田高矿化度地层水的酸性纳米起泡剂及其制备方法和应用
CN113652215B (zh) * 2021-08-05 2023-04-14 宁波锋成先进能源材料研究院有限公司 一种纳米活性材料及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101880478A (zh) * 2010-06-17 2010-11-10 华南理工大学 一种粒径可控的疏水性纳米二氧化硅的制备方法
CN102746841A (zh) * 2012-06-29 2012-10-24 中国石油大学(华东) 一种油气田用添加纳米颗粒的复合泡沫体系及其制备方法
CN104087270A (zh) * 2014-07-17 2014-10-08 中国石油大学(华东) 一种抗盐耐温起泡剂
CN104152132A (zh) * 2014-06-06 2014-11-19 上海大学 改性纳米二氧化硅稳泡剂及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101880478A (zh) * 2010-06-17 2010-11-10 华南理工大学 一种粒径可控的疏水性纳米二氧化硅的制备方法
CN102746841A (zh) * 2012-06-29 2012-10-24 中国石油大学(华东) 一种油气田用添加纳米颗粒的复合泡沫体系及其制备方法
CN104152132A (zh) * 2014-06-06 2014-11-19 上海大学 改性纳米二氧化硅稳泡剂及其制备方法
CN104087270A (zh) * 2014-07-17 2014-10-08 中国石油大学(华东) 一种抗盐耐温起泡剂

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