CN104893701A - 一种抗凝析油和矿化度的泡沫排水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明在分析天然气井积液的组成和物理化学条件的基础上，基于阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂之间的协同效应，通过阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的复配，并辅以稳泡剂和两性离子表面活性剂修饰，制备得到一种携液能力强、能够满足井筒积液中含有较多的凝析油和具有较高的碱土金属离子浓度的天然气井的排水采气的泡排剂。本发明适用于天然气井的排水采气，特别是具有高凝析油含量和高碱土金属离子浓度的天然气井的排水采气。

Description

一种抗凝析油和矿化度的泡沫排水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及到油气田开发领域中的天然气井的排水采气的化学助剂，特别是一种在地层凝析油含量高、矿化度大且其中钙镁离子含量高、有大量甲醇存在的情况下排水采气用的泡沫排水剂。

背景技术

用于天然气井的泡沫排水剂（以下简称泡排剂）是一类以表面活性剂为主，并辅以其他化学助剂复配的、用于天然气井排水采气的化学助剂。泡排剂排水采气的原理是利用了表面活性剂的发泡性能，并借助气井天然气的搅拌作用，将气井的积液（包括水、凝析油、抑制天然气水合物形成而添加的甲醇和其他在地层天然存在的或人为加注的化学物质）发泡并形成连续上升的、比较稳定的泡沫柱，从天然气井内携带出井内积液和一些固体颗粒，减少天然气井的积液高度，降低天然气采出的背压，从而实现天然气的举升。根据需要实现的目的而形成的配方，泡排剂可以同时实现起泡、携液、分散、减阻、洗涤，甚至排砂、阻垢、缓蚀等多种功能。泡排剂最基本的功能是排水采气，这要求泡排剂在地层（井下）物理化学条件下能够有较高的携液能力，这要求泡排剂需符合以下要求。

（1）泡排剂需满足地层温度的要求。天然气井的深度从几百米到数千米不等，由于地层温度梯度的存在，这就要求泡排剂在地层温度的条件下具有良好的起泡、稳泡和泡沫携液能力。对于一般的表面活性剂而言，在40-60℃具有较好的泡沫稳定性，温度升高会导致液体和泡沫的粘度下降，从而泡沫稳定性下降。因此，复配的泡排剂应该能够满足井下使用温度的要求。

（2）泡排剂需满足在气井矿化度条件下使用的要求。矿化度上升意味着溶液离子强度的增加，这会对表面活性剂的使用带来一些影响。特别当溶液含有较多的碱土金属离子时（如钙镁离子），这些碱土金属离子会和阴离子表面活性剂（如十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、油酸钠）会生成沉淀，从而降低甚至恶化泡排剂的起泡稳泡、泡沫携液能力。所以，针对井筒积液中含有较多碱土金属离子的天然气井，所用的泡排剂应当具有较好的抗矿化度和碱土金属离子的能力。

（3）泡排剂需满足抗凝析油的能力。天然气井的凝析油是客观存在的，不同的天然气井的凝析油的含量可能不同。然而，凝析油是一种消泡剂，其存在会降低泡排剂的起泡稳泡、泡沫携液能力。所以，泡排剂应当具有良好的抗凝析油能力。

（4）泡排剂的泡沫稳定能力。泡排剂只有具有较好的泡沫稳定性（稳泡能力），才能将井筒积液通过泡沫柱携带至地面。另一方面，到达地面的泡沫在加注消泡剂或改变条件的情况下，泡沫要容易破灭。只有这样，生产才能持续进行并回收泡沫中夹带的凝析油。所以，泡沫的稳定性要好，但不能太强。

国内的泡排剂最早在四川气田使用，目前在全国各大气田推广。中国专利 CN 101492599A公开了一种泡沫排水剂及其制备方法。该发明通过三乙烯四胺、油酸、冰乙酸、马来酸酐、丙烯酸、柠檬酸、咪唑啉等的复配得到一种具有泡沫排水、缓蚀和防垢功能的泡沫排水剂。中国专利 CN 102212348A公开了一种抗盐、抗甲醇泡排剂。该泡排剂使用了椰油酰胺丙级甜菜碱、氧化胺、alpha-烯基磺酸盐、三乙醇胺、氟碳表面活性剂等复配。制备得到的泡排剂解决了在高矿化度和注甲醇气井的排水采气问题。

发明内容

本发明在分析天然气井积液的组成和物理化学条件的基础上，基于不同类型的表面活性剂之间的协同效应，研发出一种携液能力强、能够满足苛刻条件下的，特别是井筒积液中含有较多的凝析油和具有较高的碱土金属离子浓度的天然气井的排水采气的泡排剂。

本发明的技术方案如下：

一种抗凝析油和矿化度的泡沫排水剂及其制备方法，主要步骤是：分别取一定量的稳泡剂和水，加热至30-50℃，搅拌、溶解，再依次加入指定量的阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂和余下的水，继续恒温搅拌，溶解得红棕色均一的溶液。

上述泡排剂中阴离子表面活性剂的质量百分含量为10-30%。

上述泡排剂中非离子表面活性剂的质量百分含量为0.5-10%。

上述泡排剂中两性离子表面活性剂的质量百分含量为3-20%。

上述泡排剂中稳泡剂的质量百分含量为0.01-2%。

上述泡排剂的余量为水。

具体实施方案

用以下的实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

泡排剂的制备

本实施例泡沫排水剂中各原料组分的用量如下：

AES：18%；皂甙：2%；甜菜碱：6%；聚丙烯酰胺（分子量：1000万）：0.04%；余量为水。

本实施例泡沫排水剂通过以下步骤合成：

（1）将水总量的50%加入反应釜，加热至40℃，再加入聚丙烯酰胺，搅拌0.5~1小时，然后加入余下的50%水，搅拌至均匀；

（2）将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、甜菜碱、皂甙加入反应釜，充分搅拌1~2小时；得到适用于天然气开采的泡沫排水剂（AZT-P）。

所制得的泡排剂的各项性质见表2。 

实施例2

泡排剂的性能测试

实验室配制矿化度为60g/L的矿化水：分别称取10g的无水氯化钙（CaCl2），50g氯化钠（NaCl）于烧杯中，用蒸馏水溶解稀释至总体积为1L。总矿化度为60g/L（所用试剂均为化学纯）。

移取4mL成品配制成1000mL试液，测定其携液量：

（1）5%油（体积分数）：携液量为103mL；

（2）30%油+20%甲醇（体积分数）：携液总量为98mL（其中水与甲醇为58 mL）。 

参比例1

移取4mL的工业成品配制成1000mL试液（其矿化度为60g/L，含有10g的无水氯化钙（CaCl2）和50g氯化钠（NaCl）），测定其携液量：

（1）5%油（体积分数）：携液量为22mL；

（2）30%油+20%甲醇（体积分数）：携液总量为0mL。

 

表1：AZT-P与工业成品的实验对比数据

表2：AZT-P的性能数据

Claims (5)

1.一种抗凝析油和矿化度的泡沫排水剂及其制备方法，主要步骤是：分别取一定量的稳泡剂和水，加热至30-50℃，搅拌、溶解，再依次加入指定量的阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂和余量的水，继续恒温、搅拌，溶解得红棕色均一的溶液。

2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，阴离子表面活性剂是十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、油酸钠中的一种或组合，其质量百分含量为10-30%。

3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，两性离子的表面活性剂是甜菜碱型两性离子表面活性剂，质量百分含量为3-20%。

4.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，非离子表面活性剂是皂甙，其质量百分含量为0.5-10%。

5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，稳泡剂是羧甲基纤维素钠、可溶性淀粉和聚丙烯酰胺中的一种，其质量百分含量为0.01-2%。