CN106433594A - 一种抗冻型泡沫排水剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种抗冻型泡沫排水剂及其制备方法，所述抗冻型是指泡沫排水剂具有抗冻性能或者说耐低温性能，该抗冻性能有利于泡沫排水剂适应中国北部地区的冬季低温环境，避免液态的泡沫排水剂冷冻结冰，从而保证冬季气井泡排施工的正常进行，所述抗冻型泡沫排水剂，其特征在于，包括起泡剂和抗冻剂，所述起泡剂和抗冻剂形成混合液，所述混合液中的起泡剂重量含量60～90％，抗冻剂重量含量10～40％。

Description

一种抗冻型泡沫排水剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及泡沫排水采气技术，特别是一种抗冻型泡沫排水剂及其制备方法，所述抗冻型是指泡沫排水剂具有抗冻性能或者说耐低温性能，该抗冻性能有利于泡沫排水剂适应中国北部地区的冬季低温环境，避免液态的泡沫排水剂冷冻结冰，从而保证冬季气井泡排施工的正常进行。
背景技术
气井在生产过程中常有烃类凝析液或地层水流入井底。若气井产能高、井底气液速度大而井中流体的数量相对较少时，水或烃类凝析液可完全被气流携带至地面。相反，若气井产能低，井筒内流体流速较低，而产液量较大时，水或烃类凝析液将不能完全被携带出井筒，从而滞留在井筒中并逐步在井筒底部聚集，形成液柱。该液柱对气藏造成额外的静水回压，导致气井自喷能量持续下降。如果这种情况持续下去，井筒中聚集的液柱终会将气压死，导致气井停产。这种现象便称之为“气井积液”。排水采气是解决“气井积液”的有效方法，也是水驱气田生产中常见的采气工艺。液态的泡沫排水剂是排水采气工艺广泛使用的常规型泡排剂。但是，本发明人发现，在中国北部地区，由于冬季环境温度较低，最低气温-30℃左右，这使得常规性泡沫排水剂易结冰。气田泡排施工进入冬季后，环境温度逐渐降低，会发生常规泡沫排水剂结冰的现象，从而导致泡排设备无法正常运行，致使泡排施工无法进行。因此有必要研制一种能够在冬季使用，且能适应现场高矿化度、高凝析油条件的泡沫排水剂。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种抗冻型泡沫排水剂及其制备方法，所述抗冻型是指泡沫排水剂具有抗冻性能或者说耐低温性能，该抗冻性能有利于泡沫排水剂适应中国北部地区的冬季低温环境，避免液态的泡沫排水剂冷冻结冰，从而保证冬季气井泡排施工的正常进行。
本发明的技术方案如下：
一种抗冻型泡沫排水剂，其特征在于，包括起泡剂和抗冻剂，所述起泡剂和抗冻剂形成混合液，所述混合液中的起泡剂重量含量60～90％，抗冻剂重量含量10～40％。
所述抗冻剂包括以下原料组分：甲醇，乙二醇，丙三醇，氯化钠，以及氯化镁。
所述抗冻剂中甲醇占8～18重量份，乙二醇4～15重量份，丙三醇2～10重量份，氯化钠0.1～3重量份，以及氯化镁0.1～3重量份。
所述起泡剂包括以下原料组分：甜菜碱类混合物，氧化胺类混合物，季铵盐类物质，非离子类表面活性剂物质，以及水。
所述起泡剂中甜菜碱类混合物占10～30重量份，氧化胺类混合物占10～30重量份，季铵盐类物质占5～10重量份，非离子类表面活性剂物质占0.5～3重量份，以及水占5～20重量份。
所述甜菜碱类混合物包括以下原料组分中的至少两种：十二烷基二甲基甜菜碱，月桂酰胺丙基甜菜碱，椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱，椰油酰胺丙基甜菜碱。
所述甜菜碱类混合物中还包括芥酸酰胺丙基羟磺基甜菜碱。
所述氧化胺类混合物包括以下原料组分：椰油酰胺丙基氧化胺和十二烷基二甲基氧化胺；所述椰油酰胺丙基氧化胺占5～20重量份，所述十二烷基二甲基氧化胺占5～15重量份。
所述季铵盐类物质包括以下原料组分：十六烷基三甲基氯化铵和/或十八烷基三甲基氯化铵；所述十六烷基三甲基氯化铵占1～5重量份，所述十八烷基三甲基氯化铵占1～5重量份。
所述非离子类表面活性剂物质包括以下原料组分：椰油酸甲基单乙醇酰胺或月桂酸二乙醇酰胺或椰子油二乙醇酰胺。
一种抗冻型泡沫排水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，按照如下原料组分及其重量含量备料：包括起泡剂和抗冻剂，所述起泡剂和抗冻剂形成混合液，所述混合液中的起泡剂重量含量60～90％，抗冻剂重量含量10～40％；所述起泡剂中甜菜碱类混合物占10～30重量份，氧化胺类混合物占10～30重量份，季铵盐类物质占5～10重量份，非离子类表面活性剂物质占0.5～3重量份，以及水占5～20重量份；所述抗冻剂中甲醇占8～18重量份，乙二醇4～15重量份，丙三醇2～10重量份，氯化钠0.1～3重量份，以及氯化镁0.1～3重量份；将甜菜碱类混合物和氧化胺类混合物组合成第一组合液，将季铵盐类物质、非离子类表面活性剂物质、抗冻剂和水组合成第二组合乳化液；将第一组合液与第二组合乳化液混合即得抗冻型泡沫排水剂。
本发明的技术效果如下：本发明的一种抗冻型泡沫排水剂不仅具有优良的泡沫排水采气效果，当温度为-30℃时，泡沫排水剂具有良好的流动性能。且产品性能不受低温因素干扰，冷冻前后样品性能保持不变。本发明的制备方法操作简单，制备容易，适用于大规模生产。
本发明具有以下优点：(1)本发明属于抗冻型泡沫排水剂，其具有良好的耐低温性能，-30℃下恒温72小时后，产品依然具有良好的流动性，从而说明产品能满足中国北方冬季低温度条件下的泡排工艺。(2)本发明的气井泡沫排水剂具有良好的起泡能力、稳泡能力、携液能力。(3)本发明是针对冬季低温、高矿化度、高凝析油环境下提供的高效泡沫排水剂产品，其抗冻性能、起泡能力、稳泡能力、携液能力均有良好的表现。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行说明。
本发明是针对冬季低温、高矿化度、高凝析油环境下提供的高效泡沫排水剂产品，其抗冻性能、起泡能力、稳泡能力、携液能力均有良好的表现。其中的抗冻性能要求本发明的抗冻型泡沫排水剂能够在-30℃、72小时贮存之后保持流动状态，以满足北方冬季的运输及储藏要求。一种抗冻型泡沫排水剂，其特征在于，包括起泡剂和抗冻剂，所述起泡剂和抗冻剂形成混合液，所述混合液中的起泡剂重量含量60～90％，抗冻剂重量含量10～40％。所述抗冻剂包括以下原料组分：甲醇，乙二醇，丙三醇，氯化钠，以及氯化镁。所述抗冻剂中甲醇占8～18重量份，乙二醇4～15重量份，丙三醇2～10重量份，氯化钠0.1～3重量份，以及氯化镁0.1～3重量份。
所述起泡剂包括以下原料组分：甜菜碱类混合物，氧化胺类混合物，季铵盐类物质，非离子类表面活性剂物质，以及水。所述起泡剂中甜菜碱类混合物占10～30重量份，氧化胺类混合物占10～30重量份，季铵盐类物质占5～10重量份，非离子类表面活性剂物质占0.5～3重量份，以及水占5～20重量份。所述甜菜碱类混合物包括以下原料组分中的至少两种：十二烷基二甲基甜菜碱，月桂酰胺丙基甜菜碱，椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱，椰油酰胺丙基甜菜碱。所述甜菜碱类混合物中还包括芥酸酰胺丙基羟磺基甜菜碱。所述氧化胺类混合物包括以下原料组分：椰油酰胺丙基氧化胺和十二烷基二甲基氧化胺；所述椰油酰胺丙基氧化胺占5～20重量份，所述十二烷基二甲基氧化胺占5～15重量份。所述季铵盐类物质包括以下原料组分：十六烷基三甲基氯化铵和/或十八烷基三甲基氯化铵；所述十六烷基三甲基氯化铵占1～5重量份，所述十八烷基三甲基氯化铵占1～5重量份。所述非离子类表面活性剂物质包括以下原料组分：椰油酸甲基单乙醇酰胺或月桂酸二乙醇酰胺或椰子油二乙醇酰胺。
一种抗冻型泡沫排水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，按照如下原料组分及其重量含量备料：包括起泡剂和抗冻剂，所述起泡剂和抗冻剂形成混合液，所述混合液中的起泡剂重量含量60～90％，抗冻剂重量含量10～40％；所述起泡剂中甜菜碱类混合物占10～30重量份，氧化胺类混合物占10～30重量份，季铵盐类物质占5～10重量份，非离子类表面活性剂物质占0.5～3重量份，以及水占5～20重量份；所述抗冻剂中甲醇占8～18重量份，乙二醇4～15重量份，丙三醇2～10重量份，氯化钠0.1～3重量份，以及氯化镁0.1～3重量份；将甜菜碱类混合物和氧化胺类混合物组合成第一组合液，将季铵盐类物质、非离子类表面活性剂物质、抗冻剂和水组合成第二组合乳化液；将第一组合液与第二组合乳化液混合即得抗冻型泡沫排水剂。
实施例1：一种抗冻型泡沫排水剂，它由以下质量百分量的原料组成：十二烷基二甲基甜菜碱10％；月桂酰胺丙基甜菜碱20％；椰油酰胺丙基氧化胺15％；十二烷基二甲基氧化胺15％；十六烷基三甲基氯化铵5％；椰油酸甲基单乙醇酰胺2％；甲醇10％；乙二醇11％；丙三醇5％；氯化钠1％，氯化镁1％；水5％；上述一种抗冻型泡沫排水剂的制备方法，包括以下步骤：(a)将所述比例的甜菜碱类，氧化胺类等按照一种或者多种组合搅拌均匀，其质量百分含量为60％。(b)将所述比例的季铵盐，非离子表面活性剂，抗冻剂，水等按照一种或多种组合乳化均匀，其质量百分含量为40％。(c)将(b)乳化均匀的溶液倒入(a)的溶液中，搅拌2～3小时。即得到淡黄色的均匀溶液，将产品命名为K1。
实施例2：一种抗冻型泡沫排水剂，它由以下质量百分量的原料组成：十二烷基二甲基甜菜碱20％；椰油酰胺丙基甜菜碱10％；椰油酰胺丙基氧化胺20％；十二烷基二甲基氧化胺10％；十六烷基三甲基氯化铵5％；椰油酸甲基单乙醇酰胺2％；甲醇15％；乙二醇6％；丙三醇5％；氯化钠1％，氯化镁1％；水5％；上述一种抗冻型泡沫排水剂的制备方法，包括以下步骤：(a)将所述比例的甜菜碱类，氧化胺类等按照一种或者多种组合搅拌均匀，其质量百分含量为60％。(b)将所述比例的季铵盐，非离子表面活性剂，抗冻剂，水等按照一种或多种组合乳化均匀，其质量百分含量为40％。(c)将(b)乳化均匀的溶液倒入(a)的溶液中，搅拌2～3小时。即得到淡黄色的均匀溶液，将产品命名为K2。
实施例3：一种抗冻型泡沫排水剂，它由以下质量百分量的原料组成：十二烷基二甲基甜菜碱10％；椰油酰胺丙基甜菜碱10％；月桂酰胺丙基甜菜碱10％；椰油酰胺丙基氧化胺15％；十二烷基二甲基氧化胺15％；十八烷基三甲基氯化铵2％；十六烷基三甲基氯化铵3％；椰油酸甲基单乙醇酰胺1％；甲醇15％；乙二醇5％；丙三醇2％；氯化钠1％，氯化镁1％；水5％；上述一种抗冻型泡沫排水剂的制备方法，包括以下步骤：(a)将所述比例的甜菜碱类，氧化胺类等按照一种或者多种组合搅拌均匀，其质量百分含量为60％。(b)将所述比例的季铵盐，非离子表面活性剂，抗冻剂，水等按照一种或多种组合乳化均匀，其质量百分含量为40％。(c)将(b)乳化均匀的溶液倒入(a)的溶液中，搅拌2～3小时。即得到淡黄色的均匀溶液，将产品命名为K3。
性能对比测试：a)待测样品：K1，K2，K3；对照组为常规型产品W1、W2。b)测试指标：起泡性能，稳泡性能，携液性能，抗冻性能。
利用罗氏米尔泡沫仪，对药剂的起泡能力、稳泡能力进行实验：用超级恒温水浴预热罗氏泡沫仪并恒温在(60±1)℃，用200mL移液管移取50mL待测样液沿罗氏泡沫仪管壁放下冲洗管壁，待冲洗液流完后关闭罗氏泡沫仪下端阀门，然后移取待测样液50mL沿罗氏泡沫仪管壁放下，在底部形成液面，再用移液管移取200mL待测样液置于罗氏泡沫仪上端中心位置，对准液面垂直放下，待样液放完后立即记下罗氏泡沫仪内泡沫上升的高度，即为该实验样品的起泡能力，3分钟后的泡沫高度为样品的稳泡能力。
利用携液装置对药剂的携液能力进行实验：按照不同浓度配置的起泡液置于60℃的恒温水浴中预热，将预热好的200mL溶液倒入水浴温度60℃的发泡管中，以5L/min的流速向发泡管中通入氮，气流，测量15min后泡沫携出液体(油和水)的体积V，即为该起泡剂的携液量(如携出泡沫不易消泡，可加入1-2滴消泡剂)。携液率＝带出液体体积V/200×100％。
抗冻性能测试，量取试样400mL放入500mL烧杯中，在-30℃贮存72h，观察样品的流动性能。
c)测试结果:如下表1、表2和表3所示。
表1抗冻性能测试结果
名称 -30℃下贮存72h，样品流动性能
W1 结冻，不能流动
W2 结冻，不能流动
K1 未结冻，具有流动性
K2 未结冻，具有流动性
K3 未结冻，具有流动性
表2不同药剂的携液能力
名称 药剂浓度 矿化度 凝析油含量 携液量
W1 0.5％ 100g/L 20％ 120ml
W2 0.5％ 100g/L 20％ 123ml
K1 0.5％ 100g/L 20％ 125ml
K2 0.5％ 100g/L 20％ 124ml
K3 0.5％ 100g/L 20％ 126ml
表3不用药剂的起泡稳泡能力
名称 药剂浓度 矿化度 起泡高度 稳泡高度
W1 0.3％ 100g/L 155mm 130mm
W2 0.3％ 100g/L 160mm 140mm
K1 0.3％ 100g/L 165mm 145mm
K2 0.3％ 100g/L 160mm 135mm
K3 0.3％ 100g/L 165mm 140mm
由表1可知，常规型起泡剂在-30℃、72小时贮存之后会产生结冻现象。本发明研制的抗冻型起泡剂能够在-30℃、72小时贮存之后保持流动状态，从而说明了抗冻型起泡剂能够满足北方冬季的运输及储藏要求。由表2、表3可知，实验条件均模拟北方气井现场条件，从实验结果可以看出，抗冻型起泡剂与常规型起泡剂能满足现场条件要求，且指标要求均能满足现场需要，进而可以看出抗冻型起泡剂既能满足现场条件需求，更能满足北方冬季产品的运输及储藏要求。
在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。

Claims (10)

1.一种抗冻型泡沫排水剂，其特征在于，包括起泡剂和抗冻剂，所述起泡剂和抗冻剂形成混合液，所述混合液中的起泡剂重量含量60～90％，抗冻剂重量含量10～40％。
2.根据权利要求1所述的抗冻型泡沫排水剂，其特征在于，所述抗冻剂包括以下原料组分：甲醇，乙二醇，丙三醇，氯化钠，以及氯化镁。
3.根据权利要求1所述的抗冻型泡沫排水剂，其特征在于，所述抗冻剂中甲醇占8～18重量份，乙二醇4～15重量份，丙三醇2～10重量份，氯化钠0.1～3重量份，以及氯化镁0.1～3重量份。
4.根据权利要求1所述的抗冻型泡沫排水剂，其特征在于，所述起泡剂包括以下原料组分：甜菜碱类混合物，氧化胺类混合物，季铵盐类物质，非离子类表面活性剂物质，以及水。
5.根据权利要求1所述的抗冻型泡沫排水剂，其特征在于，所述起泡剂中甜菜碱类混合物占10～30重量份，氧化胺类混合物占10～30重量份，季铵盐类物质占5～10重量份，非离子类表面活性剂物质占0.5～3重量份，以及水占5～20重量份。
6.根据权利要求5所述的抗冻型泡沫排水剂，其特征在于，所述甜菜碱类混合物包括以下原料组分中的至少两种：十二烷基二甲基甜菜碱，月桂酰胺丙基甜菜碱，椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱，椰油酰胺丙基甜菜碱。
7.根据权利要求5所述的抗冻型泡沫排水剂，其特征在于，所述甜菜碱类混合物中还包括芥酸酰胺丙基羟磺基甜菜碱。
8.根据权利要求5所述的抗冻型泡沫排水剂，其特征在于，所述氧化胺类混合物包括以下原料组分：椰油酰胺丙基氧化胺和十二烷基二甲基氧化胺；所述椰油酰胺丙基氧化胺占5～20重量份，所述十二烷基二甲基氧化胺占5～15重量份。
9.根据权利要求5所述的抗冻型泡沫排水剂，其特征在于，所述季铵盐类物质包括以下原料组分：十六烷基三甲基氯化铵和/或十八烷基三甲基氯化铵；所述十六烷基三甲基氯化铵占1～5重量份，所述十八烷基三甲基氯化铵占1～5重量份；所述非离子类表面活性剂物质包括以下原料组分：椰油酸甲基单乙醇酰胺或月桂酸二乙醇酰胺或椰子油二乙醇酰胺。
10.一种抗冻型泡沫排水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，按照如下原料组分及其重量含量备料：包括起泡剂和抗冻剂，所述起泡剂和抗冻剂形成混合液，所述混合液中的起泡剂重量含量60～90％，抗冻剂重量含量10～40％；所述起泡剂中甜菜碱类混合物占10～30重量份，氧化胺类混合物占10～30重量份，季铵盐类物质占5～10重量份，非离子类表面活性剂物质占0.5～3重量份，以及水占5～20重量份；所述抗冻剂中甲醇占8～18重量份，乙二醇4～15重量份，丙三醇2～10重量份，氯化钠0.1～3重量份，以及氯化镁0.1～3重量份；将甜菜碱类混合物和氧化胺类混合物组合成第一组合液，将季铵盐类物质、非离子类表面活性剂物质、抗冻剂和水组合成第二组合乳化液；将第一组合液与第二组合乳化液混合即得抗冻型泡沫排水剂。
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