CN117925214B - 一种抗高凝析油防冻型泡排剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗高凝析油防冻型泡排剂及其制备方法和应用，属于泡排剂制备技术领域。本发明的抗高凝析油防冻型泡排剂所用原料以质量百分比计包括：椰油酰基二乙醇胺15‑30%、月桂酰胺丙基氧化胺20‑30%、防冻剂30‑50%和氟碳表面活性剂0.5‑1%，其余为水。本发明制得的抗凝析油泡排剂的最大表面张力为27.88mN/m，在凝析油含量为20‑50%的范围内，抗凝析油泡排剂的携液率最高可达84%，可抗凝析油高达50%，抗矿化度高达2×105mg/L，发泡性能稳定，泡沫携液量大，与地层流体不发生化学反应、配伍性良好；并且在‑30℃的温度下不凝固结冰，有利于现场气井的规模化应用。
Description
技术领域
本发明属于泡排剂制备技术领域，具体涉及一种抗高凝析油防冻型泡排剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着气田开发逐渐进入中后期地层气藏不断下降及储层非均质性，天然气流动速度降低，烃类凝析油或地层水滞留在井底，使得井筒因携液能力差导致井筒内积液严重，导致天然气产量降低甚至水淹停产。泡排工艺是最常见的排采工艺之一，广泛应用于气井排水采气，能有效利用气体搅动产生泡沫，将井筒积液携带到地面，从而保障气井正常生产，因此泡排工艺在改善井底积液、提高气井产能、延长气井开采周期方面效果显著。
我国大部分气井是油、气、水共生的，井中积液具有一定矿化度，积液中还含有凝析油，井底温度一般在90℃以上。目前泡排剂种类不少，但大多是单一性能泡排剂为主，在工作性能上存在欠缺，气田开发中后期，随着各种特殊情况的出现，要求泡排剂能够一剂多能，在高矿化度、高凝析油含量条件下也能有良好的泡沫性能。另外，在严寒冬季使用泡排剂时存在泡排剂结冰或凝固的问题，严重时将导致泡排剂无法在冬季使用，从而严重影响油田、气田生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种抗高凝析油防冻型泡排剂及其制备方法和应用，以解决现有泡排剂功能单一、抗凝析油能力不够高和容易在低温时结冰或凝固的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种抗高凝析油防冻型泡排剂，所用原料以质量百分比计包括：椰油酰基二乙醇胺15-30%、月桂酰胺丙基氧化胺20-30%、防冻剂30-50%和氟碳表面活性剂0.5-1%，其余为水；防冻剂为乙二醇和/或丙三醇。
乙二醇和丙三醇为防冻组分，能够使泡排剂在低温下也能保持良好的流动性。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步，所用原料以质量百分比计包括：椰油酰基二乙醇胺15%、月桂酰胺丙基氧化胺20%、防冻剂50%和氟碳表面活性剂1%，其余为水。
进一步，所用原料以质量百分比计包括：椰油酰基二乙醇胺30%、月桂酰胺丙基氧化胺30%、防冻剂30%和氟碳表面活性剂0.5%，其余为水。
进一步，所用原料以质量百分比计包括：椰油酰基二乙醇胺25%、月桂酰胺丙基氧化胺25%、防冻剂45%和氟碳表面活性剂0.8%，其余为水。
进一步，氟碳表面活性剂为阳离子氟碳表面活性剂。
进一步，阳离子氟碳表面活性剂为INTECHEM-03氟碳表面活性剂或INTECHEM-08氟碳表面活性剂。
氟碳表面活性剂为助泡组分，氟碳表面活性剂会在液气界面处定向聚集，排列成氟碳链分子膜，由于液气界面处能量更低，氟碳表面活性剂能够稳定存在于泡沫表面，降低表面张力。
本发明还公开了一种抗高凝析油防冻型泡排剂的制备方法，包括以下步骤：先按比例称取原料，将椰油酰基二乙醇胺、月桂酰胺丙基氧化胺和氟碳表面活性剂混合均匀，随后加入防冻剂和水，最后在40-50°C下搅拌0.5-1h，制得抗高凝析油防冻型泡排剂。
本发明还公开了抗高凝析油防冻型泡排剂在天然气井排水采气中的应用。
本发明的有益效果为：本发明制得的抗凝析油泡排剂的最大表面张力为27.88mN/m，在凝析油含量为20-50%的范围内，抗凝析油泡排剂的携液率最高可达84%，可抗凝析油高达50%，抗矿化度高达2×105mg/L，发泡性能稳定，泡沫携液量大，与地层流体不发生化学反应、配伍性良好；并且在-30℃的温度下不凝固结冰，能够满足极端环境下产水气井的高效、持续、稳定和均衡开发，有利于现场气井的规模化应用。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1
一种抗高凝析油防冻型泡排剂，所用原料以质量百分比计包括：椰油酰基二乙醇胺15%、月桂酰胺丙基氧化胺20%、乙二醇25%、丙三醇25%和INTECHEM-08（FC-8）氟碳表面活性剂1%，其余为水。
上述抗高凝析油防冻型泡排剂的制备方法，包括以下步骤：先按比例称取原料，将椰油酰基二乙醇胺、月桂酰胺丙基氧化胺和FC-8氟碳表面活性剂混合均匀，随后加入乙二醇、丙三醇和水，最后在40°C下搅拌1h，制得抗高凝析油防冻型泡排剂。
实施例2
一种抗高凝析油防冻型泡排剂，所用原料以质量百分比计包括：椰油酰基二乙醇胺30%、月桂酰胺丙基氧化胺30%、丙三醇30%和INTECHEM-08（FC-8）氟碳表面活性剂0.5%，其余为水。
上述抗高凝析油防冻型泡排剂的制备方法，包括以下步骤：先按比例称取原料，将椰油酰基二乙醇胺、月桂酰胺丙基氧化胺和FC-8氟碳表面活性剂混合均匀，随后加入丙三醇和水，最后在50°C下搅拌0.5h，制得抗高凝析油防冻型泡排剂。
实施例3
一种抗高凝析油防冻型泡排剂，所用原料以质量百分比计包括：椰油酰基二乙醇胺25%、月桂酰胺丙基氧化胺25%、乙二醇15%、丙三醇30%和INTECHEM-03（FC-3）氟碳表面活性剂0.8%，其余为水。
上述抗高凝析油防冻型泡排剂的制备方法，包括以下步骤：先按比例称取原料，将椰油酰基二乙醇胺、月桂酰胺丙基氧化胺和FC-3氟碳表面活性剂混合均匀，随后加入乙二醇、丙三醇和水，最后在45°C下搅拌0.7h，制得抗高凝析油防冻型泡排剂。
实施例4
一种抗高凝析油防冻型泡排剂，所用原料以质量百分比计包括：椰油酰基二乙醇胺25%、月桂酰胺丙基氧化胺25%、乙二醇10%、丙三醇20%和INTECHEM-03（FC-3）氟碳表面活性剂0.8%，其余为水。其余实施条件与实施例3相同。
实施例5
一种抗高凝析油防冻型泡排剂，所用原料以质量百分比计包括：椰油酰基二乙醇胺25%、月桂酰胺丙基氧化胺25%、乙二醇20%、丙三醇30%和INTECHEM-03（FC-3）氟碳表面活性剂0.8%，其余为水。其余实施条件与实施例3相同。
对比例1
将原料INTECHEM-03（FC-3）氟碳表面活性剂替换为INTECHEM-01（FC-1）氟碳表面活性剂，其余实施条件与实施例3相同。
对比例2
将原料INTECHEM-03（FC-3）氟碳表面活性剂省略，其余实施条件与实施例3相同。
实验例
以下实验例中所用泡排剂为实施例和对比例制得的抗高凝析油防冻型泡排剂。
1、实验所用试剂
（1）模拟矿化水：分别称量149g氯化钠、28g氯化钙和23g氯化镁倒入烧杯中，用800mL蒸馏水搅拌至完全溶解，将溶解后的溶液转入1000mL容量瓶中，定容，制得浓度为2×105mg/L的模拟矿化水。
（2）泡排剂溶液A：分别将3g泡排剂溶于500mL模拟矿化水中，随后转入1000mL容量瓶，定容，制得浓度为0.3wt%的泡排剂溶液，用于配伍性和表面张力的测定。
（3）泡排剂溶液B：将模拟矿化水和凝析油以5-8∶2-5的体积比混合，随后加入经过-30℃低温冷冻24h或90℃恒温16h处理的泡排剂，制得浓度为1wt%的泡排剂溶液B，用于测试起泡力和携液率。
2、理化指标测试
（1）原液凝点
将50mL泡排剂原液倒入清洁干燥烧杯中，并用保鲜膜密封，放置在-30℃低温冷冻箱中24h得到冷冻后的泡排剂，冷冻结束后泡排剂未失去流动性。
（2）配伍性
量取100mL浓度为0.3wt%的泡排剂溶液，置于65℃下水浴加热4小时，未观察到有颜色变化或沉淀生成。
（3）表面张力测定
按照标准《SY/T 5370-2018 表面及界面张力测定方法》采用平板法对泡排剂溶液A进行表面张力测定，结果如表1所示。
表1 抗高凝析油防冻型泡排剂的表面张力数据
泡沫性能取决于泡排剂在相应条件下表面张力的大小，表面张力越低，气液体系越容易分散。由表1可知本发明制得的抗凝析油泡排剂的最大表面张力为27.88mN/m。
3、泡沫性能测试
将抗高凝析油防冻型泡排剂装入老化罐，并将老化罐放入恒温干燥箱中，干燥箱温度设置为90℃，热处理16h后得到热处理后的泡排剂。
分别将50mL抗高凝析油防冻型泡排剂倒入清洁干燥烧杯中，并用保鲜膜密封，放置在-30℃低温冷冻箱中24h得到冷冻后的泡排剂。
3.1 起泡力
起泡力通常用泡沫高度指标来评价，通过泡沫高度可以掌握泡沫的发泡程度以及稳定性程度。实验选取罗氏-迈尔斯（Ross-Miles）法，测定泡排剂的起泡以及稳泡性能。根据标准《GB/T 13173-2008表面活性剂洗涤剂试验方法》11.4.3的规定，测定泡排剂溶液在65℃下0min和5min时的泡沫高度。
实验过程包括以下步骤：
（1）用超级恒温水浴预热罗氏泡高仪至65℃。
（2）用处理后的泡排剂原液、凝析油和矿化度在2×105mg/L的模拟矿化水配制所需的实验样液，将实验样液加热到65℃。
（3）用水润洗罗氏泡高仪管内壁，然后关闭底部阀门，加入实验样液到罗氏泡沫仪底部标准刻度处（50mL），用200mL移液管吸取实验样液置于罗氏泡沫仪上端中心位置，对准底部基液液面，垂直放下实验液样，然后记下罗氏泡沫仪管内泡沫上升的初始最大高度值H0（mm）和5min后泡沫高度值H5（mm）。
测试冷冻后和热处理后泡排剂的起泡力，测试数据如表2所示。
表2 泡排剂的罗氏泡沫高度数据
结果分析：当泡排剂的处理方式相同时，随着溶液中凝析油的浓度增加，泡排剂的5min泡沫高度呈上升趋势；当溶液成分浓度相同时，经低温冷冻和热处理的泡排剂，其起泡力效果相差不大。说明本发明制得的泡排剂发泡性能好，稳泡效果好，在低温和高温条件下发泡性能基本不受影响。
3.2 携液能力
携液率的测定属于气流法，气流法是泡排剂溶液在气流搅拌下，检验泡沫的带水能力，带水体积越多，携液能力越强，说明泡沫的稳定性越好。
实验过程包括以下步骤：
（1）用超级恒温水浴预热携液仪至65℃。
（2）用处理后的泡排剂原液、凝析油和矿化度在2×105mg/L的模拟矿化水配制所需的实验样液，将实验样液加热到65℃。
（3）用水润洗携液仪内壁，连接好底部分散头，打开气泵，气体流量控制在8-10L/min，将出气管连接分散头使气体通入携液仪，将已预热好的250mL实验液样倒入携液仪中，立即连接好弯头，同时计时，用集液器收集带出的液体，携液计时15min或直到无泡沫带出为止，用量筒测量带出液体的体积，即为该实验样液的携液量。携液率=（携液量/实验样液总体积）×100%。
测试冷冻后和热处理后泡排剂的携液能力，实验样液总体积均为250mL，测试数据如表3所示。
表3 泡排剂的携液性能数据
结果分析：由表3可知，在凝析油含量为20-50%的范围内，抗凝析油泡排剂的携液率最高可达84%，可抗凝析油高达50%，抗矿化度高达2×105mg/L，泡沫携液量大。当泡排剂的处理方式相同时，随着溶液中凝析油的浓度增加，泡排剂的携液率增加；当溶液成分浓度相同时，热处理后泡排剂的携液率总体属于增加趋势。说明本发明制得的泡排剂具有良好的抗盐和抗油性能，在低温和高温情况下亦具有良好的泡沫携水能力，如果在井底中加入本发明制得的抗凝析油泡排剂可高效排出井中积液，提高排水采气效率，尽快恢复气井正常生产。
Claims (6)
1.一种抗高凝析油防冻型泡排剂，其特征在于，所用原料以质量百分比计包括：椰油酰基二乙醇胺15-30%、月桂酰胺丙基氧化胺20-30%、防冻剂30-50%和氟碳表面活性剂0.5-1%，其余为水；所述防冻剂为乙二醇和/或丙三醇；所述氟碳表面活性剂为INTECHEM-03氟碳表面活性剂或INTECHEM-08氟碳表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的抗高凝析油防冻型泡排剂，其特征在于，所用原料以质量百分比计包括：椰油酰基二乙醇胺15%、月桂酰胺丙基氧化胺20%、防冻剂50%和氟碳表面活性剂1%，其余为水。
3.根据权利要求1所述的抗高凝析油防冻型泡排剂，其特征在于，所用原料以质量百分比计包括：椰油酰基二乙醇胺30%、月桂酰胺丙基氧化胺30%、防冻剂30%和氟碳表面活性剂0.5%，其余为水。
4.根据权利要求1所述的抗高凝析油防冻型泡排剂，其特征在于，所用原料以质量百分比计包括：椰油酰基二乙醇胺25%、月桂酰胺丙基氧化胺25%、防冻剂45%和氟碳表面活性剂0.8%，其余为水。
5.权利要求1-4任一项所述的抗高凝析油防冻型泡排剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先按比例称取原料，将椰油酰基二乙醇胺、月桂酰胺丙基氧化胺和氟碳表面活性剂混合均匀，随后加入防冻剂和水，最后在40-50°C下搅拌0.5-1h，制得所述抗高凝析油防冻型泡排剂。
6.权利要求1-4任一项所述的抗高凝析油防冻型泡排剂在天然气井排水采气中的应用。
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