:本發(fā)明涉及油氣田領(lǐng)域中氣井排水采氣用泡排劑,尤其涉及一種抗嚴(yán)寒耐高溫泡排劑及制備方法。
背景技術(shù)
0、
背景技術(shù):
1、泡沫排水是氣田采用的主要采氣技術(shù)之一。大慶油田冬季在0℃以下時長近6個月,最低氣溫-35℃,氣井井口采用自動加注裝置進(jìn)行泡排劑加注,該裝置無加熱、保溫功能,工作溫度與環(huán)境溫度相同。此外,氣井深度較深,井底最高溫度150℃;因此,大慶油田冬季使用的泡排劑,必須滿足以下2個條件:其一是在低溫-35℃環(huán)境均勻,不凍,流動性好;其二是在150℃高溫下泡沫性能優(yōu)良。
2、目前國內(nèi)外現(xiàn)有抗凍泡排劑均不能同時滿足這些條件,比如:
3、專利文獻(xiàn)號為cn102660239a的發(fā)明專利文件中公開了一種抗凍泡排劑及其制備工藝。該專利中,以油患子皂甙為起泡劑,乙二醇、丙三醇、聚乙二醇為防凍劑的抗凍泡排劑,耐溫-30℃,但聚乙二醇、乙二醇有低溫增稠效應(yīng),配方流動性降低,在-30℃以下凝固。且油患子皂甙高溫水解,150℃泡沫性能下降約60%,不能滿足深層氣井排水需求。
4、專利文獻(xiàn)號為cn104357037a的發(fā)明專利文件中公開了一種抗凍型起泡劑及制備方法。該專利中,以氧化胺、甜菜堿為起泡劑,聚乙烯吡咯烷酮為穩(wěn)泡劑,氯化鈉、乙二醇為防凍劑,但低溫下,氯化鈉會導(dǎo)致配方體系破壞,出現(xiàn)分層,其中下層是析出的起泡劑,發(fā)生凝固;上層是其他組分,流動性變差。
5、專利文獻(xiàn)號為cn105670591a的發(fā)明專利文件中公開了一種防凍泡沫排水劑及其制備方法與應(yīng)用。該專利中,以脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯鈉鹽為起泡劑,椰油酸二乙醇酰胺為穩(wěn)泡劑,醇、無機(jī)鹽為防凍劑,耐溫-30℃。其中脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯鈉鹽為陰離子表面活性劑,常用作乳化劑、抗靜電劑,150℃老化24h后泡沫性能下降。
6、專利文獻(xiàn)號為ru0002642743c1的發(fā)明專利文件中公開了“一種氣井和含凝析油氣井井底排水發(fā)泡劑組分及制備方法”,該專利中,以“morpen”為起泡劑,乙二醇為防凍劑,除油性能好,最高可耐凝析油80%,抗礦化度30g/l,但“morpen”濁點(diǎn)在100℃左右,150℃溶解度降低,性能嚴(yán)重下降。
7、上述專利存在以下問題:
8、1、抗凍性能不足,流動性降低,低于-30℃凝固。
9、2、低溫下出現(xiàn)分層,起泡劑在下層凝固。
10、3、不耐高溫,150℃泡沫性能下降。
11、綜上所述,現(xiàn)有技術(shù)不能滿足需求,大慶油田冬季泡沫排水工藝停止,井口及管線凍堵導(dǎo)致關(guān)井,每年減產(chǎn)0.8億方以上,造成極大的損失。為了解決高溫氣井的冬季泡沫排水采氣問題,需要一種能夠抗嚴(yán)寒耐高溫的泡排劑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
0、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
1、本發(fā)明目的在于克服背景技術(shù)中存在的現(xiàn)有防凍泡排劑低溫凝固、分層、不耐高溫不能用于冬季深層氣井的問題,而提供一種抗嚴(yán)寒耐高溫泡排劑。該抗嚴(yán)寒耐高溫泡排劑,在-35℃時仍能保持均勻穩(wěn)定,流動性好,在150℃時具有優(yōu)良的泡沫性能和熱穩(wěn)定性。本發(fā)明還提供了一種抗嚴(yán)寒耐高溫泡排劑的制備方法。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明第一方面提供一種抗嚴(yán)寒耐高溫泡排劑,各組分質(zhì)量百分比含量為:穩(wěn)泡劑10~15%,起泡劑5~10%,防凍劑35~39%,助劑1~5%,余量為水。
3、優(yōu)選的,所述穩(wěn)泡劑為4-(十六烷氨基)-4-氧代-2-磺酸基-丁酸二鈉,分子式:c20h37no6na2s;
4、結(jié)構(gòu)式為:
5、
6、優(yōu)選的,所述穩(wěn)泡劑的制備方法,包括以下步驟:
7、a.酰胺化反應(yīng):將順丁烯二酸酐溶于有機(jī)溶劑中,升溫至40-60℃,加入十六胺,恒溫攪拌1~2h,恒溫蒸除有機(jī)溶劑,得到酰胺化產(chǎn)物;
8、b.磺化反應(yīng):將亞硫酸鈉溶液,升溫至80~90℃,加入制備的酰胺化產(chǎn)物,恒溫攪拌3~4h,得到穩(wěn)泡劑;
9、優(yōu)選的,所述步驟a中有機(jī)溶劑為環(huán)己烷;所述步驟a中順丁烯二酸酐與十六胺的摩爾比1:(1.05~1.3);
10、優(yōu)選的,所述順丁烯二酸酐與亞硫酸鈉摩爾比1:(1.05~1.2)。
11、優(yōu)選的,所述步驟a酰胺化反應(yīng)恒溫50℃,攪拌1h;所述步驟b中磺化反應(yīng)恒溫90℃,攪拌3h。
12、優(yōu)選的,所述起泡劑為月桂醇硫酸酯鉀(簡稱pds)、c14-16烯基磺酸鈉(簡稱aos)、月桂基聚氧乙烯醚硫酸銨(簡稱ales)中的至少一種。
13、優(yōu)選的,所述防凍劑為甲醇、乙醇中的一種或兩種的組合。
14、優(yōu)選的,所述助劑為甲基葡糖醇聚醚-20、甲基葡糖苷聚氧丙烯醚、二乙烯三胺五乙酸五鈉中的至少一種。
15、本發(fā)明另一方面提供一種抗嚴(yán)寒耐高溫泡排劑的制備方法,包括以下步驟:
16、s1、按比例分別稱量穩(wěn)泡劑、起泡劑、防凍劑、助劑及水;
17、s2、將稱量好的穩(wěn)泡劑、起泡劑、水加入反應(yīng)器中,加熱至30℃~40℃,恒溫攪拌至完全溶解,得到泡排劑混合液;
18、s3、將防凍劑、助劑加入泡排劑混合液中,攪拌至混合均勻,得到抗嚴(yán)寒耐高溫泡排劑。
19、該抗嚴(yán)寒耐高溫泡排劑的作用機(jī)理為:
20、本發(fā)明抗嚴(yán)寒耐高溫泡排劑中,原料組分由穩(wěn)泡劑、起泡劑、抗凍劑和助劑組成。
21、常用穩(wěn)泡劑高溫性能下降,且醇類防凍劑具有消泡、抑泡作用,因此,本發(fā)明合成了4-(十六烷氨基)-4-氧代-2-磺酸基-丁酸二鈉,該穩(wěn)泡劑對醇不敏感,溶解性好,高溫穩(wěn)定性好,其包含磺基、羧基、酰胺基3個親水基,水化作用強(qiáng),提升溶液表面黏度,增強(qiáng)泡沫的液膜強(qiáng)度,降低排液速度,可大幅提升泡沫穩(wěn)定性,且在酸性、堿性介質(zhì)中性能穩(wěn)定,適應(yīng)地層水ph值5-9的氣井。
22、優(yōu)選的起泡劑為陰離子型,起泡性能強(qiáng),穩(wěn)泡性能弱。4-(十六烷氨基)-4-氧代-2-磺酸基-丁酸二鈉本身起泡性能一般,但與起泡劑混合后產(chǎn)生“1+1>2”的增強(qiáng)效應(yīng),形成均勻致密的泡沫層,豐富細(xì)膩,穩(wěn)定性強(qiáng),攜水性能好,且臨界膠束濃度(cmc)大幅降低,減少20%用量即可達(dá)到原泡沫性能。
23、優(yōu)選防凍劑的作用為:
24、一是降低冰點(diǎn),使配方在-35℃低溫下不凝固;此外,一元醇低溫?zé)o增稠效應(yīng),不會降低配方流動性。
25、二是增加其他成分低溫溶解性,使配方在低溫下依舊均勻、穩(wěn)定,不產(chǎn)生分層、沉淀、絮凝等不良狀況。
26、優(yōu)選助劑的作用為:
27、一是減少水的低溫蒸發(fā),促進(jìn)配方冰點(diǎn)穩(wěn)定。
28、二是消除地層水鈣、鐵離子影響,提升配方穩(wěn)定性。
29、本發(fā)明與上述背景技術(shù)相比較可具有如下有益效果:
30、1、本發(fā)明抗嚴(yán)寒耐高溫泡排劑在-35℃均勻穩(wěn)定,流動性好;150℃泡沫性能優(yōu)良,綜合指標(biāo)領(lǐng)先。
31、2、本發(fā)明抗嚴(yán)寒耐高溫泡排劑不可燃,生物降解性好,環(huán)境污染小。
32、3、本發(fā)明抗嚴(yán)寒耐高溫泡排劑制備方法簡單,包裝、儲存方便。
33、本發(fā)明適用于冬季室外氣溫≥-35℃,地層溫度≤150℃,地層水總礦化度≤40000,地層水ph值6-9的深層氣井,也可用于夏季氣井生產(chǎn)。