一種用于深層氣井排水采氣的泡排劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于深層氣井排水采氣的泡排劑及其制備方法，屬于石油天然氣 開(kāi)采領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在天然氣開(kāi)采中后期，地層能量嚴(yán)重不足，氣井積液越來(lái)越嚴(yán)重，氣體不能將水和 凝析油完全攜帶到地面，增加井底的回壓，造成井壁附近的產(chǎn)層的滲透性變差，造成天然氣 產(chǎn)量急劇下降，甚至被淹死停產(chǎn)。在眾多排水采氣工藝中，泡沫排水采氣工藝以其配套設(shè)備 簡(jiǎn)單、管理施工方便以及投資小等優(yōu)點(diǎn)被廣泛采用。泡沫排水采氣工藝成敗的關(guān)鍵取決于 泡排劑的性能，泡排劑應(yīng)當(dāng)在高溫、高礦化度、高濃度H2S氣體以及含凝析油的地層水中，具 有起泡力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、攜液量大的性能優(yōu)點(diǎn)。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外已有數(shù)十種適用于不同儲(chǔ)層條件的泡排劑，然而，它們一般適用于溫 度為90°C以下、礦化度為lOOOOOppm、無(wú)H2S氣體以及凝析油含量不高的中淺層氣井，隨著 溫度、礦化度、H2S氣體以及凝析油含量的增加，泡排劑的起泡以及穩(wěn)泡能力會(huì)大大降低。 許多泡排劑在溫度大于l〇〇°C、礦化度大于lOOOOOppm、含有H2S氣體以及凝析油含量大于 15%的深層氣井中，其產(chǎn)生的泡沫會(huì)在l-2min內(nèi)完全消失，甚至不產(chǎn)生泡沫，嚴(yán)重制約了 泡沫排水采氣在深層氣井中的應(yīng)用。
[0004] 因此，提供一種針對(duì)深層氣井排水采氣用的耐高溫、高礦化度、高濃度H2S氣體以 及高濃度凝析油的泡排劑成為本領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于深層氣井排水采氣的泡排 劑，該泡排劑在深層高溫、高礦化度、高濃度H2S氣體以及高濃度凝析油條件下具有優(yōu)良的 起泡性、穩(wěn)泡性與攜液性。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種用于深層氣井排水采氣的泡排劑，以重量百 分比計(jì)，該泡排劑的組成包括：
[0007] 兩性離子表面活性劑A:15-35% ;
[0008] 兩性離子表面活性劑B:10-30% ;
[0009] 陰離子表面活性劑：10-20% ;
[0010] 氟碳表面活性劑：〇. 1-2% ;
[0011] 固態(tài)穩(wěn)泡劑：0? 1-0. 5% ;
[0012] 余量為去離子水。
[0013] 在上述泡排劑中，優(yōu)選地，所述兩性離子表面活性劑A包括椰油酰胺丙基甜菜堿， 但不限于此，該兩性表面活性劑的溶解度受電解質(zhì)和溶液pH范圍的影響較小，具有較好的 耐礦化度及H2S氣體的能力。
[0014] 在上述泡排劑中，優(yōu)選地，所述兩性離子表面活性劑B包括月桂酰胺丙基羥磺基 甜菜堿或十二烷基二甲基甜菜堿，但不限于此。
[0015] 采用上述兩性離子表面活性劑A和B，這兩者會(huì)產(chǎn)生特殊協(xié)同相應(yīng)，二者的分子結(jié) 構(gòu)可以形成很好的位置適應(yīng)性，使得泡排劑的起泡性及穩(wěn)泡性大幅度提高，而這種有益效 果絕不是這兩種兩性離子表面活性劑單獨(dú)使用時(shí)效果的簡(jiǎn)單加和。
[0016] 在上述泡排劑中，優(yōu)選地，所述陰離子表面活性劑包括a_烯基磺酸鈉或十二烷 基苯磺酸鈉，但不限于此。
[0017] 在上述泡排劑中，優(yōu)選地，所述氟碳表面活性劑包括由杭州仁杉科技有限公司產(chǎn) 的FCN-18型氟碳表面活性劑，但不限于此，該氟碳表面活性劑能夠顯著降低體系的表面張 力和總表面能，從而增強(qiáng)泡沫的穩(wěn)定性。
[0018] 在上述泡排劑中，優(yōu)選地，所述固態(tài)穩(wěn)泡劑包括硅烷修飾的二氧化硅球；更優(yōu)選 地，所述硅烷修飾的二氧化硅球的直徑為10_60nm，氣-液-固三相接觸角為40-80°，具有 上述直徑大小及疏水程度的二氧化硅球能夠增強(qiáng)泡沫的穩(wěn)定性。
[0019] 本發(fā)明還提供了一種制備上述用于深層氣井排水采氣的泡排劑的方法，其包括以 下步驟：
[0020] 步驟一：將兩性離子表面活性劑A和兩性離子表面活性劑B緩慢加入反應(yīng)容器中， 再加入去離子水，得到第一混合物，將所述第一混合物加熱并攪拌；
[0021] 步驟二：向上述第一混合物中緩慢加入陰離子表面活性劑，攪拌，得到第二混合 物；
[0022] 步驟三：將上述第二混合物升溫至60_90°C(將溫度升至這一范圍有利于溶解）， 一次性加入氟碳表面活性劑，攪拌，得到第三混合物；
[0023] 步驟四：向上述第三混合物中一次性加入固態(tài)穩(wěn)泡劑，攪拌，得到泡排劑。
[0024] 在上述方法中，優(yōu)選地，所述固態(tài)穩(wěn)泡劑是由以下步驟制備的：
[0025] a、取2_4g直徑為10_60nm的球狀二氧化硅置于反應(yīng)容器中，向所述反應(yīng)容器中加 入50-70mL無(wú)水乙醇，攪拌至二氧化硅分散后加熱至80-105°C，得到第一產(chǎn)物；
[0026]b、向上述第一產(chǎn)物中一次性加入2_5mL硅烷偶聯(lián)劑（采用硅烷偶聯(lián)劑能夠使修飾 接枝反應(yīng)容易進(jìn)行），再向其中滴加3-6mL氨水，回流，得到第二產(chǎn)物；
[0027]c、對(duì)上述第二產(chǎn)物進(jìn)行離心分離得到第三產(chǎn)物，將所述第三產(chǎn)物用無(wú)水乙醇洗 滌，干燥，得到固態(tài)穩(wěn)泡劑。
[0028] 在上述方法中，優(yōu)選地，在步驟b中，所述回流溫度為80_105°C，回流時(shí)間為 2-10h〇
[0029] 在上述方法中，優(yōu)選地，在步驟c中，采用無(wú)水乙醇進(jìn)行洗滌時(shí)，洗滌3次，每次使 用IOmL無(wú)水乙醇；所述干燥溫度為40-90°C，干燥時(shí)間為l_5h。
[0030] 在上述方法中，優(yōu)選地，在步驟b中，所述硅烷偶聯(lián)劑包括三甲基氯硅烷、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種。
[0031] 在上述方法中，優(yōu)選地，在步驟一中，所述加熱溫度為40-50°C，所述攪拌速度為 400-500r/min，攪拌時(shí)間為10-15min;在步驟二中，所述攪拌速度為400-500r/min，攪拌時(shí) 間為20-30min;在步驟三中，所述攪拌速度為400-500r/min，攪拌時(shí)間為10-20min;在步驟 四中，所述攪拌速度為500-700r/min，攪拌時(shí)間為15-30min。
[0032] 本發(fā)明的有益效果：
[0033] 本發(fā)明所提供的用于深層氣井排水采氣的泡排劑，在溫度為80-160°C、礦化度為 50000-250000ppm、H2S濃度為200-5000ppm(地層水中濃度）、凝析油含量為5-30 % (在地層 水中的質(zhì)量濃度）的條件下具有較高的起泡性、穩(wěn)泡性與攜液率，該泡排劑能夠用于高溫、 高礦化度、含高濃度H2S氣體以及高濃度凝析油的深層氣井的泡沫排水采氣工藝，具有較高 的耐高溫、高礦化度、高濃度H2S氣體及高濃度凝析油的性能；此外，本發(fā)明提供的泡排劑原 料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，具有環(huán)境友好性、低毒、低刺激性的有點(diǎn)，可在現(xiàn)場(chǎng)規(guī)模應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說(shuō)明，但不能理解為對(duì)本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。
[0035] 實(shí)施例1
[0036] 本實(shí)施例提供了一種用于深層氣井排水采氣的泡排劑。
[0037] 以重量百分比計(jì)，該泡排劑（KTY-I)的組成包括：20%椰油酰胺丙基甜菜堿、15% 月桂酰胺丙基羥磺基甜菜堿、15 %a-烯基磺酸鈉、0. 3 %氟碳表面活性劑FCN-18 (杭州 仁杉科技有限公司生產(chǎn)）、0. 3%硅烷修飾的二氧化娃球（該二氧化娃球的直徑為50nm， 氣-液-固三相接觸角為60° )，余量為去尚子水。
[0038] 本實(shí)施例提供的泡排劑是由以下步驟制備的：
[0039] (1)制備硅烷修飾的二氧化硅球
[0040] a、取2. 5g直徑為50nm的球狀二氧化硅置于反應(yīng)容器中，向所述反應(yīng)容器中加入 60mL無(wú)水乙醇，攪拌至二氧化硅分散后加熱至90°C，得到第一產(chǎn)物；
[0041] b、向上述第一產(chǎn)物中一次性加入3mL乙烯基三氯硅燒，再向其中滴加4mL氨水，于 90°C下回流4h，得到第二產(chǎn)物；
[0042] c、對(duì)上述第二產(chǎn)物進(jìn)行離心分離得到第三產(chǎn)物，將所述第三產(chǎn)物用無(wú)水乙醇洗滌 3次，每次使用IOmL無(wú)水乙醇，于60°C下干燥2h，得到硅烷修飾的二氧化硅球。
[0043] (2)制備泡排劑
[0044] a、按照上述用量比例，將椰油酰胺丙基甜菜堿和月桂酰胺丙基羥磺基甜菜堿緩 慢加入不銹鋼反應(yīng)釜中，再加入溶劑-去離子水，將此混合溶液加熱至40-50°C，低速攪拌 l〇-15min；
[0045] b、向上述混合溶液中緩慢加入a-烯基磺酸鈉，繼續(xù)低速攪拌20_30min;
[0046]c、將上述溶液升溫至90°C，一次性加入氟碳表面活性劑FCN-18,低速攪拌 l〇-20min；
[0047] d、向上述溶液中一次性加入上述步驟（1)制得的硅烷修飾的二氧化硅球，低速攪 拌15-3