用于气井排水的泡沫剂组合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种用于气井排水的泡沫剂组合物。主要解决现有泡沫剂存在的热稳性差，遇二价离子沉淀，不能满足高温、高矿度气井排水采气需要的问题。本发明专利技术通过采用一种用于气井排水的泡沫剂组合物，包括至少一种磺酸盐甜菜碱表面活性剂和至少一种羧酸盐甜菜碱表面活性剂，所述磺酸盐甜菜碱表面活性剂和羧酸盐甜菜碱表面活性剂的质量比范围为0.1～10的技术方案，较好地解决了该问题，可用于高温、高矿化度天然气井的排水采气中。

Foaming agent composition for gas well drainage and preparation method and application thereof

The invention relates to a foaming agent composition for gas well drainage. The utility model mainly solves the problems of poor thermal stability existing in the existing foam agent, precipitation with two valence ions, and can not meet the requirements of the gas drainage and gas production of the gas wells with high temperature and high mineral content. The invention adopts a foaming agent composition for gas drainage, including at least one sulfonate betaine surfactant and at least one carboxylate surfactant, the quality of the sulfonate betaine surfactant and carboxylate betaine surfactant ratio ranges from 0.1 to 10 of the technical scheme to solve this problem can be used for drainage, high temperature and high salinity in natural gas production.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含甜菜碱两性离子表面活性剂的气井排水用泡沫剂组合物及其制备方法和应用。
技术介绍
天然气井在开发过程中由于边水的推进、注水驱动以及压裂等作业措施，造成井筒内不断积水，从而导致产气量下降，甚至压死气井。目前，国内外油气田从天然气井中排除积液的常用方法有泡沫排水法和液氮法等。修复死井时，用液氮法效果较好，但液氮法需要专业的作业队伍，成本很高。泡沫排水法是近年来迅速发展起来的一种排水采气技术，在国内外采气工业中得到普遍应用。它是利用天然气和泡沫剂的作用，形成连续上升的泡沫柱，从井内携带出液体以及混在其中的固体颗粒，具有设备简单，施工方便，成本较低，产能高，适用井深范围广，不影响气井正常生产等优点。泡沫排水的工作原理是通过套管向气井内注入一定数量能起泡的表面活性剂(起泡剂)，使井底积液在天然气流的搅动下形成大量低密度含水泡沫。随着气泡界面的生成，液体被连续举升，带到地面。同时，泡沫柱底部的液体不断补充进来，直到井底水被替净。目前，用于泡沫排水采气的起泡剂主要有两大类：阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。对于高温，高矿化度气井，阴离子表面活性剂与地层水的配伍性较差，容易与地层水中的钙，镁等高价离子形成沉淀；而非离子泡沫剂存在浊点，耐温性能差，当地层温度高于浊点时，表面活性剂即开始从水中析出。泡沫排水采气的核心问题是研制起泡能力强，稳定性好，与地层水配伍性能良好，抗温、耐盐的泡沫剂体系。两性离子表面活性剂阴阳一体的内盐结构决定了其具有良好的耐温抗盐特性。分子中多个活性基团使其具有较高的界面活性，优良的起泡性能和泡沫稳定性。本专利技术将羧基甜菜碱和磺基甜菜碱两种两性离子表面活性剂复配，研制了一种新型的抗温耐盐泡沫剂体系。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是现有技术中存在的泡沫剂热稳定性差，遇二价离子沉淀，不能满足高温高矿化度气井排水采气需要的技术问题，提供一种新的用于气井排水的泡排剂组合物。该泡排剂具有在总矿化度为100000～250000mg/L，Ca2+、Mg2+总含量为500～10000mg/L的地层水条件下澄清透明，100℃老化一个月后溶液澄清透明且泡沫起泡体积和半衰期基本无变化的优点。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种解决上述技术问题之一所述的用于气井排水的泡排剂组合物的制备方法。本专利技术所要解决的技术问题之三是提供一种解决上述技术问题之一所述的用于气井排水的泡排剂组合物的应用方法。为解决上述技术问题之一，本专利技术采用的技术方案如下：一种用于气井排水的泡沫剂组合物，包括至少一种磺酸盐甜菜碱表面活性剂和至少一种羧酸盐甜菜碱表面活性剂，所述磺酸盐甜菜碱表面活性剂和羧酸盐甜菜碱表面活性剂的质量比范围为0.1～10。上述技术方案中，所述磺酸盐甜菜碱表面活性剂结构优选如式(I)所示：式(I)中R1选自C1～C30的脂肪基中的任意一种；R2选自C1～C5的亚烷基中的任意一种；R3、R4独立选自C1～C5的烷基或取代烷基中的任意一种。上述技术方案中，所述R1优选为C4～C20的脂肪基中的任意一种，R2优选为C1～C3的亚烷基中的任意一种，R3、R4相互独立优选自C1～C3的烷基或取代烷基中的一种，进一步独立优选自C1～C3的烷基，更优选为甲基。上述技术方案中，所述羧酸盐甜菜碱表面活性剂的结构优选如式(II)所示：式(II)中R6选自C1～C30的脂肪基中的的任意一种；R7、R8相互独立选自C1～C5的烷基或取代烷基中的任意一种，进一步优选为；R9选自C1～C5的亚烷基中的任意一种。上述技术方案中，所述R6优选为C4～C20的脂肪基中的任意一种；R7、R8相互独立优选自C1～C5的烷基，进一步优选为甲基；R9优选为C1～C3的亚烷基中的任意一种，进一步优选为亚甲基或亚乙基。上述技术方案中，所述R1选自C1～C30的脂肪基中的任意一种、R6选自C1～C30的脂肪基中的的任意一种，其中所述脂肪基可以含有酰基、羰基、醚基、羟基等基团，可以是饱和碳链，也可以含有不饱和碳链，都可以满足R1、R6的选择需求；例如所述R1优选自C1～C30的烷烃、烯烃，进一步优选为C4～C20的烷烃、烯烃；或所述R1优选自R5CONHR’-，其中R5优选为C1～C24的烷基或烯基中的任意一种；R’选自C1～C5的亚烷基中的任意一种，进一步R5优选为C2～C16的烷基或烯基中的任意一种；R’选自C1～C3的亚烷基中的任意一种；例如所述R6优选自C1～C30的烷烃、烯烃，更优选为为C4～C20的烷烃、烯烃；或所述R6进一步优选自R5CONHR’-，其中R5优选为C1～C24的烷基或烯基中的任意一种；R’选自C1～C5的亚烷基中的任意一种，进一步R5优选为C2～C16的烷基或烯基中的任意一种；R’选自C1～C3的亚烷基中的任意一种。上述技术方案中，所述R1选自烷烃、烯烃时，所述R6优选为R5CONHR’-；所述R1选自R5CONHR’-时，所述R6优选为烷烃、烯烃。即R1和R6不同时优选为烷烃、烯烃，也不同时优选为R5CONHR’-。上述技术方案中，所述磺酸盐甜菜碱表面活性剂和羧酸盐甜菜碱表面活性剂的质量比优选为0.1～2。为了解决上述技术问题之二，本专利技术采用的技术方案为：上述技术方案任一所述的用于气井排水的泡沫剂组合物的制备方法，包括：将所需量的至少一种磺酸盐甜菜碱表面活性剂和至少一种羧酸盐甜菜碱表面活性剂混合均匀，得到所述的用于气井排水的泡沫剂组合物。本专利技术的关键有效成分是所述磺酸盐甜菜碱表面活性剂和羧酸盐甜菜碱表面活性剂，本领域技术人员知道，为了便于运输和贮存或现场使用等方面考虑，可以采用各种供应形式，例如不含水的固态形式，或者含水的固态形式，或者含水的膏状形式，或者水溶液形式；水溶液形式包括用水配成浓缩液的形式，直接配成现场驱油所需浓度的驱油组合物形式；其中，对水没有特殊要求，可以是去离子水，还可以是含无机矿物质的水，而含无机矿物质的水可以是自来水、油田地层水或油田注入水。为了解决上述技术问题之三，本专利技术采用的技术方案为：上述技术方案任一所述的用于气井排水的泡沫剂组合物的应用方法，将该组合物用油田现场水或模拟水配制成溶液，作为气井排水用泡沫剂使用。上述技术方案中，所述应用方法，本领域技术人员可以根据现场情况具体应用，本领域技术人员可以根据现有技术进行常规选择。上述技术方案中，所述溶液中，以所含磺酸盐甜菜碱表面活性剂和羧酸盐甜菜碱表面活性剂总的质量分数计，所述泡沫剂组合物的浓度优选范围为0.05～3％(质量百分比)，更优选范围为0.1～1％；油田现场水或模拟水总矿化度优选方案为100000～250000mg/L；更优选方案为100000～200000mg/L；Ca2+、Mg2+总含量优选方案为500～10000mg/L；更优选方案为1000～5000mg/L。本专利技术的泡沫剂组合物主要由羧酸型甜菜碱和磺酸型甜菜碱两种两性离子表面活性剂以一定质量比混合得到。甜菜碱型表面活性剂阴阳一体的内盐结构决定了其具有良好的耐温抗盐特性。两种甜菜碱表面活性剂复配后产生协同效应，得到一类起泡性能强，稳泡性能好，抗温耐盐的泡排剂。本专利技术的泡排剂可适用于温度不高于100℃，总矿化度高于100000mg/L低于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于气井排水的泡沫剂组合物，包括至少一种磺酸盐甜菜碱表面活性剂和至少一种羧酸盐甜菜碱表面活性剂，所述磺酸盐甜菜碱表面活性剂和羧酸盐甜菜碱表面活性剂的质量比范围为0.1～10。

【技术特征摘要】
1.一种用于气井排水的泡沫剂组合物，包括至少一种磺酸盐甜菜碱表面活性剂和至少一种羧酸盐甜菜碱表面活性剂，所述磺酸盐甜菜碱表面活性剂和羧酸盐甜菜碱表面活性剂的质量比范围为0.1～10。2.根据权利要求1所述的用于气井排水的泡沫剂组合物，其特征在于所述磺酸盐甜菜碱表面活性剂结构如式(I)所示：式(I)中R1选自C1～C30的脂肪基中的任意一种；R2选自C1～C5的亚烷基中的任意一种；R3、R4独立选自C1～C5的烷基或取代烷基中的任意一种。3.根据权利要求2所述用于气井排水的泡沫剂组合物，其特征在于R1为C4～C20的脂肪基中的任意一种，R2为C1～C3的亚烷基中的任意一种，R3、R4相互独立选自C1～C3的烷基或取代烷基中的一种。4.根据权利要求1所述的用于气井排水的泡沫剂组合物，其特征在于所述羧酸盐甜菜碱表面活性剂的结构如式(II)所示：式(II)中R6选自C1～C30的脂肪基中的任意一种；R7、R8相互独立选自C1～C5的烷基或取代烷基中的任意一种；R9选自C1～C5的亚烷基中的任意一...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴春芳，李应成，沈之芹，何良好，李斌，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11