耐高温抗酸型固体泡沫排水剂和制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及耐高温抗酸型固体泡沫排水剂和制备方法及应用，主要解决现有泡沫排水剂在含H2S、CO2酸性环境下耐高温高盐性能差，无法解决高温高盐超深气井因积液而导致的减产甚至停喷及液体泡排剂加注困难的问题。本发明专利技术通过采用以质量份数计包括以下组分：1份多胺表面活性剂、0.05～1000份固形填料、0～0.5份的黏合剂；其中多胺表面活性剂如式(1)所示；所述固形填料为含氧酸盐、金属卤化物、有机羧酸及其盐、尿素、缩二脲等中的至少一种；所述黏合剂为糊精、环氧树脂、聚丙烯酰胺、淀粉、纤维素、聚乙二醇等中的至少一种的技术方案，较好的解决了该问题，可用于酸性高温高盐超深气井排水采气中。

High temperature and acid resistant solid foam drainage agent and preparation method and application thereof

The invention relates to a heat-resistant and acid resistant solid foam drainage agent and a preparation method and application thereof, which mainly solves the problem that the existing foam drainage agent has poor performance of high temperature and salt resistance in the acidic environment containing H2S and CO2, and can not solve the problem of reducing production or even stopping spraying and difficult filling of liquid foaming agent caused by fluid accumulation in high temperature, high salinity and ultra deep gas wells. The invention adopts the following components in mass fraction: 1 polyamine surfactant, 0.05-1000 solid filler and 0-0.5 adhesives; the polyamine surfactant is as shown in formula (1); the solid filler is at least one of the oxalates, metal halides, organic carboxylic acids and their salts, urea, biuret, etc; the adhesives are dextrin, epoxy resin, epoxy resin, etc. At least one of the technical schemes of polyacrylamide, starch, cellulose, polyethylene glycol, etc. has solved the problem well and can be used for drainage and gas recovery in acid, high temperature, high salinity and ultra-deep gas wells.

【技术实现步骤摘要】
耐高温抗酸型固体泡沫排水剂和制备方法及应用
本专利技术涉及一种固体泡沫排水剂和制备方法及应用，特别是一种耐高温抗酸型固体泡沫排水剂和制备方法及应用。
技术介绍
随着气田开采力度的加强，气田出水成了制约气井正常生产的关键问题。泡沫排水采气是近年来国内外迅速发展的一种排水采气技术，具有设备简单、施工方便、成本低、适用井深范围大、不影响气井正常生产等优点。泡沫排水就是通过油管或油套管环空向井内注入泡沫排水剂，在气流的搅动下，产生具有一定稳定性的泡沫。管内滑脱沉积的液相变为泡沫，改变管内低部位流体的相对密度，连续生产的气相驱替泡沫流出井筒，从而排出井内积液，达到排水采气的目的。国外自上个世纪六十年代开始泡沫排水剂的研制，多选用磺酸盐、苯磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚等表面活性剂。到目前排水采气用泡沫排水剂大多采用多元复配体系，为了增强单一泡沫的稳定性，配方中通常还加入碱、醇、聚合物、烷醇酰胺等助剂形成强化泡沫。US7122509报道了一种高温泡沫排水剂配方，采用阴离子表面活性剂加胺中和的研究思路，提高体系的耐温性能，专利中并未涉及排水效果和使用浓度。US20120279715报道了一种气井中回收气体增加油产量的泡沫流体，是一类含酰胺基团季铵盐表面活性剂兼具泡沫排水和杀菌功能，疏水链为取代萘环、苯环或天然油酯中的疏水片段，具有很强的耐氯和抗凝析油的性能，还具有很好的缓蚀性能，活性物浓度400ppm的该泡沫剂，自来水中泡沫排水率86.8％，矿化度为130000mg/L的模拟盐水中泡沫排水率79.1％，然而由于分子结构中含有对高温较为敏感的酰胺基团，因而对100℃以上的气井适应性较差。我国是从上世纪80年代年开始研究泡沫排水采气工艺技术，专利CN102212348A公开了一种耐盐、抗甲醇泡沫排水剂，各组分按重量百分比含量为：椰油酰胺丙基甜菜碱20～40％、氧化胺45～65％、α-烯烃磺酸盐5～20％、三乙醇胺5～15％、氟碳表面活性剂0.2～2％、甲醇0～5％，能够耐矿化度达18万，泡沫剂用量5000ppm，但是该剂含有氟碳表面活性剂，不仅成本大大提高且对环境影响较大。上述结果表明，酸性条件下耐高温高盐性能差是制约高温超深气井泡沫排水技术发展的主要因素。
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固体泡沫排水剂在酸性环境下耐高温性能差，无法解决高温超深气井因积液而导致的减产甚至停喷及液体泡排剂加注困难的问题，提供一种耐高温抗酸型固体泡沫排水剂，应用于高温深井，在酸性条件下具有非常优良的耐温性能，具有强携液、起泡和稳泡性能。本专利技术所要解决的技术问题之二为提供一种与解决上述技术问题之一相对应的耐高温抗酸型固体泡沫排水剂的制备方法。本专利技术所要解决的技术问题之三为提供一种与解决上述技术问题之一相对应的耐高温抗酸型固体泡沫排水剂的应用。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：固体泡沫排水剂，以质量份数计，包括以下组分：1)1份多胺表面活性剂；2)0.05～1000份固形填料；3)0～0.5份的黏合剂；其中，所述多胺表面活性剂具有式(1)所示分子通式：式(1)中，R1选自C4～C32烃基或取代烃基中的一种，R2、R3、R4独立选自C1～C5烃基或取代烃基，R5、R6独立选自(CH2)c或(CH2)c(CHOH)d(CH2)e中的一种，c＝1～4中的任一整数，d＝0～3中的任一整数，e＝1～4中的任一整数；Y1、Y2独立选自COO-、SO3-、OSO3-中的一种；m为乙烯胺基片段个数，m＝1～10中的任一整数；t1、t2为正电荷数，s1、s2为R5Y1-、R6Y2-取代基个数，t1＝s1＝0或1、t2＝s2＝0或1。上述技术方案中，R1优选为C8～C24烃基或取代烃基。上述技术方案中，R2、R3、R4优选为(CH2)aOH或(CH2)bCH3中的一种。上述技术方案中，优选a＝2～4、b＝0～5，进一步优选b＝0～2。上述技术方案中，优选c＝1或2、d＝0或1、e＝1或2。上述技术方案中，Y1、Y2独立优选为COO-或SO3-中的一种。上述技术方案中，优选m＝1～5。上述技术方案中，所述固形填料优选为无机含氧酸盐、金属卤化物、有机羧酸及其盐、尿素、缩二脲中的至少一种；所述黏合剂为糊精、环氧树脂、聚丙烯酰胺、淀粉、纤维素、聚乙二醇等中的至少一种；进一步优选所述无机含氧酸盐优选为碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、磷酸盐、硼酸盐，有机羧酸及其盐优选为甲酸盐、乙酸盐、酒石酸及其盐、柠檬酸及其盐、邻苯二甲酸及其盐、没食子酸及其盐；更进一步优选：所述固体填料优选为碳酸钠、碳酸氢钠、硼酸钠、氯化钠、乙酸钠、酒石酸、酒石酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、邻苯二甲酸钾、尿素、缩二脲中的至少一种；所述黏合剂优选为聚丙烯酰胺、淀粉、聚乙二醇的至少一种。上述技术方案中，所述固体泡沫排水剂中多胺表面活性剂、固形填料与黏合剂的质量比1：(0.1～200)：(0.01～0.1)。本专利技术固体泡排剂组合物关键有效成分是1)，可以将所述多胺表面活性剂和所述固体填料和黏合剂按所需的比例混合而得，优选以下述用于解决技术问题之二的技术方案获得。为解决上述技术问题之二，本专利技术采用的技术方案如下：一种上述解决技术问题之一所述的耐高温抗酸型固体泡沫排水剂的制备方法，包括以下步骤：(1)多胺表面活性剂的制备a、酰胺化反应：将R0COOR’与H(NHCH2CH2)mNH2、催化剂以摩尔比1:(1～2):(0～0.5)混合，搅拌下于反应温度50～200℃反应3～15小时，在常压或减压条件下蒸除反应生成的醇或水，得到酰胺化合物R0CO(NHCH2CH2)mNH2；其中，R0选自C3～C31烃基或取代烃基中的一种，R’选自H、C1～C8的烷基中的一种，m＝1～10，催化剂选自碱金属氢氧化物、碱金属醇盐、碱金属碳酸盐中的至少一种；b、还原反应：R0CO(NHCH2CH2)mNH2中酰胺的还原采用催化氢化的方法，在高温高压下发生非均相催化反应生成相应的胺，或采用：将步骤a合成的R0CO(NHCH2CH2)mNH2与金属氢化物H-Y+在非质子型溶剂中进行还原反应，得到R0CH2(NHCH2CH2)mNH2；其中，Y+为金属化合物、金属烷基化合物、金属氨基化合物；c、烷基化反应：采用一卤代烃-氢氧化钠法、醛酸氧化法，或采用包括以下步骤的醛催化加氢法：将步骤b合成的R0CH2(NHCH2CH2)mNH2、R”CHO和H2在短链醇溶剂中，采用金属催化剂反应得到式(1)所示分子通式中s1＝t1＝s2＝t2＝0的叔胺非离子表面活性剂，即得到所述多胺表面活性剂；所述短碳链醇选自C1～C5烃基或取代烃基醇；R”选自H、C1～C5烃基或取代烃基中的一种；R0CH2(NHCH2CH2)mNH2：R”CHO：H2的摩尔比为1∶(3～20)：(5～40)；或通过步骤d反应进一步得到式(1)所示分子通式中s1＝t1和s2＝t2中至少其中之一为1的两性离子型表面活性剂：d、季铵化反应：将步骤c得到s1＝t1＝s2＝t2＝0的叔胺非离子表面活性剂与离子化试剂以摩尔比1：(1～5)在短碳链醇水溶液中，于反应温度50～120℃反应1～10小时生成式(1)所示的s1＝t1和s2＝t2中至少其中之一为1的两性离子表面活性剂，即得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.固体泡沫排水剂，以质量份数计，包括以下组分：1)1份多胺表面活性剂；2)0.05～1000份固形填料；3)0～0.5份的黏合剂；其中，所述多胺表面活性剂具有式(1)所示分子通式：

【技术特征摘要】
1.固体泡沫排水剂，以质量份数计，包括以下组分：1)1份多胺表面活性剂；2)0.05～1000份固形填料；3)0～0.5份的黏合剂；其中，所述多胺表面活性剂具有式(1)所示分子通式：式(1)中，R1选自C4～C32烃基或取代烃基中的一种，R2、R3、R4独立选自C1～C5烃基或取代烃基，R5、R6独立选自(CH2)c或(CH2)c(CHOH)d(CH2)e中的一种，c＝1～4中的任一整数，d＝0～3中的任一整数，e＝1～4中的任一整数；Y1、Y2独立选自COO-、SO3-、OSO3-中的一种；m为乙烯胺基片段个数，m＝1～10中的任一整数；t1、t2为正电荷数，s1、s2为R5Y1、R6Y2取代基个数，t1＝s1＝0或1、t2＝s2＝0或1。2.根据权利要求1所述固体泡沫排水剂，其特征在于所述R1为C8～C24烃基或取代烃基；R2、R3、R4为为(CH2)aOH或(CH2)bCH3中的一种，a＝2～4中的任一整数，b＝0～5中的任一整数；c＝1～2中的任一整数，d＝0～1中的任一整数，e＝1～2中的任一整数；Y1、Y2独立选自COO-、SO3-中的一种；m＝1～5。3.根据权利要求1所述固体泡沫排水剂，其特征在于所述固形填料为无机含氧酸盐、金属卤化物、有机羧酸及其盐、尿素、缩二脲中的至少一种；所述黏合剂为糊精、环氧树脂、聚丙烯酰胺、淀粉、纤维素、聚乙二醇等中的至少一种；进一步优选所述无机含氧酸盐优选为碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、磷酸盐、硼酸盐，有机羧酸及其盐优选为甲酸盐、乙酸盐、酒石酸及其盐、柠檬酸及其盐、邻苯二甲酸及其盐、没食子酸及其盐；更进一步优选：所述固体填料优选为碳酸钠、碳酸氢钠、硼酸钠、氯化钠、乙酸钠、酒石酸、酒石酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、邻苯二甲酸钾、尿素、缩二脲中的至少一种；所述黏合剂优选为聚丙烯酰胺、淀粉、聚乙二醇的至少一种。4.根据权利要求1所述的固体泡沫排水剂，其特征在于所述多胺表面活性剂、固形填料与黏合剂的质量比1：(0.1～200)：(0.01～0.1)。5.权利要求1～4任一所述固体泡沫排水剂的制备方法，包括以下步骤:(1)多胺表面活性剂的制备：a、酰胺化反应：将R0COOR’与H(NHCH2CH2)mNH2、催化剂以摩尔比1:(1～2):(0～0.5)混合，搅拌下于反应温度50～200℃反应3～15小时，在常压或减压条件下蒸除反应生成的醇或水，得到酰胺化合物R0CO(NHCH2CH2)mNH2；其中，R0选自C3～C31烃基或取代烃基中的一种，R’选自H、C1～C8的烷基中的一种，m＝1～10，催化剂选自碱金属氢氧化物、碱金属醇盐、碱金属碳酸盐中的至少一种；b、还原反应：R0CO(NHCH2CH2)mNH2中酰胺的还原采用催化氢化的方法，在高温高压下发生非均相催化反应生成相应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈之芹，裘鋆，虞辰敏，王辉辉，
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