一种页岩气开发用泡排起泡剂的制作方法

[0001]
本发明涉及页岩气开发化学用剂技术领域，具体涉及一种页岩气开发用泡排起泡剂。


背景技术：

[0002]
页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源，页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。较常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，大部分产页岩气分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。受到到页岩气特殊渗流机理的影响，气井产量呈现出前期递减快、中期递减缓慢、后期低产下稳产的特征。井底积液是页岩气井生产面临的普遍问题，泡沫排水法因投资小、见效快、操作简便等优点已成为解决井底积液的有效措施之一。泡沫排水才气技术是通过泡排起泡剂注入气井中，井底液体与泡排起泡剂接触后，借助天然气流的搅动生成大量的含水泡沫，随气流从井底携带到地面，从而达到增产、稳产和延长其自喷期的目的。泡沫排水采气的关键在于泡排起泡剂的性能，即在一定的甲醇含量、地层温度、凝析油含量下，要求泡排剂具有尽可能高的起泡能力和携液能力。专利cn102020981a公开了一种耐温抗盐低张力泡沫驱油剂及其制备方法，其中所述的起泡剂主剂是烷醇酰胺和双极性表面活性剂，耐温性相对较差，在地层中容易失效；在起泡剂使用时通常会加入甲醇，而甲醇能够大幅度降低起泡剂的起泡作用、稳泡性能。因此，需要提供一种耐温能力好、抗甲醇能力强的新型页岩气用泡排起泡剂。


技术实现要素：

[0003]
针对传统页岩气用泡排起泡剂耐温性差、抗甲醇能力差的问题，本发明提供一种页岩气开发用泡排起泡剂，耐温能力好、抗甲醇能力强，同时具有良好的抗凝析油能力和与地层水伍配性。
[0004]
本发明提供一种页岩气开发用泡排起泡剂，以质量百分数计，包括以下组分：
[0005]
甜菜碱型表面活性剂35％-50％
[0006]
α-烯烃磺酸盐20％-35％
[0007]
铵盐15％-20％
[0008]
离子液体2％-5％
[0009]
尿素2％-5％。
[0010]
优选的，所述的页岩气开发用泡排起泡剂，以质量百分数计，包括以下组分：
[0011]
甜菜碱型表面活性剂40％-45％
[0012]
α-烯烃磺酸盐27％-35％
[0013]
铵盐15％-20％
[0014]
离子液体3％-5％
[0015]
尿素3％-4％。
[0016]
进一步优选的，所述的页岩气页岩气开发用泡排起泡剂，以质量百分数计，包括以下组分：
[0017]
甜菜碱型表面活性剂42％
[0018]
α-烯烃磺酸盐31％
[0019]
铵盐20％
[0020]
离子液体4％
[0021]
尿素3％。
[0022]
所述甜菜碱型表面活性剂为椰油油胺、丙基甜菜碱或十六烷基甜菜碱中的一种或多种；优选的，所述甜菜碱型表面活性剂为椰油油胺、丙基甜菜碱的混合物，以质量比计，椰油油胺：丙基甜菜碱＝2:1。甜菜碱表面活性剂与α-烯烃磺酸盐共同使用可以增强起泡剂的抗盐耐温性能，经验证，当甜菜碱表面活性剂为椰油油胺：丙基甜菜碱＝2:1时，与α-烯烃磺酸盐的复配性能最好。
[0023]
所述α-烯烃磺酸盐为c
14-c
18
烯烃磺酸钠或c
14-c
18
烯烃磺酸钾中的一种或两种；优选的，所述α-烯烃磺酸盐为c
14-c
18
烯烃磺酸钠。α-烯烃磺酸盐具有易溶于水、发泡性能好的优点，增强了起泡剂的发泡性能和溶解性能。
[0024]
所述铵盐为硝酸铵、硫酸铵、硫酸氢铵、碳酸铵与碳酸氢铵中的一种或多种；优选的，所述铵盐为硫酸氢铵与碳酸氢铵的混合物，以质量百分比计，硫酸氢铵：碳酸氢铵＝1:1。铵盐能够促进起泡剂具有良好的起泡能力和携液能力。
[0025]
所述的离子液体为[bmin]bf4、[bmin][so4]、[bmin][hcoo]中的一种或多种；优选的，所述的离子液体为[bmin]bf4。离子液体不仅显著降低表面活性剂溶液的界面张力，还能够在温度较高时减缓液膜之间排斥力减弱的趋势，进而提高液膜强度，提高泡沫稳定性，进而提高耐温性能。
[0026]
本发明的有益效果在于，
[0027]
(1)甜菜碱表面活性剂与α-烯烃磺酸盐共同使用可以增强起泡剂的抗盐耐温性能，铵盐能够促进起泡剂具有良好的起泡能力和携液能力，离子液体提高泡沫稳定性；通过优化泡排起泡剂的组分，各组分协同配合，增强起泡剂的携液能力和稳泡性能，同时协同增强了起泡剂的耐温性能；
[0028]
(2)对泡排起泡剂进行泡沫性能测试，具有良好的耐盐性能，耐盐可达25
×
104mg/l；具有良好的抗甲醇能力，在注入40％甲醇时，携液量大于150ml；具有良好的气泡起泡能力和稳泡能力，泡沫量高达100ml，放置7天后泡沫保存率大于87％。
具体实施方式
[0029]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0030]
实施例1
[0031]
一种页岩气开发用泡排起泡剂，包括以下组分：
[0032]
甜菜碱型表面活性剂42kg
[0033]
α-烯烃磺酸盐31kg
[0034]
铵盐 20kg
[0035]
离子液体 4kg
[0036]
尿素3kg；
[0037]
所述甜菜碱型表面活性剂为椰油油胺和丙基甜菜碱的混合物(以质量比计，椰油油胺：丙基甜菜碱＝2:1)；α-烯烃磺酸盐为c
14
烯烃磺酸钠；铵盐为硫酸氢铵与碳酸氢铵的混合物(以质量百分比计，硫酸氢铵：碳酸氢铵＝1:1)；离子液体为[bmin]bf4；
[0038]
将30kg水加入到反应釜内，加热，控制温度30℃，加入甜菜碱型表面活性剂、α-烯基磺酸钠盐和尿素搅拌；加入铵盐继续搅拌，待溶解后加入离子液体[bmim]bf4，搅拌混匀，即得页岩气用泡排起泡剂s1。
[0039]
实施例2
[0040]
一种页岩气开发用泡排起泡剂，包括以下组分：
[0041]
甜菜碱型表面活性剂45kg
[0042]
α-烯烃磺酸盐27kg
[0043]
铵盐20kg
[0044]
离子液体5kg
[0045]
尿素3kg；
[0046]
所述甜菜碱型表面活性剂为椰油油胺；α-烯烃磺酸盐为c
16
烯烃磺酸钠；铵盐为硫酸氢铵；
[0047]
将40kg水加入到反应釜内，加热，控制温度30℃，加入甜菜碱型表面活性剂、α-烯基磺酸钠盐和尿素搅拌；加入铵盐继续搅拌，待溶解后加入离子液体[bmim]bf4，搅拌混匀，即得页岩气用泡排起泡剂s2。
[0048]
实施例3
[0049]
一种页岩气开发用泡排起泡剂，包括以下组分：
[0050]
甜菜碱型表面活性剂50kg
[0051]
α-烯烃磺酸盐25kg
[0052]
铵盐20kg
[0053]
离子液体3kg
[0054]
尿素2kg；
[0055]
所述甜菜碱型表面活性剂为丙基甜菜碱；α-烯烃磺酸盐为c
14
烯烃磺酸钾；铵盐为硝酸铵；离子液体为[bmin][hcoo]；
[0056]
将水加入到反应釜内，加热，控制温度35℃，加入甜菜碱型表面活性剂、α-烯基磺酸钠盐和尿素搅拌；加入铵盐继续搅拌，待溶解后加入离子液体[bmim]bf4，搅拌混匀，即得页岩气用泡排起泡剂s3。
[0057]
实施例4
[0058]
一种页岩气开发用泡排起泡剂，包括以下组分：
[0059]
甜菜碱型表面活性剂42kg
[0060]
α-烯烃磺酸盐31kg
[0061]
铵盐 20kg
[0062]
离子液体 4kg
[0063]
尿素3kg；
[0064]
所述甜菜碱型表面活性剂为椰油油胺和丙基甜菜碱的混合物(以质量比计，椰油油胺：丙基甜菜碱＝1:1)；α-烯烃磺酸盐为c
14
烯烃磺酸钠；铵盐铵盐为硫酸氢铵与碳酸氢铵的混合物(以质量百分比计，硫酸氢铵：碳酸氢铵＝1:1)；离子液体为[bmin][hcoo]；
[0065]
将47kg水加入到反应釜内，加热，控制温度33℃，加入甜菜碱型表面活性剂、α-烯基磺酸钠盐和尿素搅拌；加入铵盐继续搅拌，待溶解后加入离子液体[bmim]bf4，搅拌混匀，即得页岩气用泡排起泡剂s4。
[0066]
对比例1
[0067]
一种页岩气开发用泡排起泡剂，包括以下组分：
[0068]
甜菜碱型表面活性剂50kg
[0069]
α-烯烃磺酸盐35kg
[0070]
铵盐20kg
[0071]
尿素3kg；
[0072]
所述甜菜碱型表面活性剂为椰油油胺和丙基甜菜碱的混合物(以质量比计，椰油油胺：丙基甜菜碱＝2:1)；α-烯烃磺酸盐为c
14
烯烃磺酸钠；铵盐为硫酸氢铵与碳酸氢铵的混合物(以质量百分比计，硫酸氢铵：碳酸氢铵＝1:1)；
[0073]
将30kg水加入到反应釜内，加热，控制温度30℃，加入甜菜碱型表面活性剂、α-烯基磺酸钠盐和尿素搅拌；加入铵盐继续搅拌混匀，即得页岩气用泡排起泡剂d1。
[0074]
对比例2
[0075]
一种页岩气开发用泡排起泡剂，包括以下组分：
[0076]
甜菜碱型表面活性剂50kg
[0077]
α-烯烃磺酸盐45kg
[0078]
离子液体3kg
[0079]
尿素2kg；
[0080]
所述甜菜碱型表面活性剂为椰油油胺和丙基甜菜碱的混合物(以质量比计，椰油油胺：丙基甜菜碱＝2:1)；α-烯烃磺酸盐为c
14
烯烃磺酸钠；铵盐为硫酸氢铵与碳酸氢铵的混合物(以质量百分比计，硫酸氢铵：碳酸氢铵＝1:1)；离子液体为[bmin]bf4；
[0081]
将30kg水加入到反应釜内，加热，控制温度30℃，加入甜菜碱型表面活性剂、α-烯基磺酸钠盐和尿素搅拌；加入铵盐继续搅拌，待溶解后加入离子液体[bmim]bf4，搅拌混匀，即得页岩气用泡排起泡剂d2。
[0082]
对比例3
[0083]
一种页岩气开发用泡排起泡剂，包括以下组分：
[0084]
甜菜碱型表面活性剂 63kg
[0085]
铵盐 20kg
[0086]
离子液体 4kg
[0087]
尿素3kg；
[0088]
所述甜菜碱型表面活性剂为椰油油胺和丙基甜菜碱的混合物(以质量比计，椰油油胺：丙基甜菜碱＝2:1)；α-烯烃磺酸盐为c
14
烯烃磺酸钠；铵盐为硫酸氢铵与碳酸氢铵的混
合物(以质量百分比计，硫酸氢铵：碳酸氢铵＝1:1)；离子液体为[bmin]bf4；
[0089]
将30kg水加入到反应釜内，加热，控制温度40℃，加入甜菜碱型表面活性剂、α-烯基磺酸钠盐和尿素搅拌；加入铵盐继续搅拌，待溶解后加入离子液体[bmim]bf4，搅拌混匀，即得页岩气用泡排起泡剂d3。
[0090]
试验例1
[0091]
按照标准sy/t6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》和gb/t7462-1994《发泡李的测定》对泡排起泡剂的起泡能力和携液能力进行评价。
[0092]
1、s1-s4及d1-d3的耐盐性能考察
[0093]
按照api标准配制15
×
104mg/l、20
×
104mg/l和25
×
104mg/l的盐水(盐水中nacl和cacl2的质量比为4:1)。在室温与90℃下，在不同矿化度盐水的溶解性能见表1
[0094]
表1室温下和90℃下各产品的耐盐性能
[0095][0096][0097]
2、室温下各产品的起泡能力与稳泡性能
[0098]
用25
×
104mg/l矿化度水配制10ml0.25％s1-s4及d1-d3，倒入100ml量筒内，然后均匀冲入气体，测量泡沫高度,密封上述量筒，在室温下泡沫放置5天、7天后分别计算泡沫保存率(泡沫保存率＝测量时的泡沫高度/原始泡沫高度*100％)，结果见表2。
[0099]
表2不同产品起泡能力与稳泡能力结果
[0100][0101]
3、抗甲醇能力
[0102]
用25
×
104mg/l矿化度水配制10ml0.25％s1-s4及d1-d3，加入40％甲醇，测定罗氏泡沫高度(0s)及携液量。结果见表3.
[0103]
表3不同产品抗甲醇能力结果
[0104][0105][0106]
通过表1-表3，经过优化配方，各组分协同配合，本申请提供的s1-s4在起泡能力、稳泡能力、抗甲醇能力、耐温性能均优于d1-d3，其中以s1效果最好。
[0107]
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。