一种井下作业用起泡剂及其制备方法与流程

本发明属于油井井下作业，涉及一种泡沫洗井液，具体涉及一种井下作业用起泡剂及其制备方法，主要用于洗井作业过程中入井液存在严重漏失的低压油气井，以此降低对低压油气层的污染和伤害。

背景技术：

1、目前，一些老油田地层压力系数低，仅0.8左右，在钻井及修井作业时极易发生漏失，环空返速跟不上，造成污染油层、严重影响施工等难题。泡沫流体是一种可压缩的非牛顿两相流体，气体是分散相，液体是连续相。泡沫流体在低压井的钻井、完井、修井、增注、调剖堵水等方面有不可替代的优点。

2、在石油工程中应用的泡沫流体是以水为液相，以空气、氮气、天然气、二氧化碳等气体为气相，气液两相充分混合形成的两相流体。也可能是携带了井底的固体颗粒，组成了气、液、固三相流体。泡沫流体具有密度小、稳定性高、流体粘度大、携带和悬浮能力强、抗高温、对产层污染小等特点，同时泡沫流体在地层叠加的气阻效应—贾敏效应，及“遇水稳定、遇油消泡”等特性，这些性能对石油工程中的使用有直接意义。

3、泡沫液体酸化和泡沫液体排酸液两项工艺技术在低压低渗油井的增产中是比较有效的。

4、(1)泡沫液酸化工艺。泡沫液酸化特别适用于低压、低渗、水敏性储层的改造。由于泡沫具有良好的控滤失性能，对于低渗储层，施工时不需加降滤剂就能达到较好的降滤效果。泡沫液含液量低，助排性能好，对于水敏性储层，采用泡沫液酸化可以减轻对储层的损害。另外，泡沫液中的泡沫可阻止氢离子向岩石表面的传递，降低酸岩反应速度，泡沫液酸化可获得较大的酸液有效作用距离。

5、(2)泡沫液排酸工艺。酸化施工后，酸液和岩石反应的生成物若在地层中停留时间过长，将发生某些反应，生成二次沉淀，同时与悬浮在残酸中的一些不溶物质沉降堵塞地层孔道，影响酸化施工效果。因此，酸化后应及时开井排酸。水基液体排酸中，往往会出现井筒内的总液柱压力(井液柱压力与环空流阻之和)大于地层压力的情况。尤其是在用较大流量在低压低层排酸中会比较严重。后果是酸化后的液体和残酸不能有效排出。在排酸过程中，用适当密度的泡沫液体洗井，可以建立井下适当的负压差，保证酸液的排出，也可防止地层的坍塌。如果用泡沫液化和泡沫排酸工艺结合，效果会更明显。

6、针对上述起泡剂在井下应用的调研，可以看出，起泡剂需要具备价格低廉，起泡性好，泡沫稳定性好等特点，目前常用起泡剂主要为表面活性剂的复合物，包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。201710514553.2“一种泡沫洗井液及其制备方法”公开了一种泡沫洗井液，包括杀菌剂、离子稳定剂、起泡剂、交联剂、稠化剂等，具有较好的起泡性能和稳泡性能，通过瓜尔胶等聚合物交联后实现稳泡，可用于压裂携砂等工艺技术，对于井下作业具有指导意义。但是其耐温性和耐盐性能均不足以满足高矿超深井的井下作业应用。

技术实现思路

1、本发明针对目前现有技术的不足而提供一种井下作业用起泡剂及其制备方法。该起泡剂具有耐温、耐盐的特点，可实现经过250℃老化24h后，矿化度为200000mg/l时，0.1％浓度条件下发泡体积≥800ml，泡沫半衰期≥510min。

2、为了实现上述目的，本发明的目的之一在于提供一种井下作业用起泡剂，所述的起泡剂的分子式如下：

3、

4、其中：n＝8～100，n为正整数。

5、本发明的另一个目的在于提供上述起泡剂的合成方法，所述的合成方法如下：

6、(1)将聚乙二醇放置在100～130℃的真空烘箱中烘干2～4h，待称重不再变化备用；

7、(2)将烘干后的聚乙二醇加入到带有搅拌器和温度计的四口烧瓶中，然后加入催化剂，搅拌器调节至200～400rpm，随后加入溶剂丙酮；

8、(3)将二苯甲烷二异氰酸酯与丙酮混合均匀，放置于恒压滴液漏斗中，然后放到步骤(2)中的四口烧瓶中，打开加热装置，加热至50～70℃，然后打开恒压滴液漏斗，控制滴液速度在20～30滴/min，待滴加完后，继续反应2～8h后关闭加热和搅拌，得到混合物；

9、(4)将上述混合物用乙醚沉淀，然后在20～60℃条件下放置到真空烘箱中烘12～24h，除去乙醚，得到本发明产品起泡剂。

10、优选地，所述的二苯甲烷二异氰酸酯和聚乙二醇的摩尔比为1:2.1～2.6；更优选地，所述的二苯甲烷二异氰酸酯和聚乙二醇的摩尔比为1:2.2～2.3。

11、优选地，步骤(2)中，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡和三乙胺的混合物；所述的催化剂用量为二苯甲烷二异氰酸酯质量的0.1～0.3％；所述的混合物中二月桂酸二丁基锡和三乙胺质量比为1:0.2～0.5。

12、优选地，步骤(2)中，所述的溶剂丙酮的用量为二苯甲烷二异氰酸酯质量的2～5倍。

13、优选地，步骤(3)中，所述的丙酮的用量为二苯甲烷二异氰酸酯质量的1～3倍。

14、优选地，步骤(4)中，所述的乙醚质量为二苯甲烷二异氰酸酯质量的3～6倍，乙醚的沸点为30～60℃。

15、所述的起泡剂合成反应方程式如下：

16、

17、本发明提供的井下作业用起泡剂，其属于gemini双子型非离子表面活性剂，分子以双苯基作为疏水基团，因苯基具有刚性结构，使得分子的耐温性能大幅提高；分子中引入的醚基长链在水相中具有优异的柔韧性，起泡时能够更容易附着在气液界面上，达到稳泡作用；同时，由于分子中未引入阳、阴等离子基团，使得分子的耐盐性能更强。

18、本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

19、(1)本发明的起泡剂的原料来源广泛，合成工艺简单，成本低廉；

20、(2)本发明的起泡剂的用量少，油藏适应性强，可满足不同类型油田发展的需要；

21、(3)本发明的起泡剂不仅耐温耐盐性能好，而且使用浓度低：经过250℃老化24h后，矿化度为200000mg/l时，0.1％浓度条件下发泡体积≥800ml，泡沫半衰期≥510min。

技术特征：

1.一种井下作业用起泡剂的合成方法，其特征在于，所述的合成方法如下：

2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的二苯甲烷二异氰酸酯和聚乙二醇的摩尔比为1:2.1～2.6。

3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述的二苯甲烷二异氰酸酯和聚乙二醇的摩尔比为1:2.2～2.3。

4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡和三乙胺的混合物。

5.根据权利要求4所述的合成方法，其特征在于，所述的混合物中二月桂酸二丁基锡和三乙胺质量比为1:0.2～0.5。

6.根据权利要求1或4所述的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的催化剂用量为二苯甲烷二异氰酸酯质量的0.1～0.3％。

7.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的溶剂丙酮的用量为二苯甲烷二异氰酸酯质量的2～5倍。

8.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的丙酮的用量为二苯甲烷二异氰酸酯质量的1～3倍。

9.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的乙醚质量为二苯甲烷二异氰酸酯质量的3～6倍。

10.根据权利要求1-9任一项权利要求所述合成方法制备得到的起泡剂，其特征在于，所述的起泡剂的分子式如下：

技术总结
本发明属于油井井下作业技术领域，具体涉及一种井下作业用起泡剂及其制备方法。所述的制备方法如下：将聚乙二醇烘干备用；将烘干后的聚乙二醇加入到带有搅拌器和温度计的四口烧瓶中，然后加入催化剂，随后加入溶剂丙酮；将二苯甲烷二异氰酸酯与丙酮混合均匀，放置于恒压滴液漏斗中，然后放到步骤(2)中的四口烧瓶中，打开加热装置，然后打开恒压滴液漏斗，待滴加完后，继续反应得到混合物；将上述混合物用乙醚沉淀，然后在真空烘箱中烘，除去乙醚，得到本发明产品起泡剂。该起泡剂具有耐温、耐盐的特点，可实现经过250℃老化24h后，矿化度为200000mg/L时，0.1％浓度条件下发泡体积≥800ml，泡沫半衰期≥510min。

技术研发人员：刘西岭,杨小伟,战广聚
受保护的技术使用者：东营众悦石油科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15