本发明涉及一种高温泡沫稳定剂及其制备方法与应用，尤其涉及一种稠油蒸汽驱防汽窜用高温泡沫稳定剂及其制备方法与应用，属于石油开采技术领域。
背景技术：
稠油油藏在经过多轮次蒸汽吞吐之后，油气比开始下降，需要转入蒸汽驱阶段才能进一步提高稠油采收率。但随着注汽量的增加和注汽时间的延长，蒸汽驱过程会出现比蒸汽吞吐过程更严重的蒸汽超覆和汽窜现象，即蒸汽单方向突进，油藏加热不均匀，进而导致蒸汽波及体积小、热效率低、经济效益下降。为了提高蒸汽驱总体波及体积和稠油油藏最终采收率，必须采取有效措施来防止汽窜。研究证明，在蒸汽驱过程中，伴蒸汽注入高温泡沫剂可以提高注入蒸汽的波及效率和驱替效率，而制约该项技术应用到蒸汽驱的关键技术问题有两个：一个是泡沫剂的高温发泡性能，即在300℃的高温下能否发泡，另一个是泡沫的稳定性，即在高温下形成的泡沫能否稳定存在。其中，耐高温的泡沫剂已经开发出来(孙建峰，郭东红，辛浩川等.“jp系列高温泡沫剂的合成及性能评价”，石油钻采工艺，2011,33(2)，117-119；郭东红，辛浩川，崔晓东.“改善蒸汽驱效果的高温泡沫剂研究”，精细与专用化学品，2010,18(11)，41-44)，更重要的是需要研制出能让泡沫在高温下保持长时间稳定的高温泡沫稳定剂。起始发泡体积和泡沫半衰期是衡量发泡剂性能优劣的两个重要参数，一个反映了起泡的难易和数量，一个反映了泡沫的稳定性，为了综合评价泡沫剂的静态性能，需要综合考虑起始发泡体积(最大发泡体积)和泡沫半衰期对泡沫性能的影响。
针对上述瓶颈问题以及现有技术的不足，研发一种在300℃的高温条件下具有热稳定性好、能够保持高温泡沫稳定的高温泡沫稳定剂是本领域亟待解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于现实需要，本发明的目的之一在于提供一种泡沫稳定剂，添加有该泡沫稳定剂的发泡剂在300℃的高温条件下具有热稳定性好、能够保持高温泡沫稳定。
本发明的另一目的在于提供前述泡沫稳定剂的制备方法。
本发明的另一目的在于提供前述泡沫稳定剂的应用。
本发明的再一目的在于提供一种发泡剂，其含有前述泡沫稳定剂。
为此，一方面，本发明提供一种泡沫稳定剂(可称高温泡沫稳定剂)，以其重量百分比计，其原料组成包括：20～30wt.％的羟基乙基乙二胺、15～25wt.％的十四烷基二羟乙基氧化铵、10～25wt.％的渣油磺酸盐及余量为水。
本发明实验研究表明在以常规的α-烯烃磺酸盐为高温泡沫剂主剂中引入高温泡沫稳定剂之后，显著提高了高温泡沫体系的封堵性能，该高温泡沫稳定剂的稳泡性能显著优于现有高温泡沫稳定剂。使用本发明的高温泡沫稳定剂后，不仅使得高温泡沫的稳定性显著增强，而且泡沫体系的起始发泡量没有明显降低(通常情况下加入泡沫稳定剂后起始泡沫量有所降低)。本发明所述羟基乙基乙二胺的分子式为ho(ch2)2nh(ch2)2nh2，其可商购获得，例如购自德国巴斯夫公司。
本发明所述十四烷基二羟乙基氧化铵可商购获得，例如购自上海诺颂实业有限公司。
本发明渣油磺酸盐是利用大庆减压渣油(＞500℃的馏分)通过三氧化硫磺化然后利用碱液中和得到的一种磺酸盐表面活性剂，其可商购获得，例如购自北京市瑞德石油新技术公司助剂厂。
作为本发明的一具体实施方式，优选地，所述泡沫稳定剂按如下方法制备得到：
将所述水分成两份，先在一份水中加入所述羟基乙基乙二胺和所述十四烷基二羟乙基氧化铵，在30～40℃下搅拌溶解，得到第一种溶液；然后取另一份水，在40～45℃下加入所述渣油磺酸盐，搅拌溶解，得到第二种溶液；在40～45℃下将所述第一种溶液与所述第二种溶液混合，充分搅拌混合均匀，得到所述泡沫稳定剂。
本发明由于渣油磺酸盐比较粘稠，其溶解需要加温和充分搅拌，采用上述方法可降低配制过程中的能耗、节约配制时间。
如前所述，本发明提供了前述泡沫稳定剂的制备方法，其包括如下步骤：
将所述水分成两份，先在一份水中加入所述羟基乙基乙二胺和所述十四烷基二羟乙基氧化铵，在30～40℃下搅拌溶解，得到第一种溶液；然后取另一份水，在40～45℃下加入所述渣油磺酸盐，搅拌溶解，得到第二种溶液；在40～45℃下将所述第一种溶液与所述第二种溶液混合，充分搅拌混合均匀，得到所述泡沫稳定剂。
另一方面，本发明提供前述泡沫稳定剂作为添加剂在制备发泡剂中的应用。
另一方面，本发明提供一种发泡剂，其含有本发明前述泡沫稳定剂。
作为前述发泡剂的一具体实施方式，所述发泡剂含有α-烯烃磺酸盐。优选地，所述泡沫稳定剂与所述α-烯烃磺酸盐的质量比为1:40～1:75，例如1:50。该类发泡剂是以α-烯烃磺酸盐为发泡主体，其中添加本发明所述泡沫稳定剂。需要说明的是，本发明选用发泡剂α-烯烃磺酸盐只是用来说明泡沫稳定剂是否具有稳定效果的，是业界通常应用的泡沫剂，在无相反证据的情况下，本发明的泡沫稳定剂同样适用于其他发泡剂。
另一方面，本发明提供前述发泡剂在以蒸汽驱开采稠油过程中的应用。优选地，将前述发泡剂配制成质量浓度为0.3％～1.0％(例如0.5％)的水溶液注入。本发明实验表明添加有前述泡沫稳定剂的发泡剂在300℃的高温条件下具有热稳定性好、能够保持高温泡沫稳定。由于添加有前述高温泡沫稳定剂的发泡剂以上突出优点，其能够实现在稠油蒸汽驱过程中防止汽窜、扩大注入蒸汽的波及体积。从而达到提高稠油油藏采收率的目的。
综上可知，本发明主要提供了一种泡沫稳定剂及其应用，添加有该泡沫稳定剂的发泡剂在300℃的高温条件下具有热稳定性好、能够保持高温泡沫稳定。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所述的实例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，都属于本发明保护的范围。
如下实施例中所采用的羟基乙基乙二胺购自德国巴斯夫公司。所采用的十四烷基二羟乙基氧化铵购自上海诺颂实业有限公司。所采用的渣油磺酸盐购自北京市瑞德石油新技术公司助剂厂。该渣油磺酸盐是利用大庆减压渣油(＞500℃的馏分)通过三氧化硫磺化然后利用碱液中和得到的一种磺酸盐表面活性剂。所采用的发泡剂α-烯烃磺酸盐可商购获得，不同厂家生产的工业产品比例及含量基本一致，其一般是指c-14α-烯烃和c-16α-烯烃混合物的磺化产品，本实施例购自浙江赞宇科技集团股份有限公司。
实施例1
本实施例提供一种高温泡沫稳定剂，以所述高温泡沫稳定剂的总重量为100％计，其原料组成包括：羟基乙基乙二胺20％、十四烷基二羟乙基氧化铵15％、渣油磺酸盐25％、余量为水。该高温泡沫稳定剂是通过以下方法制备得到的：将定量的水分成两等份，先在一份水中加入20％羟基乙基乙二胺、15％的十四烷基二羟乙基氧化铵，在30～40℃下搅拌溶解，得到第一种溶液；然后取另一份水，在40～45℃下加入25％的渣油磺酸盐，搅拌溶解，得到第二种溶液；在40～45℃下将第一种溶液和第二种溶液混合，充分搅拌混合均匀，得到本实施例成品高温泡沫稳定剂。
将得到的高温泡沫稳定剂与常规的α-烯烃磺酸盐按1:55的重量比例混合得到高温泡沫剂体系。然后将得到的高温泡沫剂体系溶于水，配制成α-烯烃磺酸盐的质量浓度为0.5％的水溶液进行老化前后泡沫半衰期、起始发泡体积倍数以及高温下的阻力因子测定。采用waringblender法测试该0.5％的水溶液经过高温老化前后的泡沫半衰期以及起始发泡倍数。试验时，将100ml配制好的该0.5％的水溶液倒入waring搅拌器中，在6500r/min转速下搅拌1min，将泡沫倒入1000ml量筒中，读出起始泡沫体积及泡沫体积衰减一半时所用的时间，即为半衰期。采用相同的方法，测定仅含0.5％α-烯烃磺酸盐的水溶液的半衰期，所得结果如表1所示。
采用动态评价实验装置分别测试上述含α-烯烃磺酸盐+高温泡沫稳定剂的0.5％的水溶液及仅含α-烯烃磺酸盐的0.5％的水溶液的阻力因子，此装置为一维单管模型，模型水平放置于恒温箱烘箱内，岩心长50.0cm，直径3.0cm。试验时，先将岩心用水饱和，测岩心水相渗透率，然后按一定气液比同时向岩心中注入水和气，当岩心两端的压差达到平稳时，记录此时岩心两端的压差作为基础压差。然后在相同条件下，注入气和发泡剂，当岩心两端的压差达到平衡时，再次记录此时岩心两端的压差作为工作压差。阻力因子为工作压差和基础压差之比。阻力因子测试条件为：温度200℃、气液比1∶1、氮气压力2.0mpa。以上测试方法请参考“稠油热采高温防窜剂的性能研究”(郭东红，辛浩川，崔晓东等.稠油热采高温防窜剂的性能研究[j].精细石油化工进展，2006，7(10)：1-3)以及“改善蒸汽驱效果的高温泡沫剂研究”(郭东红，辛浩川，崔晓东.改善蒸汽驱效果的高温泡沫剂研究[j]，精细与专用化学品，2010，18(11)：41-44)，实验结果如表1所示：
表10.5％的水溶液各种性能测试结果
实施例2
本实施例提供一种高温泡沫稳定剂，以所述高温泡沫稳定剂的总重量为100％计，其原料组成包括：羟基乙基乙二胺25％、十四烷基二羟乙基氧化铵20％、渣油磺酸盐15％，余量为水。该高温泡沫稳定剂是通过以下方法制备得到的：将定量的水分成两等份，先在一份水中加入25％羟基乙基乙二胺、20％的十四烷基二羟乙基氧化铵，在30～40℃下搅拌溶解，得到第一种溶液；然后取另一份水，在40～45℃下加入15％的渣油磺酸盐，搅拌溶解，得到第二种溶液；在40～45℃下将第一种溶液、第二种溶液混合，充分搅拌混合均匀，得到成品高温泡沫稳定剂。
将得到的高温泡沫稳定剂与常规的α-烯烃磺酸盐按1:55的重量比例混合得到高温泡沫剂体系。将得到的高温发泡剂体系溶于水，配制成α-烯烃磺酸盐的质量浓度为0.5％的水溶液进行老化前后起始发泡倍数、泡沫半衰期以及高温下的阻力因子测试，并以仅含0.5％的α-烯烃磺酸盐的水溶液作为对照，测试方法与实施例1相同，实验结果如表2所示：
表20.5％的溶液各种性能测试结果
实施例3
本实施例提供一种高温泡沫稳定剂，以所述高温泡沫稳定剂的总重量为100％计，其原料组成包括：羟基乙基乙二胺30％、十四烷基二羟乙基氧化铵15％、渣油磺酸盐15％、余量为水。该高温泡沫稳定剂是通过以下方法制备得到的：将定量的水分成两等份，先在一份水中加入30％羟基乙二胺、15％的十四烷基二羟乙基氧化铵，在30～40℃下搅拌溶解，得到第一种溶液；然后取另一份水，在40～45℃下加入15％的渣油磺酸盐，搅拌溶解，得到第二种溶液；在40～45℃下将第一种溶液、第二种溶液混合，充分搅拌混合均匀，得到成品高温泡沫稳定剂。
将得到的高温泡沫稳定剂与常规的α-烯烃磺酸盐按1:55的重量比例混合得到高温泡沫剂体系。将得到的高温发泡剂体系溶于水，配制成α-烯烃磺酸盐的质量浓度为0.5％的水溶液进行老化前后起始发泡倍数、泡沫半衰期以及高温下的阻力因子测试，并以仅含0.5％的α-烯烃磺酸盐的水溶液作为对照，测试方法与实施例1相同，实验结果如表3所示：
表30.5％的水溶液各种性能测试结果
对比例1
本对比例测试常规常用的高温泡沫稳定剂月桂醇(十二醇)的泡沫稳定作用，仅以其替代实施例1中得到的高温泡沫稳定剂配制高温泡沫剂体系，其余均与实施例1相同，所得结果如表4所示：
表40.5％的水溶液性能测试结果
从上述实施例1～实施例3及对比例1可以看出：
(1)以常规的α-烯烃磺酸盐为高温泡沫剂主剂，在没有引入高温泡沫稳定剂之前，300℃老化168h前后对比：老化前起始发泡量达到6.5倍以上，泡沫半衰期达到6h，而老化后起始发泡量达到6倍，泡沫半衰期仅有3h。200℃下的阻力因子为14.2～14.8；引入本发明的高温泡沫稳定剂之后，300℃老化168h前后对比：老化前起始发泡量达到5.5倍以上，泡沫半衰期达到15h以上，而老化后起始发泡量达到约6倍以上，泡沫半衰期仍可以达到15h以上，200℃下的阻力因子达到20以上，即引入高温泡沫稳定剂之后高温下的阻力因子提高35％以上，显著提高了高温泡沫体系的封堵性能。而从对比例中可以看出利用常规的泡沫稳定剂月桂醇(十二醇)时，高温老化后的起始发泡量从6.0倍降低到5.0倍，老化后的泡沫半衰期从3.3h延长到5.5h。阻力因子为16.4，比使用本发明的泡沫稳定剂时的阻力因子(平均在20以上)有明显降低，本发明高温泡沫稳定剂的稳泡性能显著优于现有高温泡沫稳定剂。
(2)使用本发明的高温泡沫稳定剂后，不仅使得高温老化后的高温泡沫的稳定性显著增强，而且使得高温老化后泡沫体系的起始发泡量基本保持不变(通常情况下是加入泡沫稳定剂后起始泡沫量有所降低)。这一特征是目前现有的高温泡沫稳定剂所不具备的，对增强其防窜封堵性能意义重大。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、同等替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。