本发明公开了一种泡沫排水剂的制备方法，属于排水剂
技术领域：
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背景技术：
：天然气井生产过程中水流会随着气流进入气井，当气流大小无法使水流带出井外时即会造成积液，进而导致减产甚至淹死。天然气井产出液体有两种，一是地层中的游离水或烃类凝析液；二是地层中含有水汽的天然气流入井筒，由于热损失使温度沿井筒逐渐下降，出现凝析水。若井筒内液体不及时排出，则增加井底回压，造成产气量不断下降。为了解决积液的问题，目前主要采用往井下加入泡排剂的方法进行排液，泡排剂与积液混合后，在天然气流搅动下产生大量泡沫，有泡沫将积液带出井外，减少积液影响，达到稳定或增加天然气产量的目的。（它是将泡沫排水剂从携液能力不足的气井井口注入井底，借助于天然气流的搅拌作用与井底积液充气接触，从而减小液体表面张力，产生大量稳定的含水泡沫，明显降低气液混合物密度，大幅度降低油管内的摩阻损失和重力梯度，使井底积液易被气流从井底携带至地面。）天然气井井身及地面流程绝大部分均为钢制结构，受管内流体（液流、气流）的影响，极易发生腐蚀甚至穿孔的情况。为了解决这一问题，目前通常采用往井下加入缓蚀剂的方法进行防腐，缓蚀剂与井下水体混合后，气井排液的过程中会与管壁进行接触，通过吸附、氧化或者沉淀的方式与管壁紧密结合，抑制阴极或阳极反应，进而达到防腐的目的。目前泡沫排水工艺所使用的泡排剂在加注过缓蚀剂的气井中使用时，效果会明显差于普通气井，由于离子组成及官能基团的不同，缓蚀剂成分会对大部分起泡剂造成异常损耗而降低其效能。目前泡沫排水剂存在自发起泡能力差，携水能力低，耐盐性差以及钢制气井会被腐蚀的缺陷。因此，发明一种自发气泡能力好且耐盐性好的泡沫排水剂对排水剂
技术领域：
具有积极意义。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题，针对目前泡沫排水剂自发起泡能力差，携水能力低，耐盐性差以及钢制气井会被腐蚀的缺陷，提供了一种泡沫排水剂的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种泡沫排水剂的制备方法为：向三口烧瓶中加入30～35g腐殖酸改性的钠基膨润土、100～120ml蒸馏水，加热升温至45～50℃，将丙烯酸与马来酸酐混合，用滴液漏斗以5～7ml/min的滴加速率滴入三口烧瓶中，滴加完毕后用质量分数为20%的氢氧化钠溶液调节ph至7～8，再加入40～45ml聚乙烯醇、50～55ml3，4二羟基苯甲酸、70～80ml山茶油，10～15ml氯化苄、40～45ml缓蚀剂保温反应2～3h，保温处理2～3h，得到泡沫排水剂；腐殖酸改性的钠基膨润土的制备方法为：（1）取30～45g活性粉体和4～5g十八烷基三甲基氯化铵溶于装有200～250ml蒸馏水的烧杯中，移入水浴锅，加热升温，保温反应2～3h，得到改性液，将改性液置于高速离心机中，离心处理15～20min，去除上层清液，收集下层沉淀；（2）用质量分数为15%的盐酸洗涤上述下层沉淀，将洗涤后的下层沉淀放入设定温度为80～90℃的鼓风干燥机中，干燥3～4h，得到腐殖酸改性的钠基膨润土。丙烯酸与马来酸酐混合质量比为4︰1。缓蚀剂的制备方法为：将质量分数为10%的甲醛水溶液、苯乙酮、苯胺和无水乙醇按质量比为10︰7︰5︰4混合，得到混合分散液，加热升温至70～80℃，保温搅拌分散2～3h，冷却至室温，得到缓蚀剂。保温反应温度为90～100℃，离心处理时转速为4000～4500r/min。用盐酸对下层沉淀洗涤时，应使洗涤液ph为7.8～8.2方能停止洗涤。活性粉体的制备方法为：（1）取草炭用质量分数为15%的氢氧化钠溶液调节ph为9～10后，置于高压蒸汽锅中裂解50～60min，自然冷却至室温后，得到悬浮液；（2）将上述悬浮液置于高速离心机中，以6000～7000r/min转速离心处理5～8min，去除下层沉淀得到上层液，将上层液用质量分数为40%的硫酸溶液调节ph后，静置沉淀12～18h，去除滤渣收集上层清液得到裂解液；（3）用质量分数为10%的盐酸调节上述裂解液ph，随后置于高速冷冻离心机中，以3000～4000r/min的转速离心处理8～10min，收集下层离心沉淀，将离心沉淀用水洗涤3～5次后，置于冷冻干燥机中，在-40～-20℃下冷冻干燥10～12h，再将冷冻干燥后的离心沉淀、钠基膨润土、氢氧化钠混合研磨3～4h，过400目筛得到活性粉体。高压蒸汽锅中裂解时控制高压蒸汽锅温度为500～550℃，压力为5～6mpa。静置沉淀前，应用硫酸溶液调节ph至5.0～5.5。裂解液冷冻离心前，需用盐酸调节ph至2～3，冷冻干燥后的离心沉淀、钠基膨润土、氢氧化钠混合研磨时质量比优选为1︰5︰2。本发明的有益效果是：（1）本发明将草炭用氢氧化钠溶液碱化处理后，放入高压蒸汽锅中裂解得到裂解污泥悬浮液，经过高速冷冻离心处理，收集上层液，用硫酸酸化上层液，沉淀得到裂解液，再用盐酸酸化裂解液，经冷冻离心收集得到下层固体，再将固体经过洗涤、冷冻干燥后与钠基膨润土混合，研磨得到腐殖酸插层钠基膨润土，将腐殖酸插层钠基膨润土与氢氧化钠粉末混合溶于蒸馏水中，加热升温反应得到反应液，将反应液经离心收集得到上层清液，用盐酸酸化上层清液后，经过静置沉淀、过滤、洗涤、干燥得到腐殖酸改性的钠基膨润土，将腐殖酸改性的钠基膨润土溶于蒸馏水中，向其中加入混合单体，经过碱化后添加引发剂，引入亲水性羧酸基团，再加入聚乙烯醇、3，4二羟基苯甲酸、山茶油氯化苄、缓蚀剂等添加剂得到泡沫排水剂，本发明利用天然草炭原料，通过裂解，重复溶析，从草炭中提取出腐殖酸，将腐殖酸、氢氧化钠、钠基膨润土混合研磨，得到活性粉体，碱性条件下腐殖酸溶解后，在季胺盐作用下引入钠基膨润土表面插层中，并使钠基膨润土的孔隙率和层间距增大，随后利用聚乙烯醇和3，4二羟基苯甲酸的自聚合，形成插层内部的油性包覆膜，降低气井中水的表面活性，在吸水的膨润土颗粒表面形成大量的气泡，膨润土颗粒吸水性好，所形成的气泡孔径分布更窄，从而使泡沫排水剂的自发起泡更加容易，携水能力更强；（2）本发明中钠基膨润土中插层内部的油性包覆膜，借助天然气搅拌作用下油性包覆膜会脱离钠基膨润土，使钠基膨润土浮起产生泡沫，油性包覆膜中含有邻苯二酚功能基团，它在茶油中儿茶酚氧化酶作用下发生氧化生成邻苯醌，邻苯醌与季胺盐中氨基发生迈克尔加成，形成共价交联点，产生高分子网状聚合物将矿物颗粒包覆吸附，提高排水剂的携水能力，将腐殖酸插层钠基膨润土用氢氧化钠碱化提纯得到腐殖酸改性的钠基膨润土，腐殖酸改性的钠基膨润土与混合羧酸单体进行接枝共聚反应，混合羧酸单体在引发剂作用下，其双键部分会与腐殖酸结构中的半醌基发生聚合生成醚键，形成聚羧酸分散剂，聚羧酸基团亲水性极强且本身具有较大的空间结构，在气井流体中会产生较大的空间位阻，有利于提高钠基膨润土的分散性能，从而提高气泡的分散性能，引入的腐殖酸基聚羧酸在排气流体中是一种表面活性物质和螯合性物质，通过在改性钠基膨润土颗粒中插层，非极性一端与改性钠基膨润土颗粒的疏水表面结合，极性的羧酸基团朝外，避免改性钠基膨润土颗粒聚集而发生沉降，使气泡的稳定性得到保证，所制的缓蚀剂是一种曼尼希碱，经过季胺化后，缓蚀剂以电负性较大的氮原子作为中心的极性基团，极性基团亲水性很强，当它接触到钢制的气井表面之后，与气井表面金属存在物理吸附作用，形成吸附层，与此同时，非极性基团在远离气井的方向，形成憎水性膜，改变了气井表面的电荷状态，增大了腐蚀生锈反应的活化能，使锈化反应难以进行，缓蚀剂经过季胺化后带有阳离子基团，对螯合的金属离子有抑制效果，降低钙、镁等易成垢气井离子的浓度，提高泡沫排水剂的抗矿化能力，并对气井管壁具有显著的防腐蚀和阻垢作用，具有广阔的应用前景。具体实施方式取草炭用质量分数为15%的氢氧化钠溶液调节ph为9～10后，置于高压蒸汽锅中裂解50～60min，控制高压蒸汽锅温度为500～550℃，压力为5～6mpa，自然冷却至室温后，得到悬浮液；将上述悬浮液置于高速离心机中，以6000～7000r/min转速离心处理5～8min，去除下层沉淀得到上层液，将上层液用质量分数为40%的硫酸溶液调节ph至5.0～5.5，静置沉淀12～18h，去除滤渣收集上层清液得到裂解液；用质量分数为10%的盐酸将上述裂解液ph调至2～3后，置于高速冷冻离心机中，以3000～4000r/min的转速离心处理8～10min，收集下层离心沉淀，将离心沉淀用水洗涤3～5次后，置于冷冻干燥机中，在-40～-20℃下冷冻干燥10～12h，再将冷冻干燥后的离心沉淀、钠基膨润土、氢氧化钠按质量比为1︰5︰2混合研磨3～4h，过400目筛得到活性粉体；取30～45g上述活性粉体和4～5g十八烷基三甲基氯化铵溶于装有200～250ml蒸馏水的烧杯中，移入水浴锅，加热升温至90～100℃，保温2～3h，得到改性液，将改性液置于高速离心机中，以4000～4500r/min的转速离心处理15～20min，去除上层清液，收集下层沉淀；用质量分数为15%的盐酸洗涤上述下层沉淀直至洗涤液ph为7.8～8.2，将洗涤后的下层沉淀放入设定温度为80～90℃的鼓风干燥机中，干燥3～4h，得到腐殖酸改性的钠基膨润土，将质量分数为10%的甲醛水溶液、苯乙酮、苯胺和无水乙醇按质量比为10︰7︰5︰4混合，得到混合分散液，加热升温至70～80℃，保温搅拌分散2～3h，冷却至室温，得到缓蚀剂；向三口烧瓶中加入30～35g上述腐殖酸改性的钠基膨润土、100～120ml蒸馏水，加热升温至45～50℃，将丙烯酸与马来酸酐按质量比为4︰1混合，用滴液漏斗以5～7ml/min的滴加速率滴入三口烧瓶中，滴加完毕后用质量分数为20%的氢氧化钠溶液调节ph至7～8，再加入40～45ml聚乙烯醇、50～55ml3，4二羟基苯甲酸、70～80ml山茶油，10～15ml氯化苄、40～45ml上述缓蚀剂保温反应2～3h，保温处理2～3h，得到泡沫排水剂。实例1活性粉体的制备：取草炭用质量分数为15%的氢氧化钠溶液调节ph为9后，置于高压蒸汽锅中裂解50min，控制高压蒸汽锅温度为500℃，压力为5mpa，自然冷却至室温后，得到悬浮液；将上述悬浮液置于高速离心机中，以6000r/min转速离心处理5min，去除下层沉淀得到上层液，将上层液用质量分数为40%的硫酸溶液调节ph至5.0，静置沉淀12h，去除滤渣收集上层清液得到裂解液；用质量分数为10%的盐酸将上述裂解液ph调至2后，置于高速冷冻离心机中，以3000r/min的转速离心处理8min，收集下层离心沉淀，将离心沉淀用水洗涤3次后，置于冷冻干燥机中，在-40℃下冷冻干燥10h，再将冷冻干燥后的离心沉淀、钠基膨润土、氢氧化钠按质量比为1︰5︰2混合研磨3h，过400目筛得到活性粉体。缓蚀剂的制备：取30g上述活性粉体和4g十八烷基三甲基氯化铵溶于装有200ml蒸馏水的烧杯中，移入水浴锅，加热升温至90℃，保温2h，得到改性液，将改性液置于高速离心机中，以4000r/min的转速离心处理15min，去除上层清液，收集下层沉淀；用质量分数为15%的盐酸洗涤上述下层沉淀直至洗涤液ph为7.8，将洗涤后的下层沉淀放入设定温度为80℃的鼓风干燥机中，干燥3h，得到腐殖酸改性的钠基膨润土，将质量分数为10%的甲醛水溶液、苯乙酮、苯胺和无水乙醇按质量比为10︰7︰5︰4混合，得到混合分散液，加热升温至70℃，保温搅拌分散2h，冷却至室温，得到缓蚀剂。泡沫排水剂的制备：向三口烧瓶中加入30g上述腐殖酸改性的钠基膨润土、100ml蒸馏水，加热升温至45℃，将丙烯酸与马来酸酐按质量比为4︰1混合，用滴液漏斗以5ml/min的滴加速率滴入三口烧瓶中，滴加完毕后用质量分数为20%的氢氧化钠溶液调节ph至7，再加入40ml聚乙烯醇、50ml3，4二羟基苯甲酸、70ml山茶油，10ml氯化苄、40ml上述缓蚀剂保温反应2h，保温处理2h，得到泡沫排水剂。实例2活性粉体的制备：取草炭用质量分数为15%的氢氧化钠溶液调节ph为9后，置于高压蒸汽锅中裂解55min，控制高压蒸汽锅温度为520℃，压力为5mpa，自然冷却至室温后，得到悬浮液；将上述悬浮液置于高速离心机中，以6500r/min转速离心处理7min，去除下层沉淀得到上层液，将上层液用质量分数为40%的硫酸溶液调节ph至5.2，静置沉淀16h，去除滤渣收集上层清液得到裂解液；用质量分数为10%的盐酸将上述裂解液ph调至2后，置于高速冷冻离心机中，以3500r/min的转速离心处理9min，收集下层离心沉淀，将离心沉淀用水洗涤3～5次后，置于冷冻干燥机中，在-30℃下冷冻干燥11h，再将冷冻干燥后的离心沉淀、钠基膨润土、氢氧化钠按质量比为1︰5︰2混合研磨3.5h，过400目筛得到活性粉体。缓蚀剂的制备：取40g上述活性粉体和4g十八烷基三甲基氯化铵溶于装有220ml蒸馏水的烧杯中，移入水浴锅，加热升温至95℃，保温2.5h，得到改性液，将改性液置于高速离心机中，以4200r/min的转速离心处理17min，去除上层清液，收集下层沉淀；用质量分数为15%的盐酸洗涤上述下层沉淀直至洗涤液ph为8.0，将洗涤后的下层沉淀放入设定温度为85℃的鼓风干燥机中，干燥3.5h，得到腐殖酸改性的钠基膨润土，将质量分数为10%的甲醛水溶液、苯乙酮、苯胺和无水乙醇按质量比为10︰7︰5︰4混合，得到混合分散液，加热升温至75℃，保温搅拌分散2.5h，冷却至室温，得到缓蚀剂。泡沫排水剂的制备：向三口烧瓶中加入32g上述腐殖酸改性的钠基膨润土、110ml蒸馏水，加热升温至47℃，将丙烯酸与马来酸酐按质量比为4︰1混合，用滴液漏斗以6ml/min的滴加速率滴入三口烧瓶中，滴加完毕后用质量分数为20%的氢氧化钠溶液调节ph至7，再加入42ml聚乙烯醇、52ml3，4二羟基苯甲酸、75ml山茶油，12ml氯化苄、42ml上述缓蚀剂保温反应2.5h，保温处理2.5h，得到泡沫排水剂。实例3活性粉体的制备：取草炭用质量分数为15%的氢氧化钠溶液调节ph为10后，置于高压蒸汽锅中裂解60min，控制高压蒸汽锅温度为550℃，压力为6mpa，自然冷却至室温后，得到悬浮液；将上述悬浮液置于高速离心机中，以7000r/min转速离心处理8min，去除下层沉淀得到上层液，将上层液用质量分数为40%的硫酸溶液调节ph至5.5，静置沉淀18h，去除滤渣收集上层清液得到裂解液；用质量分数为10%的盐酸将上述裂解液ph调至3后，置于高速冷冻离心机中，以4000r/min的转速离心处理10min，收集下层离心沉淀，将离心沉淀用水洗涤5次后，置于冷冻干燥机中，在-20℃下冷冻干燥12h，再将冷冻干燥后的离心沉淀、钠基膨润土、氢氧化钠按质量比为1︰5︰2混合研磨4h，过400目筛得到活性粉体。缓蚀剂的制备：取45g上述活性粉体和5g十八烷基三甲基氯化铵溶于装有250ml蒸馏水的烧杯中，移入水浴锅，加热升温至100℃，保温3h，得到改性液，将改性液置于高速离心机中，以4500r/min的转速离心处理20min，去除上层清液，收集下层沉淀；用质量分数为15%的盐酸洗涤上述下层沉淀直至洗涤液ph为8.2，将洗涤后的下层沉淀放入设定温度为90℃的鼓风干燥机中，干燥4h，得到腐殖酸改性的钠基膨润土，将质量分数为10%的甲醛水溶液、苯乙酮、苯胺和无水乙醇按质量比为10︰7︰5︰4混合，得到混合分散液，加热升温至80℃，保温搅拌分散3h，冷却至室温，得到缓蚀剂。泡沫排水剂的制备：向三口烧瓶中加入35g上述腐殖酸改性的钠基膨润土、120ml蒸馏水，加热升温至50℃，将丙烯酸与马来酸酐按质量比为4︰1混合，用滴液漏斗以7ml/min的滴加速率滴入三口烧瓶中，滴加完毕后用质量分数为20%的氢氧化钠溶液调节ph至8，再加入45ml聚乙烯醇、55ml3，4二羟基苯甲酸、80ml山茶油，15ml氯化苄、45ml上述缓蚀剂保温反应3h，保温处理3h，得到泡沫排水剂。对比例1：与实例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少活性粉体。对比例2：与实例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少缓蚀剂。对比例3：上海某公司生产的泡沫排水剂。起泡能力测试：分别称取2.5g实例1～3和对比例中的泡沫排水剂于500ml烧杯中，加入50g/l矿化水稀释至500ml，得到药剂浓度为0.5%的待测样液，将样液加热至50±1℃，恒温10min，备用；用超级恒温水浴预热罗氏泡沫仪并恒温在50±1℃，用约100～200ml样液对内管壁进行充分冲刷并润湿后，关闭罗氏泡沫仪下端阀门，用50ml移液管移出50ml加热的待测样液加入罗氏泡沫仪中，用200ml定量漏斗移出200ml已加热的待测样液，在底部形成液面。将取有待测样液200ml的移液管置于罗氏泡沫仪上端中心位置，对准液面垂直放下样液，待放液完成后，马上记下泡沫高度（此为起泡能力），并用秒表开始计时，3min后再次记录泡沫高度（此为起泡稳定性）。携水能力测试：称取2.5g实例1～3和对比例中的泡沫排水剂于500ml烧杯中，加入50g/l矿化水稀释至500ml，得到药剂浓度为0.5%的待测样液，将样液加热至50±1℃，恒温10min，备用；用超级恒温水浴预热恒温携液仪并恒温在50±1℃，用约100～200ml样液对内管壁进行充分冲刷并润湿后，连接通气管线并通入300l/h的氮气，然后用250ml量筒量取250ml样液并加入携液仪中，连接携液仪配套的液体接收装置，待管内完全无泡沫带出时用量筒量取带出液体积，此即为携液量，同时计算携液率（携液率=携液量/总液量×100%）；耐盐性测试：耐盐性能评价的操作同起泡能力实验的操作，在95℃条件下，分别测试其在不同浓度的nacl溶液下的起泡能力，以考察泡沫排水剂的耐盐性能。耐腐蚀性测试：将实例1～3和对比例中的泡沫排水剂用于钢制气井中，观察井壁是否被腐蚀。表1泡沫排水剂性能测定结果测试项目实例1实例2实例3对比例1对比例2对比例3起泡能力（mm）1871891901501681703min后起泡能力（mm）195197198132159162携液率（%）82.4683.5884.6072.6078.3279.132%nacl溶液起泡能力（mm）1871881901521331564%nacl溶液起泡能力（mm）180181182160142165耐腐蚀性未被腐蚀未被腐蚀未被腐蚀轻微腐蚀严重腐蚀轻微腐蚀根据上述检测数据可知本发明的泡沫排水剂起泡能力好，并且起泡能力稳定，携液率高，携水能力好，耐盐性好，在不同浓度的nacl溶液下的起泡能力好，耐腐蚀性好，井壁未被腐蚀，具有广阔的应用前景。以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12