一种新型可漂浮固体泡排棒及其制备方法与流程

本发明属于油气田采气生产
技术领域：
，涉及泡排采气用泡排棒，具体涉及一种新型可漂浮固体泡排棒及其制备方法。本发明所述泡排棒尤其适用于低产气水淹井。
背景技术：
：随着气井采气进入中后期，气藏压力和天然气流动速度逐步降低，致使地层水或凝析液不能随着天然气的气流携带出井筒，导致其边水推进和底水上升。一段时间后，这些液体聚集于井底，液柱随之形成，严重影响气井的正常生产。若这种状况持续下去，井筒内形成过多的积液，回压就会大于地层压力，继而引起气井水淹，井筒中聚集的液柱还会压死气井，导致气井停产。为了提高气井采收率，目前已经应用多种方式进行排液采气，常用的排水采气工艺主要包括井下节流排水采气、柱塞气举排水采气、泡沫排水采气、增压抽吸排水采气以及优选管柱排水采气。其中，泡沫排水采气工艺是油气田采气生产中最常用的排水采气方法之一。首先向井内注入一定数量的起泡剂，井筒积液与起泡剂接触以后，借助天然气流的搅动，生成大量低密度的含水泡沫，随气流从井底携带到地面，达到清除井底积液的目的。同时，在携带气泡流的天然气上升到地面后，为防止泡沫带入地面工艺设备，影响正常生产，还需在泡沫进入设备前，向管线内注入消泡剂，将泡沫除去。由于采用泡沫排水采气具有连续有效、不对地层造成伤害、适应性强等优点，因此，该方法越来越受到人们的重视。专利cn205532533u公开一种低产气水淹井专用螺旋桨式泡排棒，其将由泡排剂制成的三块扇叶片与圆锥体模压为一体形成螺旋桨状。三块扇叶片的设计在一定程度上增大了泡排剂与井底积液的接触面积，缩短了泡排棒在井底积液中的溶解时间，但这种泡排棒制备复杂且不便于储存和使用。专利cn205314974u给出一种低产气水淹井专用泡排棒，在泡排棒的棒体上设置有将泡排棒两端面贯通的通孔，泡排棒的横截面为圆形或多边形。本专利通过外形的变化使得泡排棒易于在井底积液中反应，但所述泡排棒的应用效果难以保证。专利cn203079903u涉及了一种自产气环保蜂窝煤状缓蚀泡排棒，其技术核心是在圆柱体中均匀分布有4个呈蜂窝煤状的空心圆柱，蜂窝煤状的空心圆柱提升了泡排棒的起泡能力，但空心圆柱并能有效地缩短泡排棒在井筒积液中的反应时间，致使泡排棒沉入井底。现有油气田采气用泡排棒多被制成柱体状，由于自身结构，常规泡排棒或自生气型泡排棒都具有以下缺点：（1）泡排棒密度通常为1.2～1.4g/cm3，大于井筒积液密度1.05～1.15g/cm3，投入井筒后会逐渐沉入井底，泡排棒浸入井底积液的深度越深，泡排棒受到的积液压强就越大，越不易产生气泡，致使无法充分发挥发泡效果，严重者会堵塞井底；（2）圆柱体泡排棒和井底积液接触面小，溶解速度相对较慢，无法有效发挥泡排棒的作用。因此，为了有效解决以上问题，急需研发一种经济、有效的低产低压气井泡排棒，使其漂浮于井筒积液上部，减少积液对其的压强，增强发泡能力，有效提高其举升和排液能力，恢复气井的自身产能。技术实现要素：本发明针对上述问题，提供一种新型可漂浮固体泡排棒及其制备方法。本发明优化了泡排棒的配方组成，并对泡排棒外部形状及组分结构的优化设计，显著地增加了泡排棒和井筒积液的接触面积，并且这种泡排棒比重小于等于井筒积液比重，能够漂浮于积液上部，完全消除了井筒积液压强对发泡的影响，加大了起泡量，增加了排液效果。为了实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：一种新型可漂浮固体泡排棒，其组分按质量份数计，包括起泡剂40～60份、稳泡剂10～20份、填充剂10份、助溶剂5份、助流剂3份、润滑脱模剂2份；所述起泡剂选自十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基磺丙基甜菜碱中的一种或几种，所述稳泡剂选用椰油酸单乙醇酰胺、十二烷基葡萄糖苷中的一种或两种，所述填充剂选用硫脲，所述助溶剂选用水溶性固态盐，所述助流剂选用聚乙烯醇，所述润滑脱模剂选用聚乙二醇6000、苯甲酸钠中的一种或两种。本发明所述起泡剂均为两性离子表面活性剂，选自十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基磺丙基甜菜碱中的任一种，或是其中的两种或三种。上述两种或三种两性离子表面活性剂的使用，可以很好的适应井筒积液中的复杂环境，形成更好的位置适应性，使得泡排剂的起泡性及稳泡性大幅度提高，而这种有益效果绝不是多种两性离子表面活性剂单独使用时效果的简单加和。同时，本发明所述起泡剂与其它组分具有良好的配伍性，使得制得的可漂浮固体泡排棒的整体性能良好。本发明所述起泡剂可以统称为磺基甜菜碱，为季铵盐类两性表面活性剂，具有季铵盐阳离子及磺酸基阴离子，显示出优良的表活性能，具有出色的抗水性，良好的钙皂分散性、低刺激性，与其它表面活性剂复配具有明显的协同效应。此外，磺基甜菜碱类两性表面活性剂与其它表面活性剂在较宽的ph范围内复配时，还显示出了出色的泡沫性能及增稠效应。本发明所述稳泡剂椰油酸单乙醇酰胺、十二烷基葡萄糖苷为非离子表面活性剂，与起泡剂配伍性能好，具有增强泡沫稳定性、浸透性、洗净性及耐硬水性的能力。本发明所述填充剂选用硫脲。硫脲为白色而有光泽的晶体，溶于水，加热时能溶于乙醇，极微溶于乙醚。本发明选用硫脲，作为填充剂，可以很好的调节所述泡排棒的整体硬度，防止泡排棒投入井筒时遇水松散掉，减小了泡排棒使用寿命，起不到泡排作用。优选地，所述新型可漂浮固体泡排棒的助溶剂选自氯化钠、氯化钾、硫酸钠中的一种或几种。这几种水溶性固态盐在所述泡排棒中，增强了所述泡排棒的溶解性，并且可以很好地保持井底积液的酸碱平衡，利于保持两性离子表面活性剂以及其它助剂的性能稳定。但本发明对水溶性固态盐的限定，并不局限于此。本发明所述助流剂选用聚乙烯醇。聚乙烯醇为白色粉末，易溶于水，作为助流剂填充颗粒间的空隙、填平颗粒粗糙的表面，增加流动性。本发明所述润滑脱模剂选用聚乙二醇6000、苯甲酸钠中的一种，或是其混合物。润滑脱模剂的主要作用是降低泡排棒和模具之间的摩擦力，利于泡排棒挤压成型和脱模。本发明还给出了上述新型可漂浮固体泡排棒的制备方法，其包括下述步骤：步骤1：将起泡剂、稳泡剂、填充剂按设定比例足量置入容器中，混合均匀后，加热至50℃，保温烘干3小时；步骤2：再次加入助溶剂、助流剂、润滑脱模剂，混合均匀，开始加热，逐渐升温至80℃，保温直至物料烘干；步骤3：待步骤2所得物料冷却至室温后，将物料置入模具中，开始挤压，挤压压强达到10～15mpa时，模压成型，即得所述泡排棒。在上述方法中，优选地，在步骤2中，物料烘干时间一般为5小时，可以获得烘干至恒重的物料。通过上述方法制得的泡排棒的密度为0.95～1.05g/cm3，小于等于井筒积液密度。将本发明所述泡排棒投入气井中，泡排棒密度小于等于井筒积液密度，能够漂浮于积液上部，完全消除了井筒积液压强对发泡的影响，利于泡排棒组分发泡，提高了携液能力。在一个具体的实施例中，本发明还给出了一种通过上述方法制得的泡排棒。这种泡排棒的主要构造可以描述为：其制备的泡排棒包括圆柱状棒体，所述圆柱状棒体的两端设置有弧形过渡段，在所述圆柱状棒体和弧形过渡段的表面设置有螺纹，所述圆柱状棒体的内部中空，所述圆柱状棒体内部中空段的长度不小于所述泡排棒长度的1/2。作为本技术方案的优选实施方式之一，所述圆柱状棒体内部中空的截面为圆形或多边形。作为本技术方案的优选实施方式之一，所述多边形的边数量至少为三条。进一步地，所述圆柱状棒体表面的螺纹呈单向排列或双向排列。作为本技术方案的优选实施方式之一，所述弧形过渡段表面的螺纹排布方式与圆柱状棒体表面的螺纹相同。进一步地，所述螺纹由多个棱台状凸起体连续衔接形成，在同一螺纹上的相邻两个棱台状凸起体之间形成沟槽。作为本技术方案的优选实施方式之一，所述棱台状凸起体在同一所述泡排棒上的规格相同。作为本技术方案的优选实施方式之一，所述泡排棒的密度小于井筒积液密度。与现有泡排棒相比，本发明所述可漂浮固体泡排棒及其制备方法至少具有下述的有益效果或优点：本发明选用两性表面活性剂十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基磺丙基甜菜碱作为起泡剂，并与稳泡剂椰油酸单乙醇酰胺、十二烷基葡萄糖苷配合使用，并用硫脲作为填充剂，还有水溶性固态盐、聚乙烯醇和润滑脱模剂等组分。上述物料方便易得，并且各组分之间配伍性良好。再者，本发明所述泡排棒经过物料的简单处理，模压成型，制备方法简便易行。本发明还给出了一种具体的可漂浮固体泡排棒，根据外形结构的不同，可以人为的划分为中部具有中空结构的圆柱状棒体，以及圆柱状棒体两端的弧形过渡段。在圆柱状棒体和弧形过渡段的表面设置有螺纹。进一步地，所述圆柱状棒体内部中空段的长度不小于所述泡排棒长度的1/2。在优化泡排棒组分配方的同时，本发明对泡排棒的组分结构进行了改进。通过上述结构的变化，所述泡排棒的密度小于等于井筒积液密度，使得泡排棒漂浮在井筒积液上部，或是泡排棒的部分圆柱状棒体悬浮在井筒积液中，加大了起泡量。本发明所述泡排棒尤其适用于低产气水淹井。在油气田采气作业应用中，与现有泡排棒相比，所述泡排棒提升了排液效果，增加了气井的采气量。附图说明图1是本发明所述可漂浮固体泡排棒的主视图。图2是图1所述可漂浮固体泡排棒的a-a截面图。图3是图1所述可漂浮固体泡排棒的侧视图。图4是图1所述可漂浮固体泡排棒的立体图。附图标记说明：1、圆柱状棒体；2、弧形过渡段；3、通孔；4、螺纹；5、棱台状凸起体；6、沟槽。具体实施方式为叙述方便，下文中所称的“左”、“右”、“上”、“下”与附图本身的“左”、“右”、“上”、“下”方向一致。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1本实施例给出几种可漂浮固体泡排棒的组分及其配比，并给出各泡排棒的制备方法。（1）可漂浮固体泡排棒srp-1组分及其配比为：十二烷基乙氧基磺基甜菜碱50kg、椰油酸单乙醇酰胺15kg、硫脲10kg、氯化钠5kg、聚乙烯醇3kg、苯甲酸钠2kg。可漂浮固体泡排棒srp-1的制备方法：步骤1：将十二烷基乙氧基磺基甜菜碱50kg、椰油酸单乙醇酰胺15kg、硫脲10kg置入容器中，混合均匀后，加热至50℃，保温烘干3小时。步骤2：再将氯化钠5kg、聚乙烯醇3kg、苯甲酸钠2kg加入步骤1的所述容器中，混合均匀，开始加热，逐渐升温至80℃，保温5小时直至物料烘干；步骤3：待步骤2所得物料冷却至室温后，将物料置入模具中，开始挤压，挤压压强达到10～15mpa时，模压成型，即得所述泡排棒。（2）可漂浮固体泡排棒srp-2组分及其配比为：十二烷基乙氧基磺基甜菜碱和十二烷基磺丙基甜菜碱的混合物60kg（十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十二烷基磺丙基甜菜碱的质量比为2:3）、椰油酸单乙醇酰胺10kg、硫脲10kg、氯化钠5kg、聚乙烯醇3kg、苯甲酸钠2kg。可漂浮固体泡排棒srp-2的制备方法：步骤1：将十二烷基乙氧基磺基甜菜碱和十二烷基磺丙基甜菜碱的混合物60kg、椰油酸单乙醇酰胺10kg、硫脲10kg置入容器中，混合均匀后，加热至50℃，保温烘干3小时。步骤2：再将氯化钠5kg、聚乙烯醇3kg、苯甲酸钠2kg加入步骤1的所述容器中，混合均匀，开始加热，逐渐升温至80℃，保温5小时直至物料烘干；步骤3：待步骤2所得物料冷却至室温后，将物料置入模具中，开始挤压，挤压压强达到10～15mpa时，模压成型，即得所述泡排棒。（3）可漂浮固体泡排棒srp-3组分及其配比为：十二烷基羟丙基磺基甜菜碱45kg、椰油酸单乙醇酰胺和十二烷基葡萄糖苷的混合物20kg（椰油酸单乙醇酰胺、十二烷基葡萄糖苷的质量比为1:1）、硫脲10kg、氯化钠5kg、聚乙烯醇3kg、苯甲酸钠2kg。可漂浮固体泡排棒srp-3的制备方法：步骤1：将十二烷基羟丙基磺基甜菜碱45kg、椰油酸单乙醇酰胺和十二烷基葡萄糖苷的混合物20kg、硫脲10kg置入容器中，混合均匀后，加热至50℃，保温烘干3小时。步骤2：再将氯化钠5kg、聚乙烯醇3kg、苯甲酸钠2kg加入步骤1的所述容器中，混合均匀，开始加热，逐渐升温至80℃，保温5小时直至物料烘干；步骤3：待步骤2所得物料冷却至室温后，将物料置入模具中，开始挤压，挤压压强达到10～15mpa时，模压成型，即得所述泡排棒。（4）可漂浮固体泡排棒srp-4组分及其配比为：十二烷基磺丙基甜菜碱40kg、十二烷基葡萄糖苷的混合物15kg、硫脲10kg、氯化钠5kg、聚乙烯醇3kg、苯甲酸钠2kg。可漂浮固体泡排棒srp-4的制备方法：步骤1：将十二烷基磺丙基甜菜碱40kg、十二烷基葡萄糖苷的混合物15kg、硫脲10kg置入容器中，混合均匀后，加热至50℃，保温烘干3小时。步骤2：再将氯化钠5kg、聚乙烯醇3kg、苯甲酸钠2kg加入步骤1的所述容器中，混合均匀，开始加热，逐渐升温至80℃，保温5小时直至物料烘干；步骤3：待步骤2所得物料冷却至室温后，将物料置入模具中，开始挤压，挤压压强达到10～15mpa时，模压成型，即得所述泡排棒。（5）可漂浮固体泡排棒srp-5组分及其配比为：十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱和十二烷基磺丙基甜菜碱的混合物60kg（三种表面活性剂的质量比对应为0.5:1:1.5）、椰油酸单乙醇酰胺18kg、硫脲10kg、氯化钠5kg、聚乙烯醇3kg、苯甲酸钠2kg。可漂浮固体泡排棒srp-5的制备方法：步骤1：将十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱和十二烷基磺丙基甜菜碱的混合物60kg、椰油酸单乙醇酰胺18kg、硫脲10kg置入容器中，混合均匀后，加热至50℃，保温烘干3小时。步骤2：再将氯化钠5kg、聚乙烯醇3kg、苯甲酸钠2kg加入步骤1的所述容器中，混合均匀，开始加热，逐渐升温至80℃，保温5小时直至物料烘干；步骤3：待步骤2所得物料冷却至室温后，将物料置入模具中，开始挤压，挤压压强达到10～15mpa时，模压成型，即得所述泡排棒。实施例2将上述可漂浮固体泡排棒srp-1、srp-2、srp-3、srp-4、srp-5，按照实施例1所述制备方法，制得泡排棒。这些泡排棒的结构参见图1至图4。如图1和4所示，本实施例给出一种油气田采气用漂浮式泡排棒。从整体外形而言，所述泡排棒与现有泡排棒类似，均是由泡排剂制成的圆柱状棒体1。不同的是，本实施例所述泡排棒的两端设置有弧形过渡段2，并且圆柱状棒体1和弧形过渡段2的表面设置有螺纹4。需要说明的是，圆柱状棒体1与其两端的弧形过渡段2为一体式结构。在本实施例中，弧形过渡段2与圆柱状棒体1连接的弯曲弧度并不作限定。如图2所示，中间圆柱状棒体1的内部呈中空结构，即在圆柱状棒体1的内部形成通孔结构。在具体的实施例中，圆柱状棒体1内部的中空结构沿所述泡排棒的长轴方向排布。优选地，圆柱状棒体1的长轴中心线与所述中空结构的长轴中心线重合。在另外的实施例中，所述中空结构也可以是不连续的结构，即在圆柱状棒体1的长轴方向上，圆柱状棒体1内部形成局部中空局部实心的结构。具体而言，所述中空结构的截面为圆形或是多边形，所述中空结构的截面取决于所采用的模压工艺。所述中空结构的截面若为多边形，优选地，所述截面多边形的边数量至少为三条。在本实施例中，如图2所示，圆柱状棒体1的通孔3截面呈五角星形。对于本实施例所述弧形过渡段2，其既可以为实心结构，也可以为空心结构，本实施例对此不作限定。所述圆柱状棒体1表面的螺纹4呈单向排列或双向排列。如图1和4所示，所述泡排棒给出一种特定的螺纹4形式，并且弧形过渡段2表面的螺纹4排布方式与圆柱状棒体1表面的螺纹4相同。具体而言，每条螺纹4由多个棱台状凸起体5连续衔接形成，在同一螺纹4上的相邻两个棱台状凸起体5之间形成沟槽6。优选地，棱台状凸起体5在同一所述泡排棒上的规格相同。这样，弧形过渡段2和圆柱状棒体1表面的螺纹4具有一致性。本实施例针对现有泡排棒的应用缺陷，改进了泡排棒的形态结构。本实施例所述泡排棒表面螺纹4的设置，使得泡排棒具有与井底积液更大的接触面积。与同直径的现有泡排棒相比，同等长度的重量减轻，泡排棒的密度小于等于井筒积液密度。投入气井中的所述泡排棒，可以漂浮在井筒积液上部，或是泡排棒的部分圆柱状棒体悬浮在井筒积液中。这样，泡排棒中的泡排剂可以充分的与井筒积液作用，起泡量增加。多次的油气田采气作业应用表明，本实施例所述泡排棒提升了排液效果，增加了气井的采气量，溶解过程自动搅拌积液，使得排泡采气能够在低产气水淹井得以应用，达到了能源有效利用。实施例3本实施例对可漂浮固体泡排棒srp-1、srp-2、srp-3、srp-4、srp-5的性能进行测试，并与市售泡排棒ut-6的性能进行比对。参照行业标准sy/t5761-1995，设计性能试验。本实施例所用不同浓度矿化水的配制如下。行业标准水型：称取12.5gnacl和2.5gcacl2溶解于干净的小烧杯中，再将其倒入250ml容量瓶中定容，配成60g/l矿化度的水溶液。nahco3水型：称取1.25gnahco3溶解于干净的小烧杯中，再将其倒入250ml容量瓶中定容，配成5g/l矿化度的水溶液。cacl2水型：称取15gnacl和27.5gcacl2溶解于干净的小烧杯中，再将其倒入250ml容量瓶中定容，配成170g/l矿化度的水溶液。na2so4水型：称取60gna2so4溶解于干净的小烧杯中，再将其倒入250ml容量瓶中定容，配成240g/l矿化度的水溶液。安装行业标准sy/t5761-1995将上述可漂浮固体泡排棒成品分别切碎，在电子天平上称取1g待用。向发泡管中加入180ml矿化水、1g可漂浮固体泡排棒、10ml石油醚、10ml甲醇，在60℃下恒温10min。以0.05mpa的压力、290ml/min的流速向试液通入氮气。测量15min后泡沫携出液体的体积。重复试验直至二次测定结果之差不大于2ml。上述5种可漂浮固体泡排棒，以及市售泡排棒ut-6在行业标准水型中的携液能力，参见表1。表1本发明所述泡排棒与市售泡排棒在行业标准水型中的携液能力泡排棒t/sv/ml备注srp-1131104泡沫连续srp-2106121泡沫连续srp-3112116泡沫连续srp-412598泡沫连续srp-592136泡沫连续ut-6114122泡沫连续从表1可以看出，可漂浮固体泡排棒srp-1、srp-2、srp-3、srp-4、srp-5的整体性能优于或等同于市场售泡排棒ut-6在行业标准水型中的携液能力。尤其是srp-5的在行业标准中的携液能力，明显优于供试的其余泡排棒，并且出液时间相对比较短。本实施例还进一步考察了srp-5在其他水型中的携液能力，试验结果参见表2。表2，可漂浮固体泡排棒srp-5在不同水型中的携液能力型号t/sv/ml备注行业标准水型92136泡沫连续nahco3水型128125泡沫连续cacl2水型167104泡沫连续na2so4水型17896泡沫连续从表2可以看出，可漂浮固体泡棒srp-5在各种水型中均具有较高的携液能力，其在行业标准和nahco3水型中其携液量均大于120ml，远远高于行业标sy/t5761-1995的要求。综合表1和表2的试验结果可以得出，本发明所述可漂浮固体泡棒，尤其是srp-5具有良好的抗高矿化度和适应不同水型的性能。在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例，而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。当前第1页12