酸性气井用泡沫排液剂组合物、泡沫排液剂组合液及其应用的制作方法

1.本发明涉及泡沫排液采气领域，具体涉及一种酸性气井用泡沫排液剂组合物、泡沫排液剂组合液及其应用。


背景技术：

2.随着气田开采力度的加强，气田出液成了制约气井正常生产的关键问题。泡沫排液采气是近年来国内外迅速发展的一种排液采气技术，具有设备简单、施工方便、成本低、适用井深范围大、不影响气井正常生产等优点。泡沫排液就是通过油管或油套管环空向井内注入泡沫排液剂，在气流的搅动下，产生具有一定稳定性的泡沫。管内滑脱沉积的液相变为泡沫，改变管内低部位流体的相对密度，连续生产的气相驱替泡沫流出井筒，从而排出井内积液，达到排液采气的目的。
3.《抗温抗盐复合缓蚀起泡剂的室内评价及应用》中公开了一种适用于酸性气田的缓蚀起泡剂ct5-2，携液量153ml，具有良好的缓释作用。
4.《新型气井泡排剂sp的起泡性能研究》中公开一种将烷基化两性咪唑啉的衍生物、钙镁离子络合剂和高分子稳泡剂复配得到气井泡排剂sp，在蒸馏水中的携液量116ml，具有较好的缓释性能。
5.上述文献均没有对酸性条件下泡沫性能进行研究，酸性条件下，很多表面活性剂受ph影响活性降低。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了克服现有技术存在的酸性气井开发过程中存在泡沫排液剂耐酸性差和气井能量不足，从而导泡沫排液性能较差、井底积液、气井减产甚至停喷的缺陷，提供一种泡沫排液剂组合物、泡沫排液剂组合液及其应用，该泡沫排液剂组合物具有优异的耐酸性、起泡性、热稳定性和携液性，从而使其应用酸性气井时具有优异的泡沫排液性能。
7.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种泡沫排液剂组合物，包括：长链烃基酰胺基甜菜碱和长链聚醚甜菜碱；
8.所述长链烃基酰胺基甜菜碱具有式(i)所示结构，
[0009][0010]
式(i)中，r1为c10-c26的脂肪烃基；r2为c1-c5的亚烷基，r3和r4各自独立地选自由h、c1-c5的烃基和c1-c5的烷氧基组成的组的基团；r5为取代或未取代的c1-c5的亚烷基或者为-(ch2)
n-o-，其中，n为1-5的整数；
[0011]
m为1-3的任意数，x选自使得式(i)所示分子呈电中性的阴离子基团；
[0012]
所述长链聚醚甜菜碱具有式(ii)所示结构，
[0013][0014]
式(ii)中，r1选自由c10-c26的脂肪烃基、c10-c26的芳基和由c1-c4的烃基取代的c11-c30的芳基组成的组的基团；y为0-20的任意数，z为0-60的任意数；r4、r5各自独立地选自c1-c5的取代或未取代的烃基和c1-c5的烷氧基组成的组的基团；r6选自取代或未取代的c1-c5的亚烷基或者为-(ch2)
p-o-，其中，p为1-5的整数；r7选自取代或未取代的c1-c5的亚烷基；y选自使得式(ii)所示分子呈电中性的阴离子基团。
[0015]
本发明第二方面提供一种泡沫排液剂组合液，该组合液包括上述的泡沫排液剂组合物和水。
[0016]
本发明第三方面提供一种上述的泡沫排液剂组合液在在气井排液采气中的应用。
[0017]
相比现有技术，本发明提供的泡沫排液剂组合物含有式(i)结构所示的长链烃基酰胺基甜菜碱和式(ii)结构所示的长链聚醚甜菜碱，其中，多亲水官能团，一方面可有效提高泡沫排液剂组合物的亲水性，提高泡沫携液量，有利于泡沫排液，另一方面减少亲油性，增加油水界面张力，提高泡沫排液剂组合物的耐油性；多胺基官能团增加了泡沫排液剂的耐酸性。同时，优选情况下，含氮化合物的加入，稳定体系的ph，破坏水的氢键，表面活性剂扩散加快，酸性高产气气井气体流动阻力降低，更有利于携液。例如，本发明提供的泡沫排液剂组合液在ph分别为3和7的矿化度为100,000mg/l的水溶液中，气体流量100l/min(2.36m/s)时，携液量大于150ml，具有良好起泡性能和携液性能。
具体实施方式
[0018]
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0019]
本发明第一方面提供一种泡沫排液剂组合物，包括：长链烃基酰胺基甜菜碱和长链聚醚甜菜碱；
[0020]
所述长链烃基酰胺基甜菜碱具有式(i)所示结构，
[0021][0022]
式(i)中，r1为c10-c26的脂肪烃基；r2为c1-c5的亚烷基，r3和r4各自独立地选自由h、c1-c5的烃基和c1-c5的烷氧基组成的组的基团；r5为取代或未取代的c1-c5的亚烷基或
者为-(ch2)
n-o-，其中，n为1-5的整数；
[0023]
m为1-3的任意数，x选自使得式(i)所示分子呈电中性的阴离子基团；
[0024]
所述长链聚醚甜菜碱具有式(ii)所示结构，
[0025][0026]
式(ii)中，r1选自由c10-c26的脂肪烃基、c10-c26的芳基和由c1-c4的烃基取代的c11-c30的芳基组成的组的基团；y为0-20的任意数，z为0-60的任意数；r4、r5各自独立地选自c1-c5的取代或未取代的烃基和c1-c5的烷氧基组成的组的基团；r6选自取代或未取代的c1-c5的亚烷基或者为-(ch2)
p-o-，其中，p为1-5的整数；r7选自取代或未取代的c1-c5的亚烷基；y选自使得式(ii)所示分子呈电中性的阴离子基团。
[0027]
所述c10-c26的脂肪烃基是指碳原子总数为10-26的脂肪烃基，例如可以为c
10
、c
11
、c
12
、c
13
、c
14
、c
15
、c
16
、c
17
、c
18
、c
19
、c
20
、c
21
、c
21
、c
23
、c
24
、c
25
或c
26
的脂肪烃基。例如，所述c10-c26的脂肪烃基可以为c10-c26的烷基或c10-c26的烯基。
[0028]
所述c1-c5的亚烷基是指碳原子总数为1-5的亚烷基，例如可以为c1、c2、c3、c4或c5的亚烷基。
[0029]
所述c1-c5的烃基是指碳原子总数为1-5的烃基，例如可以为c1、c2、c3、c4或c5的烃基。例如可以为c
1-4
的烷基或者c
2-4
的烯基。
[0030]
所述c1-c5的烷氧基是指碳原子总数为1-5的烷氧基，例如可以为c1、c2、c3、c4或c5的烷氧基。
[0031]
所述c10-c26的芳基是指碳原子总数为10-26的芳基。
[0032]
所述由c1-c4的烃基取代的c11-c30的芳基是指碳原子总数为11-30的芳基，且芳基上的至少一个h被c1-c4的烃基取代。
[0033]
在本发明中，为了提高泡沫排液剂组合物的耐油性和耐酸性，优选地，所述长链烃基酰胺基甜菜碱与长链聚醚甜菜碱的质量比为1：(0.005-20)，优选为1：(0.01-10)。
[0034]
为了更好地降低所述长链烃基酰胺基甜菜碱与长链聚醚甜菜碱的气油表面张力，优选地，r1为c10-c20的脂肪烃基。所述r1可以为c10-c20的烷基或者不饱和烃基。所述r1可以为直链脂肪烃基和/或支链脂肪烃基。
[0035]
优选地，r2为-c2h
4-或-c3h
6-。
[0036]
优选地，m为1-3的整数，例如为1、2或者3，优选为1-2的任意数。
[0037]
优选地，r3和r4各自独立地选自由h、c1-c5的烷基和c1-c5的烷氧基组成的组的基团，进一步优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、c2h5o-和c3h7o-组成的组的基团。
[0038]
根据本发明，所述x只要是使分子通式(i)呈电中性的阴离子基团即可，例如但不限定x优选自-coo-、-so
3-和-hpo
4-中的至少一种，进一步优选为-coo-和/或-so
3-。
[0039]
在本发明中，r5为取代或未取代的c1-c5的亚烷基或者为-(ch2)
n-o-，其中，n为1-5的整数。优选地，所述r5选自-c3h6o-、-ch
2-、-c2h
4-或者-c3h
6-。
[0040]
优选地，r1选自由c10-c20的脂肪烃基、c10-c20的芳基和由c1-c4的烃基取代的c11-c24的芳基组成的组的基团。进一步优选地，r1选自由c10-c20的烷基和由甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基及叔丁基中的至少一种取代基取代的c11-c24的芳基组成的组的基团。更优选地，r1选自c10-c20的脂肪烃基。
[0041]
根据本发明，优选地，所述y为1-10的任意数，z为1-10的任意数；进一步优选地，所述y为1-10的整数，z为1-10的整数。
[0042]
根据本发明，当所述r4、r5中存在取代基团时，其可以各自独立地为氧。优选情况下，r4、r5各自独立地选自甲氧基、乙氧基、丙氧基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基或者叔丁基。
[0043]
上述技术方案中，所述y并无特殊要求，可以选自任意使式(ii)所示分子呈电中性的阴离子，例如但不限定选自卤素离子、硫酸根离子、亚硫酸跟离子、醋酸跟离子或者聚阴离子；其中作为优选方案，y可优选为卤素离子，进一步优选为氯离子或溴离子中的至少一种。
[0044]
本发明对r6、r7的选择范围较宽，优选情况下，r6选自c1-c5的亚烷基或者为-(ch2)
p-o-，其中，p为1-5的整数；r7选自c1-c5的亚烷基。
[0045]
更优选地，r6为亚甲基、亚戊基或-c3h6o-。
[0046]
更优选地，r7为-c2h
4-或-c3h
6-。
[0047]
优选地，所述组合物中还含有含氮化合物，进一步优选地，所述含氮化合物选自尿素、酰胺化合物和胍盐中的至少一种。优选情况下，所述酰胺化合物选自c1-c6的酰胺化合物，进一步优选为二甲基乙酰胺和/或二甲基甲酰胺。本发明对所述胍盐的碳原子数选择范围较宽，优选为碳原子数不超过6的胍盐，例如可以为碳酸胍、硝酸胍、盐酸胍和胺基胍盐酸盐中的至少一种，优选为碳酸胍。
[0048]
本发明上述含氮化合物可以通过购买得到，也可以通过现有方法制备制得，本发明对此没有特别的限定。
[0049]
本发明对所述含氮化合物的含量没有特别限制，只要利于提高泡沫排液剂组合物的性能即可；优选地，相对于1重量份的所述长链烃基酰胺基甜菜碱，所述小分子含氮化合物的含量为0.01-100重量份，优选为0.5-10重量份。
[0050]
本发明提供的泡沫排液剂组合物中含有多亲水基官能团的式(i)所示结构的长链烃基酰胺基甜菜碱和式(ii)所示结构的长链聚醚甜菜碱，多亲水基官能团一方面具有优良的耐酸性能，另一方面使得泡沫剂携带的结合水和束缚水的量增加，泡沫携液量增强，析液减慢，进而顺利将液体携带出；优选情况下，含氮化合物等助剂的加入，稳定体系ph，破坏水的氢键，使得水与表面活性剂相互作用更加容易，同时酸性气井气体流动阻力降低，更有利于携液。
[0051]
在本发明中，对所述泡沫排液剂组合物的制备过程没有特别限制，只要将式(i)所示结构的长链烃基酰胺基甜菜碱、式(ii)所示结构的长链聚醚甜菜碱以及任选的含氮化合物混合均匀即可。
[0052]
在所述泡沫排液剂组合物的制备过程中，所述混合可以先将任意两种原料进行混合，再与其他原料进行混合，也可以先将某原料的部分与其他原料分别混合后再最终混合在一起。
[0053]
本发明对所述泡沫排液剂组合物的状态没有特别限制，可以为本领域公知的任意状态，例如为了便于运输、贮存或现场使用，可以为直接将上述组分混合，也可以将上述组分溶于水中使用。优选情况下，将上述组分溶解于水中使用更有利于发挥不同组分之间的协同作用。
[0054]
本发明泡沫排液剂组合物具有很好的配伍性，还可以含有本领域常用的其它处理剂。本发明在此不再赘述。
[0055]
本发明第二方面提供一种泡沫排液剂组合液，该组合液包括上述的泡沫排液剂组合物和水。
[0056]
根据本发明，优选地，所述泡沫排液剂组合液中，泡沫排液剂组合物的含量为0.07-1重量％。
[0057]
在本发明中，对所述水的种类具有较宽的选择范围，优选地，所述水可以为去离子水，也可以为含矿物质的水，其中，所述含矿物质的水中，矿物质的含量优选为0-100,000mg/l。
[0058]
进一步优选地，所述含矿物质的水选自自来水、油气田地层水和油气田注入水中的至少一种。
[0059]
本发明对所述泡沫排液剂组合液的状态没有特别限制，可以为本领域公知的任意状态，例如为了便于运输、贮存或现场使用，可以为含水的膏状形式，也可以为水溶液形式，其中，所述水溶液形式选自用水配成浓缩液的形式和/或直接配成现场驱油所需浓度的泡沫排液剂形式。本发明中，优选为泡沫排液剂溶解在水中形成的泡沫排液剂组合液，其中，所述水依照上述的限定。
[0060]
在本发明中，对所述泡沫排液剂组合液的制备过程没有特别的限定，只要将所述泡沫排液剂组合物与水混合均匀即可，也就是说，将式(i)所示结构的长链烃基酰胺基甜菜碱、式(ii)所示结构的长链聚醚甜菜碱、任选的含氮化合物和水混合均匀即可。所述混合可以将任意两种原料进行混合，再与其他原料进行混合，也可以先将某原料的部分与其他原料分别混合后再最终混合在一起。
[0061]
在所述泡沫排液剂组合液的制备过程中，对所述混合的其他条件没有限制，例如可以在加热的条件下进行混合，也可以在超声的条件下进行混合，只要利于提高泡沫排液剂组合液的均匀性即可。在本发明的制备方法中，优选在室温、常压下进行所述混合。
[0062]
本发明第三方面提供一种上述的泡沫排液剂组合液在气井排液采气中的应用。
[0063]
本发明对气井的种类没有特别限制，只要能在应用中发挥泡沫排液剂组合液的泡沫排液性能即可；优选地，所述气井的产气速率≥1m/s，进一步优选为1-3m/s，产水ph为3-7。
[0064]
根据本发明，对所述泡沫排液剂组合液的应用的具体条件没有特别的限定，可以按照本领域常规泡沫排液剂组合液的应用进行。所述泡沫排液剂组合液中的各组分可以单独加入气井中，也可以混合后加入，优选为混合后加入。
[0065]
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，
[0066]
烃基酰胺基甜菜碱按照201911011301.3制备。
[0067]
长链聚醚甜菜碱按照cn106590577a中公开的方法制备。
[0068]
尿素、酰胺化合物和胍盐等含氮化合物为市售品。
[0069]
无特殊说明情况下，本发明所述室温、常温均指25℃。
[0070]
实施例1-12中长链烃基酰胺基甜菜碱和长链聚醚甜菜碱的组分结构均列于表1。
[0071]
以下实施例中水溶液的ph均采用稀盐酸进行调节。
[0072]
实施例1
[0073]
在常温常压下，称取长链烷基酰胺基甜菜碱、长链聚醚甜菜碱、尿素按照质量比1:1:0.1在ph分别为3和7的矿化度为100,000mg/l的水溶液溶解，配制成0.5wt％的溶液，即得泡沫排液剂组合液hf-1。
[0074]
实施例2
[0075]
在常温常压下，称取长链烷基酰胺基甜菜碱、长链聚醚甜菜碱、尿素按照质量比1:5:1在ph分别为3和7的矿化度为100,000mg/l的水溶液溶解，配制成0.1wt％的溶液，即得泡沫排液剂组合液hf-2。
[0076]
实施例3
[0077]
在常温常压下，称取长链烷基酰胺基甜菜碱、长链聚醚甜菜碱、碳酸胍按照质量比1:10:100在ph分别为3和7的矿化度为100,000mg/l的水溶液溶解，配制成0.2wt％的溶液，即得泡沫排液剂组合液hf-3。
[0078]
实施例4
[0079]
在常温常压下，称取长链烷基酰胺基甜菜碱、长链聚醚甜菜碱、二甲基乙酰胺按照质量比1:0.1:20在ph分别为3和7的矿化度为100,000mg/l的水溶液溶解，配制成0.3wt％的溶液，即得泡沫排液剂组合液hf-4。
[0080]
实施例5
[0081]
在常温常压下，称取长链烷基酰胺基甜菜碱、长链聚醚甜菜碱、尿素按照质量比1:0.5:0.5在ph分别为3和7的矿化度为100,000mg/l的水溶液溶解，配制成0.5wt％的溶液，即得泡沫排液剂组合液hf-5。
[0082]
实施例6
[0083]
在常温常压下，称取长链烷基酰胺基甜菜碱、长链聚醚甜菜碱、尿素按照质量比1:2:2在ph分别为3和7的矿化度为100,000mg/l的水溶液溶解，配制成0.5wt％的溶液，即得泡沫排液剂组合液hf-6。
[0084]
实施例7
[0085]
在常温常压下，称取长链烷基酰胺基甜菜碱、长链聚醚甜菜碱、尿素按照质量比1:3:0.5在ph分别为3和7的矿化度为100,000mg/l的水溶液溶解，配制成0.5wt％的溶液，即得泡沫排液剂组合液hf-7。
[0086]
实施例8
[0087]
在常温常压下，称取长链烷基酰胺基甜菜碱、长链聚醚甜菜碱按照质量比1:3在ph分别为3和7的矿化度为100,000mg/l的水溶液溶解，配制成0.5wt％的溶液，即得泡沫排液剂组合液hf-8。
[0088]
实施例9
[0089]
在常温常压下，称取长链烷基酰胺基甜菜碱、长链聚醚甜菜碱、尿素按照质量比1:1:0.1在ph分别为3和7的矿化度为100,000mg/l的水溶液溶解，配制成0.5wt％的溶液，即得泡沫排液剂组合液hf-9。
[0090]
实施例10
[0091]
在常温常压下，称取长链烷基酰胺基甜菜碱、长链聚醚甜菜碱、尿素按照质量比1:1:0.1在ph分别为3和7的矿化度为100,000mg/l的水溶液溶解，配制成0.5wt％的溶液，即得泡沫排液剂组合液hf-10。
[0092]
实施例11
[0093]
在常温常压下，称取长链烷基酰胺基甜菜碱、长链聚醚甜菜碱、尿素按照质量比1:1:0.1在ph分别为3和7的矿化度为100,000mg/l的水溶液溶解，配制成0.5wt％的溶液，即得泡沫排液剂组合液hf-11。
[0094]
实施例12
[0095]
在常温常压下，称取长链烷基酰胺基甜菜碱、长链聚醚甜菜碱、尿素按照质量比1:1:0.1在ph分别为3和7的矿化度为100,000mg/l的水溶液溶解，配制成0.5wt％的溶液，即得泡沫排液剂组合液hf-12。
[0096]
对比例1
[0097]
按照cn109679618a提供的方法制得的hfl01泡沫排水剂，在水溶液溶解，配制成0.5wt％的溶液，得到泡沫排液剂组合液dhf-1。
[0098]
表1
[0099]
泡沫排液剂组合液r1r2mr3r4r5xhf-1c
16h33
c2h42ch3ch3c3h6oso
3-hf-2c
20h41
c2h42c2h5c2h5c2h4coo-hf-3c
10h21
c3h61c3h7oc3h7oc3h6so
3-hf-4c
12h25
c2h41c2h5oc2h5och2so
3-hf-5c
16h33
c2h42c2h5c2h5c2h4so
3-hf-6c
16h33
c2h42ch3ch3c2h4so
3-hf-7c
12h25
c2h41ch3ch3c2h4coo-hf-8c
12h25
c2h41ch3ch3c2h4coo-hf-9c
16h33
c2h43ch3ch3c3h6oso
3-hf-10c
26h51
c2h43ch3ch3c3h6oso
3-hf-11c
16h33
c2h42ch3ch3c3h6oso
3-hf-12c
16h33
c5h
10
2ch3ch3c3h6oso
3-[0100]
续表1
[0101]
[0102][0103]
测试例
[0104]
泡沫携液量测试：在50℃条件下，分别将50l/min(1.18m/s)和100l/min(2.36m/s)的氮气连续通入上述实施例1-12和对比例1制得的泡沫排液剂组合液(hf-1至hf-12和dhf-1)水溶液中，吹气时间5min，吹气完毕后，记录携带出液体的体积，其中，测试结果见表2。
[0105]
实施例1-12制得的泡沫排液剂组合液中，采用的水矿化度为100,000mg/l的模拟水。
[0106]
表2
[0107][0108][0109]
通过表2的结果可以看出，采用本发明提供的泡沫排液剂组合液具有较高的耐酸性、高气流速度下的携液性能，尤其是，实施例1制得的泡沫排液剂组合液在ph分别为3和7的矿化度为100,000mg/l的水溶液中，在气流速度50l/min和100l/min条件下，携液量分别
高达173ml、171ml和170ml、170ml，具有良好的快速起泡性能和携液性能，取得了较好的技术效果。
[0110]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。