气井用泡排球及制备方法与流程

1.本技术涉及石油工业采油气工程技术领域，特别涉及一种气井用泡排球及制备方法。


背景技术：

2.在天然气气井开采的中后期，气井产水严重制约了气井的生产，因此，需要将气井内的水排出来以保证气井的正常生产；目前，泡沫排水采气工艺是常规有水气井最为有效的排水采气工艺措施之一。
3.相关技术中，泡沫排水采气工艺一般采用向井内的油管中投放泡排剂的方式，将泡排剂投入井内的油管，泡排剂与井内的水接触后溶解，且发生反应生成泡沫，而泡沫可以携带井底的水返回到地面，进而实现了将井内的水排出到地面。
4.相关技术中，由于泡排剂进入井内后溶解速度快，使得泡排球在井内扩散不均匀，仅能在局部发挥作用，从而导致气井排水的效率较低。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种气井用泡排球及制备方法，能够提高气井的排水效率。所述技术方案如下:
6.一方面，提供了一种气井用泡排球，所述泡排球包括：包衣组分、发泡组分和密度调节剂，且所述包衣组分、所述发泡组分和所述密度调节剂的质量比为40％～68％:30％～50％:2％～10％；
7.所述包衣组分，用于形成具有孔道的骨架结构；
8.所述发泡组分，用于从所述骨架结构的孔道中释放后，被水溶解进行发泡；
9.所述密度调节剂，用于调整所述泡排球的密度。
10.在一种可能的实现方式中，所述包衣组分包括聚乙烯醇和丙烯酸树脂，且所述聚乙烯醇和所述丙烯酸树脂的质量比为15％～30％:25％～45％。
11.在一种可能的实现方式中，所述发泡组分包括椰油酰胺丙基甜菜碱、氟碳表面活性剂和椰油基二乙醇胺，且所述椰油酰胺丙基甜菜碱、所述氟碳表面活性剂和所述椰油基二乙醇胺的质量比为40％～60％:0.5％～1％:40％～60％。
12.在一种可能的实现方式中，所述密度调节剂为氯化钾。
13.在一种可能的实现方式中，所述泡排球的密度为0.9g/cm3～1.7g/cm3。
14.另一方面，提供了一种气井用泡排球的制备方法，所述方法包括：
15.使用衡器按照质量比为40％～68％:30％～50％:2％～10％的比例称取包衣组分、发泡组分和密度调节剂；
16.将所述发泡组分、所述包衣组分和所述密度调节剂投入反应釜中，使用搅拌机在常温下搅拌预设时长，得到混合组分；
17.将所述混合组分冷却至常温后，使用挤压成型机对所述混合组分进行挤压成型，
得到所述泡排球。
18.在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
19.将所述聚乙烯醇和所述丙烯酸树脂按照质量比为15％～30％:25％～45％的比例投入所述反应釜中，使用所述搅拌机在常温下搅拌预设时长，配置成所述包衣组分。
20.在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
21.将所述椰油酰胺丙基甜菜碱、所述氟碳表面活性剂和所述椰油基二乙醇胺按照质量比为40％～60％:0.5％～1％:40％～60％的比例投入所述反应釜中，使用所述搅拌机在常温下搅拌预设时长，配置成所述发泡组分。
22.在一种可能的实现方式中，所述预设时长为10～30分钟。
23.在一种可能的实现方式中，所述使用挤压成型机对所述混合组分进行挤压成型，得到所述泡排球，包括：
24.将所述混合组分放入所述挤压成型机的模具中，扣合所述模具以对所述混合组分进行挤压成型，所述混合组分脱模后得到所述泡排球。
25.本技术实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
26.本技术实施例提供了一种气井用泡排球，由于泡排球中添加了包衣组分，而包衣组分能够形成带有孔道的骨架结构，从而使得发泡组分必须穿过骨架结构的孔道才能遇水进行溶解，这样，延长了发泡组分的溶解时间，进而使得发泡组分能够在井内水中充分扩散；且由于泡排球中添加了密度调节剂，而密度调节剂能够调整泡排球的密度，进而不同密度的泡排球能够分布在井内水中的不同位置，从而使得泡排球能够均匀扩散；这样，该泡排球能够通过提高其在井内水中的扩散范围，使得泡排球的作用范围增大，从而提高了气井排水的效率。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本技术实施例提供的一种气井用泡排球制备方法的流程图。
具体实施方式
29.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
30.本技术的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任意变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
31.本技术实施例提供了一种气井用泡排球，泡排球包括：包衣组分、发泡组分和密度调节剂，且包衣组分、发泡组分和密度调节剂的质量比为40％～68％:30％～50％:2％～
10％。
32.包衣组分，用于形成具有孔道的骨架结构。
33.发泡组分，用于从骨架结构的孔道中释放后，被水溶解进行发泡。
34.密度调节剂，用于调整泡排球的密度。
35.本技术实施例提供了一种气井用泡排球，由于泡排球中添加了包衣组分，而包衣组分能够形成带有孔道的骨架结构，从而使得发泡组分必须穿过骨架结构的孔道才能遇水进行溶解，这样，延长了发泡组分的溶解时间，进而使得发泡组分能够在井内水中充分扩散；且由于泡排球中添加了密度调节剂，而密度调节剂能够调整泡排球的密度，进而不同密度的泡排球能够分布在井内水中的不同位置，从而使得泡排球能够均匀扩散；这样，该泡排球能够通过提高其在井内水中的扩散范围，使得泡排球的作用范围增大，从而提高了气井排水的效率。
36.包衣组分的介绍:包衣组分包括聚乙烯醇和丙烯酸树脂，且聚乙烯醇和丙烯酸树脂的质量比为15％～30％:25％～45％。
37.其中，聚乙烯醇和丙烯酸树脂的质量比可以为：15％:25％、20％:25％、30％:25％、15％:35％、20％:35％、30％:35％、15％:40％、20％:40％、15％:45％、20％:45％、30％:45％等。
38.其中，聚乙烯醇是一种有机化合物，其外观为白色片状、絮状或粉末状的固体，易成模，且成膜性能优良。
39.其中，聚乙烯醇的品种型号可以为cw40-705、cw40-707等。
40.其中，丙烯酸树脂为丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物聚合物的总称，其外观为无色或淡黄色粘性液体，是一种相对分子量较大的聚合物，易成模，且成膜性能优良。
41.其中，丙烯酸树脂的种类可以为热塑性丙烯酸树脂、热固性丙烯酸树脂或羟基丙烯酸树脂等。
42.其中，聚乙烯醇和丙烯酸树脂均易成模，且成膜后变为不易被水溶解的固态结构，则聚乙烯醇和丙烯酸树脂组成的包衣组分与发泡组分和密度调节剂混合成型后，可以在泡排球中形成具有孔道的骨架结构；且聚乙烯醇的粘性较大，使得泡排球的各组分可以粘合在一起。
43.在本技术实施例中，聚乙烯醇和丙烯酸树脂作为泡排球的包衣组分，能够形成带有孔道的骨架结构，从而使得发泡组分必须穿过骨架结构的孔道才能遇水进行溶解，这样，延长了发泡组分的溶解时间，从而使得发泡组分能够在井内水中充分扩散，从而增大了泡排球的作用范围。
44.发泡组分的介绍：发泡组分包括椰油酰胺丙基甜菜碱、氟碳表面活性剂和椰油基二乙醇胺，且椰油酰胺丙基甜菜碱、氟碳表面活性剂和椰油基二乙醇胺的质量比为40％～60％:0.5％～1％:40％～60％。
45.其中，椰油酰胺丙基甜菜碱、氟碳表面活性剂和椰油基二乙醇胺的质量比可以为：40％:0.5％:59.5％、50％:0.5％:49.5％、59％:0.5％:40.5％、40％:1％:59％、50％:1％:49％、59％:1％:40％等。
46.其中，椰油酰胺丙基甜菜碱为淡黄色透明液体，是一种两性离子表面活性剂，在酸性及碱性条件下均具有优良的稳定性，分别呈现阳和阴离子性，常与阴、阳离子和非离子表
面活性剂并用，其配伍性优良。
47.其中，椰油酰胺丙基甜菜碱与水接触具有优良的溶解性和发泡性，生成的泡沫细腻，且椰油酰胺丙基甜菜碱具有优良的增稠性，使得生产的泡沫稳定。
48.其中，椰油基二乙醇胺为微黄色至黄棕色透明液体，是一种非离子表面活性剂，易溶于水、具有良好的发泡性和稳泡性，且配伍性良好，能与多种表面活性剂配伍。
49.其中，氟碳表面活性剂的非极性基团为氟碳链，氟元素是电负性最强的元素，一方面，氟原子的强吸电子作用使氟碳表面活性剂的氟碳链具有强烈的吸电子性，与相反离子类型的表面活性剂混合不会像碳氢表面活性剂混合体系因电性中和而产生沉淀，因此，氟碳表面活性剂具有良好的配伍性。并且，氟碳表面活性剂中阴阳离子之间的强烈电吸引，大大促进了表面吸附和胶团的形成，增加了表面膜的黏度和机械强度，使发泡组分生成的泡沫受外力作用时不易破裂；泡沫内液体流失速度变慢，气体通透性降低，延长了泡沫的寿命。
50.另一方面，氟元素使得氟碳表面活性剂具有极高的化学稳定性，高的化学稳定性就意味着高的化学惰性，使得氟碳表面活性剂能与其它各类活性剂很好地相容，即与椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油基二乙醇胺等相容性良好。
51.在本技术实施例中，通过椰油酰胺丙基甜菜碱、氟碳表面活性剂和椰油基二乙醇胺复配组成泡排球的发泡组分，通过椰油酰胺丙基甜菜碱、氟碳表面活性剂和椰油基二乙醇胺的协同效应，能够提高泡排球的发泡能力和泡沫的稳定性。且椰油酰胺丙基甜菜碱、氟碳表面活性剂和椰油基二乙醇胺均具有良好的配伍性，使得该发泡组分具有抗高矿化度的特点，进而使得该泡排球能够适用于高矿化度的气井。
52.密度调节剂的介绍：密度调节剂为氯化钾。
53.其中，包衣组分、发泡组分和密度调节剂的质量比为40％～68％:30％～50％:2％～10％，各组分之和为100％，则氯化钾的质量分数可以为2％、4％、6％、9％、10％等。
54.其中，氯化钾是一种无色细长菱形、立方晶体或白色结晶小颗粒粉末，氯化剂的密度为1.98g/cm3，通过改变泡排球中氯化钾的含量，则可以改变泡排球的密度。
55.其中，通过氯化钾调整泡排球的密度为0.9g/cm3～1.7g/cm3，水的密度为1g/cm3，则泡排球投入井内后，密度低于水的泡排球分布在井内水的上部，随着泡排球密度的增大，泡排球逐渐往井内水的下部移动，使得泡排球能够在井内水中由上至下线性均匀分布，从而使得泡排球在井内均匀分散，增大作用范围。
56.其中，组成氯化钾的阴离子为氯离子，阳离子为钾离子；井内水中一般含有的阳离子为钙离子、镁离子和钠离子，阴离子为硫酸根离子、碳酸根离子和碳酸氢根离子，氯离子与钙离子、镁离子和钠离子结合不生成沉淀，钾离子与硫酸根离子、碳酸根离子和碳酸氢根离子结合不生成沉淀，进而使得该泡排球具有良好的配伍性，投入井内具有抗高矿化度的特点。
57.在本技术实施例中，氯化钾作为泡排球的密度调节剂，能够调整泡排球的密度，进而不同密度的泡排球能够分布在井内水中的不同位置，从而使得泡排球能够均匀扩散；这样，该泡排球能够通过提高其在井内水中的扩散范围，使得泡排球的作用范围增大。
58.本技术实施例提供了一种气井用泡排球，由于泡排球中添加了包衣组分，而包衣组分能够形成带有孔道的骨架结构，从而使得发泡组分必须穿过骨架结构的孔道才能遇水
进行溶解，这样，延长了发泡组分的溶解时间，进而使得发泡组分能够在井内水中充分扩散；且由于泡排球中添加了密度调节剂，而密度调节剂能够调整泡排球的密度，进而不同密度的泡排球能够分布在井内水中的不同位置，从而使得泡排球能够均匀扩散；这样，该泡排球能够通过提高其在井内水中的扩散范围，使得泡排球的作用范围增大，从而提高了气井排水的效率。
59.本技术实施例提供了一种气井用泡排球的制备方法，参见图1，方法包括:
60.步骤101：使用衡器按照质量比为40％～68％:30％～50％:2％～10％的比例称取包衣组分、发泡组分和密度调节剂。
61.其中，衡器可以为机械秤、电子秤、机电结合秤，在使用衡器称取包衣组分、发泡组分和密度调节剂之前，用500g标准砝码校准仪器。
62.其中，通过改变密度调节剂的含量可以改变泡排球的密度，则包衣组分、发泡组分和密度调节剂的质量比可以为40％:50％:10％、42％:50％:9％、44％:50％:6％、46％:50％:4％、48％:50％:2％等。
63.通过改变制备泡排球时密度调节剂的含量，使得制备的每一批次的泡排球的密度不同，进而可以将不同密度的泡排球按预设比例混合后投入井下，进而不同密度的泡排球能够分布在井内水中的不同位置，从而使得泡排球能够均匀扩散，从而增大泡排球在井内水中的作用范围。
64.其中，包衣组分包括聚乙烯醇和丙烯酸树脂，且聚乙烯醇和丙烯酸树脂的质量比为15％～30％:25％～45％；发泡组分包括椰油酰胺丙基甜菜碱、氟碳表面活性剂和椰油基二乙醇胺，且椰油酰胺丙基甜菜碱、氟碳表面活性剂和椰油基二乙醇胺的质量比为40％～60％:0.5％～1％:40％～60％。
65.其中，本步骤还包括以下步骤(1)和(2)：
66.(1)将聚乙烯醇和丙烯酸树脂按照质量比为15％～30％:25％～45％的比例投入反应釜中，使用搅拌机在常温下搅拌预设时长，配置成包衣组分。
67.(2)将椰油酰胺丙基甜菜碱、氟碳表面活性剂和椰油基二乙醇胺按照质量比为40％～60％:0.5％～1％:40％～60％的比例投入反应釜中，使用搅拌机在常温下搅拌预设时长，配置成发泡组分。
68.其中，预设时长为10～30分钟；例如，预设时长为15分钟。
69.其中，反应釜的大小可以根据需要进行调整，在使用反应釜之前，检查反应釜内是否有异物；如果反应釜内有异物，及时清除。
70.其中，反应釜可以为碳钢反应釜、不锈钢反应釜或钢衬反应釜等。
71.其中，搅拌机的大小可以根据需要进行调整，在使用搅拌机之前，启动搅拌机进行空转，观察搅拌机是否正常工作；如果搅拌机出现异常，及时报告技术部门并通知机器维修人员进行维修，以避免机器故障造成意外事故。
72.其中，搅拌机可以为桨叶式搅拌机、涡轮式搅拌机或锚桨式搅拌机等。
73.在一种可能的实现方式中，反应釜与搅拌机为一体结构，搅拌机设置在反应釜内，反应釜还包括釜体、釜盖、传动装置、密封装置等。当使用反应釜混合物料时，将物料投入反应釜的釜体中，闭合釜盖，且通过密封装置将反应釜密封；启动传动装置，使搅拌机搅拌物料，搅拌预设时长后，关闭启动装置，停止搅拌，打开釜盖，得到混合均匀的物料。
74.其中，密封装置可以为机械密封或填料密封。
75.步骤102：将发泡组分、包衣组分和密度调节剂投入反应釜中，使用搅拌机在常温下搅拌预设时长，得到混合组分。
76.其中，将发泡组分、包衣组分和密度调节剂按照称量好的比例投入反应釜的釜体中，闭合釜盖，且通过密封装置将反应釜密封；启动传动装置，使搅拌机搅拌发泡组分、包衣组分和密度调节剂组成的物料，搅拌预设时长后，关闭启动装置，停止搅拌，打开釜盖，得到混合组分。
77.其中，预设时长为10～30分钟；例如，预设时长为15分钟。
78.步骤103：将混合组分冷却至常温后，使用挤压成型机对混合组分进行挤压成型，得到泡排球。
79.其中，本步骤通过以下步骤实现：
80.将混合组分放入挤压成型机的模具中，扣合模具以对混合组分进行挤压成型，混合组分脱模后得到泡排球。
81.其中，模具包括上模和下模，上模和下模上分别包括多个中空的半球体，上模的多个半球体与下模的多个半球体分别一一对应，上模和下模扣合后每两个半球体组成一个完成的中空的球体。
82.其中，挤压成型机还包括夹紧机构和加压机构，夹紧机构用于模具的上模和下模扣合后，夹紧模具，加压机构用于对模具施加压力，使模具内的混合组分被压实。
83.当混合组分放入模具中，将模具的上模和下模扣合后，通过夹紧机构夹紧模具，通过加压机构对模具施加压力，混合组分在模具中被挤压，脱模后成型为球形的泡排球。
84.步骤104：将泡排球进行塑性包装，放于成品库中。
85.步骤105：取部分泡排球，进行性能测试，以得到泡排球的性能指标。
86.其中，对泡排球分别进行ph值测试、缓释性能测试、发泡力性能测试、稳泡力性能测试和携液量性能测试；测试结果参见表1。
87.表1
[0088][0089]
其中，泡排球为白色球状固体，ph值测试结果为6～8，密度测试结果为0.9～1.7g/cm3。
[0090]
缓释性能测试为将0.75kg的泡排球完全浸入温度为60℃的水中，得到泡排球中的发泡组分完全释放的时间；其中，本技术实施例制备的泡排球的缓释性能不少于12小时。
[0091]
发泡力性能测试为将泡排球完全浸入温度为90℃、浓度为3
‰
，矿化度200g/l含30％的石油醚中，得到泡排球发泡后的尺寸大小；其中，本技术实施例制备的泡排球的发泡力不小于180mm。
[0092]
稳泡力性能测试为将泡排球完全浸入温度为90℃、浓度为3
‰
，矿化度200g/l含30％的石油醚中，得到3分钟后泡排球维持的尺寸大小；其中，本技术实施例制备的泡排球的稳泡力不小于100mm。
[0093]
携液量性能测试为将泡排球浸入水中后，15分钟内携带液体的含量；其中，本技术实施例制备的泡排球的携液量不少于120ml/15min。
[0094]
在另一种可能的实现方式中，还对泡排球进行了抗矿化度性能测试和抗凝析油能力测试；其中，本技术实施例制备的泡排球的抗矿化度能力达200g/l，抗凝析油能力达30％，能够与甲醇、缓蚀剂、阻垢剂等药剂配伍；且本技术实施例制备的泡排球在现场试验中，泡排成功率达90％以上，具有优良的排水性能。
[0095]
在本技术实施例中，通过对泡排球进行性能测试，使得泡排球的性能得到了一定的表征，且得到泡排球的性能指标后，将泡排球的性能指标标注在泡排球的包装袋上，从而可以针对泡排球的性能指标来选择合适的气井进行投放。
[0096]
本技术实施例提供了一种气井用泡排球的制备方法，在制备泡排球时，主要是先将包衣组分、发泡组分和密度调节剂混合均匀，得到混合组分，然后将混合组分进行挤压成型，最后得到泡排球，该制备方法简单易行，操作方便，适用于制备泡排球。
[0097]
以上所述仅为本技术的可选实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。