一种集输管线用自发泡型清管排水球及其制备方法与流程

[0001]
本发明属于天然气增产技术领域，具体的，涉及一种天然气集输管线内清管自发泡泡沫排水产品的技术领域。


背景技术：

[0002]
气田开发中后期地层压力降低，边、底水推进以及实施压裂、酸化等作业，无论是高渗储层还是低渗储层，所有产水气井最终在气藏枯竭时都会出现井底积液。人们采用多种方法来消除井底积液，其中泡沫排水法因成本低、施工容易、不影响气井生产被广泛应用，这样气井采出的气水混合物就需要采用枝状管网输送到集气站进行分离与净化处理。
[0003]
为降低天然气的开发成本，简化地面工程设施与管理难度，国内大多数气田井口不设置气液分离器，但是气田地面集输管道大多数采用埋地敷设，处于水平或具有较小的起伏状态，泡排气井采出的气水混合物在地面集输管道中由于重力与低扰动的作用，气水分层，泡沫破裂，气带水的作用明显降低，集输管道内的积液将逐渐增加，这极大地增加了泡沫排水采气井地面集输的难度；尤其到了冬季，由于集输管道内部含液量较多，容易造成管道冻堵，严重影响天然气的正常生产；另外，天然气集输管道内部的固相杂质也会影响天然气的正常输送。
[0004]
为了解决上述问题，现有技术中采用了清管球来解决，比如cn201920685173.x一种长距离输气管道机械清管球，也有很多地方尝试用耐腐蚀的氯丁橡胶制成的清管器球来对管道清理排水，可是这种清管球都容易卡住而引发事故，也投放和回收都存在麻烦。为了解决清管球出现的卡住问题，专利cn201110046730.1一种泡沫排水采气井集输管道用重复发泡装置，提供了一种装置使集输管道内的积液再次发泡，以便将管道内的积液顺利输送到集气站分离处理。但是这种装置中用到的是发泡剂，发泡剂在加入和使用中都会存在漂浮难以控制的问题，导致上层积液中大量活性剂在没有充分发挥作用时被迅速排出，所以液体加注方式具有作用时间短、效率低的特点，不能实现资源利用最大化。
[0005]
常规泡排产品还有固体泡排棒和泡排球。而泡排棒在应用于结构复杂的输送管道时，尤其在大斜度、小角度转折管道中，会出现长条形泡排棒被中途卡住情况，无法进入积液段，影响了泡排效果，排泡球溶解迅速，难以控制发泡时间。


技术实现要素：

[0006]
基于目前现有技术中缺少应用于集输管线泡排产品，导致集输管线清管排水困难的技术问题，本发明提供了一种输管线用自发泡型清管排水球及其制备方法，基于集输管线特殊性，开发了与管线泡排球不同的产品，以适应气田地面集输管道大多数采用埋地敷设，处于水平或具有较小起伏状态的情况，能够有效清理集输管线内滞留水，以达到降低进站压力。
[0007]
本发明提供了一种集输管线用自发泡型清管排水球，所述自发泡型清管排水球内部为表面活性剂与助剂的混合物，自发泡型清管排水球表面设有延时涂层。
[0008]
进一步的，本发明的表面活性剂与助剂的混合物含有起泡剂、稳泡剂、自起泡活性物、破裂剂和润滑脱模剂。
[0009]
本发明中，按照重量份计，自发泡型清管排水球含有起泡剂15-25份，稳泡剂5-15份，自起泡活性物60-80份，破裂剂3-6份，润滑脱模剂4-6份。
[0010]
进一步的，本发明起泡剂为非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂1:1混合物，稳泡剂为非离子表面活性剂，自起泡活性物为固体酸与碳酸氢钠的3:2混合物，破裂剂为氯化钠，润滑脱模剂为苯甲酸钠，延时涂层为聚乙二醇。
[0011]
优选的，本发明非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚及其衍生盐类物质，阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠，稳泡剂为十二烷基葡萄糖苷，自起泡活性物的固体酸为一种或几种有机酸混合物，延时涂层的厚度为0.5-1.5mm。
[0012]
进一步优选的，本发明非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐。
[0013]
本发明还提供了一种制备集输管线用自发泡型清管排水球的方法，包括如下步骤：
[0014]
(1)主剂制备：将起泡剂与稳泡剂充分混合后，加入自起泡活性混合物，破裂剂和润滑脱模剂，充分干燥后混合均匀。
[0015]
(2)泡排球制备：将步骤(1)制备的主剂置入球型挤压模具中，开始增压，当油压达到8～12mpa时，卸去模具内压力，取出泡排球，将聚乙二醇经高温熔融后喷涂于该泡排球表面，并冷却至室温，即为自发泡型清管排水球。
[0016]
进一步的，本发明中主剂制备是将15％的起泡剂原料与10％的稳泡剂充分混合后，加入67％的自起泡活性混合物，3％的破裂剂和5％的润滑脱模剂，充分干燥后混合均匀。
[0017]
进一步的，本发明泡排球制备为称一定重量的主剂置入球型挤压模具中，开始增压，当油压达到10mpa时，卸去模具内压力，取出泡排球，将聚乙二醇经100℃高温熔融后喷涂于该泡排球表面，并冷却至室温，即为自发泡型清管排水球。
[0018]
通过实施本发明的技术方案，可以达到以下有益效果:
[0019]
(1)本发明提供的集输管线用自发泡型清管排水球在矿化度为15万，凝析油含量为10％的采出水中可以自行反应，将水转化为泡沫并随气流排出，从而达到清除管线内滞留水的效果。
[0020]
(2)本发明提供的集输管线用自发泡型清管排水球能够有效清理集输管线内滞留水，以达到降低进站压力，减少为排液而放空的次数，增加了天然气生产量。与传统塑料清管球相比，该清管球遇水即溶，无需回收，大大降低了清管球在管线中卡住而引发的事故。
附图说明
[0021]
图1所示为涂层厚度与泡排球的反应时间关系图。
[0022]
图2所示为本发明产品图。
[0023]
图3所示为本发明量筒测量泡沫高度图。
具体实施方式
[0024]
下面，结合图1-3举实施例说明本发明，但是，本发明并不限于下述的实施例。
[0025]
本发明实施例用到的材料：脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠、十二烷基葡萄糖苷、酒石酸、草酸、枸橼酸、马来酸、碳酸氢钠、氯化钠、氯化钾、苯甲酸钠、聚乙二醇均可通过公共渠道购买，工艺中所采用的设备和仪器均为本领域常见的设备。
[0026]
本发明中选用的所有材料、试剂和仪器都为本领域熟知的，但不限制本发明的实施，其他本领域熟知的一些试剂和设备都可适用于本发明以下实施方式的实施。
[0027]
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。
[0028]
实施例一：集输管线用自发泡型清管排水球的制备方法
[0029]
本发明提供的一种制备集输管线用自发泡型清管排水球的方法，包括如下步骤：
[0030]
(1)主剂制备：将起泡剂与稳泡剂充分混合后，加入自起泡活性混合物，破裂剂和润滑脱模剂，充分干燥后混合均匀。
[0031]
(2)泡排球制备：将步骤(1)制备的主剂置入球型挤压模具中，开始增压，当油压达到8～12mpa时，卸去模具内压力，取出泡排球，将聚乙二醇经高温熔融后喷涂于该泡排球表面，并冷却至室温，即为自发泡型清管排水球。
[0032]
在实验中，本发明还采用了当油压达到10mpa时卸去模具内压力，取出泡排球，将聚乙二醇经100℃高温熔融后喷涂于该泡排球表面冷却至室温。
[0033]
实施例二：集输管线用自发泡型清管排水球
[0034]
本发明的集输管线用自发泡型清管排水球，自发泡型清管排水球内部为表面活性剂与助剂的混合物，自发泡型清管排水球表面设有延时涂层。
[0035]
自发泡型清管排水球内部表面活性剂与助剂的混合物含有起泡剂、稳泡剂、自起泡活性物、破裂剂和润滑脱模剂，延时涂层采用聚乙二醇。
[0036]
其中本实施例最佳配方是：起泡剂采用了非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂1:1的混合物，稳泡剂采用了非离子表面活性剂，自起泡活性物采用了固体酸与碳酸氢钠的3:2混合物，破裂剂采用了氯化钠，润滑脱模剂采用了苯甲酸钠，延时涂层采用了聚乙二醇。
[0037]
具体实验采用的配方如下表1所示：
[0038]
表1：集输管线用自发泡型清管排水球配方
[0039]
8min，aeo半衰期8-12min，但是泡沫稳定性不足)，不能满足让管道积液变成泡沫后，随气流长距离运输最终带出管线的需求。十二烷基磺酸钠在清水中起泡量最大，起泡性能好，泡沫高度最高，约是甜菜碱和aeo的1.5倍，但在含凝析油的现场水中消泡速率非常快，但是缺点是无法单独使用，必须和其他起泡剂复配，十二烷基磺酸钠半衰期2-3min。经过多次实验，最终确定脂肪醇聚氧乙烯醚和十二烷基磺酸钠复配时既能满足发泡要求，也能满足半衰期要求，尤其当脂肪醇聚氧乙烯醚和十二烷基磺酸钠1：1复配时效果最佳，最终复配后的起泡剂加入稳泡剂后，在含油现场水中能达到一小时以上半衰期。
[0043]
稳泡剂与起泡剂配伍提高性能，具有增强泡沫稳定性、浸透性、洗净性及耐硬水性的能力。
[0044]
自起泡活性物主要作用是使清管球遇到积液后能迅速发生化学反应，产生大量二氧化碳气体，使管内积液转化为泡沫。
[0045]
破裂剂主要作用是加速泡排球在积液处的溶解。
[0046]
润滑脱模剂主要作用为降低泡排球和模具之间的摩擦力，使产品容易脱模，降低成型难度。
[0047]
延时涂层主要作用是增加清管球的结构强度，增加清管球在管道内的移动距离，防止清管球未到达积液前过早的发生反应，根据现场管线长度，积液量可增加或减少聚乙二醇喷涂厚度，延时涂层的厚度为0.5-1.5mm。
[0048]
实施例三：集输管线用自发泡型清管排水球性能实验
[0049]
1.泡沫质量实验
[0050]
该实验为同等质量泡排球中的起泡成分与商用产品泡排棒粉末，在现场水样中经gj-2000高速搅拌仪搅拌测出(2g，9000转，1min)，数据如表2所示。
[0051]
表2.起泡对比实验
[0052]
泡排产品起泡高度泡沫半衰期石化集团400ml11min 20s西安驭腾380ml10min 50s成都孚吉380ml13min 10s清管球起泡剂360ml大于100min
[0053]
根据实验结果，对比几种商用泡排产品，该泡排清管球中的复合型表面活性剂，可以在现场管道水样中可以产生绵密的泡沫，泡沫半衰期长，适宜于管道内携液长距离移动。
[0054]
2.延时涂层实验
[0055]
本发明产品外包裹一层可溶性延时涂层，涂层为该产品增加了结构强度，并可以使阻止管道内水蒸气与内部结构过早反应，同时可以通过控制涂层厚度控制泡排球的反应时间，涂层厚度与泡排球的反应时间如说明书附图1所示。
[0056]
实验中发现没有喷涂聚乙二醇垂直自由下落碎裂高度小于25cm，强度随喷涂厚度增加，喷涂1cm，垂直碎裂高度可增至40cm。
[0057]
3.现场管线投球实验
[0058]
现场通过远程自动投球设备投入到集输管线内，每两小时投一次，每次投入1个球。根据长庆采气二厂现场实验反馈结果，连续投球一周内，天然气进站压力先短暂升高后逐渐下降，说明管线内积液随着清管球的的投入而发生移动，并最终被带出管线。
[0059]
4.本发明产品性能测试，通过采用天平、卡尺和秒表、量筒等测试器具，对产品性能进行综合检测，测试结构如下图3所示。
[0060]
表3.本发明产品参数
[0061]
质量75g直径48mm内部完全溶解所需时间25min最低携液量200ml泡沫高度(量筒内)12倍初始液面高度
[0062]
如上所述，即可较好地实现本发明，上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种改变和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。

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