一种油气井缓释起泡剂及其制备方法与流程

本发明涉及油田开采
技术领域：
，具体涉及一种油气井缓释起泡剂及其制备方法。
背景技术：
：泡沫流体以其低密度、高粘度及独特的流变特性在油田开采中被广泛应用，如泡沫钻井、泡沫水泥固井、泡沫酸酸化、泡沫压裂、泡沫冲砂洗井、泡沫调剖、泡沫驱油等。但是在部分高温、高盐油藏条件下，地下泡沫的耐温、抗盐性能与室内实验相比均有所改变，发生消泡现象，从而不能达到预期的原油采收率。其中形成泡沫的必要组分是起泡剂，其最重要的性能就是泡沫性能，泡沫性能的好坏是能否用于泡沫体系最重要的因素之一，也包括其起泡能力和所产生泡沫的稳定性。同时泡沫体系的稳定性受多种因素的影响，但起泡剂的结构和组成是重要的影响因素。起泡剂是一种表面活性物质，主要是在气-水界面上降低界面张力，促使空气在料浆中形成小气泡，扩大分选界面，并保证气泡上升形成泡沫层。研究表明，起泡剂的分子类型和结构比温度、压力更能影响泡沫的起泡性和稳泡性，在一定程度上决定了泡沫在地层的耐温性、耐盐性和抗油性能。常用的起泡剂为表面活性剂，可分为：阴离子、阳离子、非离子和两性离子型。空气泡沫驱的起泡剂主要选择阴离子和非离子型。除了能较大地降低气液界面的表面张力外，还必须具备起泡能力强、泡沫稳定性好、与地层岩石流体配伍性好、具有一定的抗盐、抗油和抗温性等。对于泡沫而言，起泡剂的发泡能力和生成泡沫的稳定性是两个重要的静态性能指标，其中，泡沫的稳定性是评价泡沫性能最关键的因素。对于高盐油藏，地层水中大量ca2+、mg2+的存在严重限制了泡沫的应用，需要稳定性更高的泡沫。技术实现要素：本发明的目的在于提出一种油气井缓释起泡剂及其制备方法，本发明制得的油气井缓释起泡剂具有良好的耐高温、耐高盐、耐高压、耐油性能，在高温、高压、高矿化度下表现出优良的稳定性。本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供一种油气井缓释起泡剂，其特征在于，包括以下原料：新型氟碳型表面活性剂、非离子表面活性剂、稳泡剂、醇、水；所述新型氟碳型表面活性剂具有如式ⅰ所示结构：式中，n＝1-31；m＝5-22；所述稳泡剂为聚合物稳泡剂或纳米尘埃；所述醇选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇中的一种或几种。作为本发明的进一步改进，由以下原料按重量百分比制备而成：新型氟碳型表面活性剂5-15％、非离子表面活性剂22-35％、稳泡剂10-15％、醇5-10％、水余量。作为本发明的进一步改进，由以下原料按重量百分比制备而成：新型氟碳型表面活性剂7-12％、非离子表面活性剂25-30％、稳泡剂11-14％、醇6-8％、水余量。作为本发明的进一步改进，所述非离子表面活性剂为椰子油酸二乙醇胺和蔗糖酯的混合物，质量比为3：(1-2)。作为本发明的进一步改进，所述所述新型氟碳型表面活性剂的制备方法如下：s1.将全氟溴乙烷溶于醇中，加入氧化还原体系引发剂，混合均匀后，加入四氟乙烯，合成中间产物cf3(cf2)nbr；n＝1-31；s2.将中间产物、无水碳酸钾和碘化钾溶解于四氢呋喃后，加热至75-85℃，恒温30min，将聚乙二醇加入到四氢呋喃中配成溶液，再缓慢滴加到反应体系中，然后在原温度下搅拌回流5-10h，冷却至室温，所得溶液旋转蒸发除去四氢呋喃，然后用二氯甲烷萃取，旋转蒸发除去二氯甲烷，用石油醚和乙酸乙酯的混合液多次洗涤后得到黄色产物新型氟碳型表面活性剂。作为本发明的进一步改进，所述新型氟碳型表面活性剂的制备方法如下：s1.将1mol全氟溴乙烷溶于100ml乙醇中，加入0.1mol氧化还原体系引发剂，混合均匀后，加入0-15mol四氟乙烯，合成中间产物cf3(cf2)nbr；n＝1-31；所述氧化还原体系引发剂为亚硫酸氢钠和过硫酸钾的混合物，物质的量之比为1：10；s2.将1mol中间产物、0.1-0.5mol无水碳酸钾和2-4mol碘化钾溶解于100ml四氢呋喃后，加热至75-85℃，恒温30min，将聚乙二醇加入到四氢呋喃中配成溶液，再缓慢滴加到反应体系中，然后在原温度下搅拌回流5-10h，冷却至室温，所得溶液旋转蒸发除去四氢呋喃，然后用50ml二氯甲烷萃取，旋转蒸发除去二氯甲烷，用20ml石油醚和乙酸乙酯的混合液多次洗涤后得到黄色产物新型氟碳型表面活性剂；所述聚乙二醇分子量为100-1000；所述石油醚和乙酸乙酯的混合液的体积比为5：(1-3)。作为本发明的进一步改进，所述聚合物稳泡剂具有如式ⅱ所示结构：其中,m＝1-10；n＝2-15；o＝5-10；p＝1-15。作为本发明的进一步改进，所述聚合物稳泡剂由以下方法制备而成：将100重量份蒸馏水、50-70重量份乙醇、15-20重量份肉桂酸甲酯、10-20重量份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、5-15重量份丙烯酰胺和12-20重量份丙烯酸甲酯混合均匀，用饱和碳酸氢钠溶液调节体系酸碱度至6.5-7.5，然后升温至55-65℃，加入占总浓度为0.2wt％的过硫酸铵引发剂，连续搅拌3-5h，用无水乙醇充分洗涤、烘干研磨后得到白色粉末状聚合产物，为聚合物稳泡剂。作为本发明的进一步改进，所述纳米尘埃选自纳米铝、纳米铜、纳米氧化锌、纳米银、纳米钨、纳米钛、纳米二氧化钛、纳米氧化锆中的一种或几种混合。本发明进一步保护一种上述的油气井缓释起泡剂的制备方法，包括以下步骤：将新型氟碳型表面活性剂和非离子表面活性剂加入反应釜中，加入水，升温至50-70℃，在60-100r/min下搅拌10min-15min，然后加入稳泡剂和醇，在100-120r/min下再搅拌30min-35min，最终制得油气井缓释起泡剂。本发明具有如下有益效果：氟碳型起泡剂是一种新型的阴离子型表面活性剂，具有“三高”(高表面活性、高耐温稳定性和高化学稳定性)、“两憎”(憎水和憎油)的性能，及泡沫性能好、抗静电性强、能与粘土相互作用等优点，含氟碳表面活性剂与非离子表面活性剂的复配，在稳泡剂的作用下，不仅能产生很好的协同效应，而且能增加泡沫的耐油稳定性；但氟碳型表面活性剂由于价格较高，不太经济实惠，将氟碳型起泡剂与非离子表面活性剂进行复配，不仅能降低生产成本，添加少量的氟碳型起泡剂就可以实现较好的起泡和稳泡效果，还能促使泡沫具有良好的耐热盐性能。本发明采用简单的方法合成氟碳型表面活性剂，具有反应条件温和、易于操作、产物收率高、易纯化、反应时间短、副产物少，从而降低了氟碳型表面活性剂的成本，且具有很好的性能，本发明合成的为一种非离子氟碳型表面活性剂，氟碳端具有很好的疏水性，聚乙二醇端具有良好的亲水性，从而使得该氟碳型表面活性剂具有很好的起泡效果，聚乙二醇端能形成许多氢键，对泡泡也有很好的稳泡效果；本发明合成的聚合物稳泡剂通过氢键使聚合物分子形成网状结构，使链间的范德华引力大大提高，增加表面黏度从而使泡沫稳定性提高；二是提高液相黏度使液膜不易流失，减小了排液速率，从而提高泡沫稳定性；以纳米尘埃为稳泡剂，覆盖在气液界面上，在气泡与气泡间形成了一层含固体颗粒薄膜，浆液浓度越高，这层膜越致密，所生成的泡沫膜也就越坚固，这样就降低了液膜间的排液速率和气泡的扩散，从而使三相泡沫越稳定；本发明制得的油气井缓释起泡剂具有良好的耐高温、耐高盐、耐高压、耐油性能，在高温、高压、高矿化度下表现出优良的稳定性，因此，适用于国内高温、高盐油藏和稠油油藏等难动用油藏的有效开发，具有广阔的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例1中新型氟碳型表面活性剂的合成路线图；图2为本发明实施例5中聚合物稳泡剂的合成路线图。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。生物聚合物液体稳泡剂wp-322由山东齐鲁生物科技集团有限公司提供，质量参照其公司2017年1月20日发布的q/qls001-2017《生物聚合物液体稳泡剂wp-322》执行。实施例1原料组成(重量百分比)：新型氟碳型表面活性剂10％、椰子油酸二乙醇胺27％、稳泡剂纳米氧化锌12％、乙醇7％、水余量。新型氟碳型表面活性剂的制备方法如下：s1.将1mol全氟溴乙烷溶于100ml乙醇中，加入0.1mol氧化还原体系引发剂，混合均匀后，加入5mol四氟乙烯，合成中间产物cf3(cf2)nbr；n＝11；所述氧化还原体系引发剂为亚硫酸氢钠和过硫酸钾的混合物，物质的量之比为1：10；s2.将1mol中间产物、0.25mol无水碳酸钾和3mol碘化钾溶解于100ml四氢呋喃后，加热至80℃，恒温30min，将聚乙二醇加入到四氢呋喃中配成溶液，再缓慢滴加到反应体系中，然后在原温度下搅拌回流5-10h，冷却至室温，所得溶液旋转蒸发除去四氢呋喃，然后用50ml二氯甲烷萃取，旋转蒸发除去二氯甲烷，用20ml石油醚和乙酸乙酯的混合液多次洗涤后得到黄色产物新型氟碳型表面活性剂；所述聚乙二醇分子量为400；所述石油醚和乙酸乙酯的混合液的体积比为5：2。油气井缓释起泡剂的制备方法，包括以下步骤：将新型氟碳型表面活性剂和椰子油酸二乙醇胺加入反应釜中，加入水，升温至60℃，在75r/min下搅拌12min，然后加入稳泡剂纳米氧化锌和乙醇，在110r/min下再搅拌32min，最终制得油气井缓释起泡剂。实施例2与实施例1相比，非离子表面活性剂为蔗糖酯，其他条件均不改变。实施例3与实施例1相比，非离子表面活性剂为椰子油酸二乙醇胺和蔗糖酯的混合物，质量比为3：1，其他条件均不改变。实施例4与实施例3相比，稳泡剂为生物聚合物液体稳泡剂wp-322，其他条件均不改变。实施例5与实施例3相比，稳泡剂为聚合物稳泡剂，具有如式ⅱ所示结构；其他条件均不改变。聚合物稳泡剂由以下方法制备而成：将100g蒸馏水、60g乙醇、17g肉桂酸甲酯、15g2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、10g丙烯酰胺和17g丙烯酸甲酯混合均匀，用饱和碳酸氢钠溶液调节体系酸碱度至7，然后升温至60℃，加入占总浓度为0.2wt％的过硫酸铵引发剂，连续搅拌4h，用无水乙醇充分洗涤、烘干研磨后得到白色粉末状聚合产物，为聚合物稳泡剂。得到的聚合物稳泡剂的红外图谱表征图中，在波数为3442cm-1处为非缔合-nh的伸缩振动吸收峰；1662cm-1为酰胺基中的-c＝o的伸缩振动吸收峰；625cm-1为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中c-s的伸缩振动吸收峰；2932cm-1为-ch2的吸收峰；1140cm-1为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的磺酸基团的伸缩振动吸收峰；1452cm-1为c-n拉伸振动吸收峰；1390cm-1为c-h为面内弯曲振动特征吸收峰；1542cm-1为肉桂酸甲酯的苯环骨架的伸缩振动吸收峰；此外，谱图中1637cm-1-1645cm-1无c＝c特征吸收峰，说明参与反应的四种单体碳碳双键打开，合成产物中不含未聚合单体。红外光谱图中显现的官能团与聚合物反应方程式相吻合，表明合成出预期聚合产物。对比例1与实施例5相比，未添加新型氟碳型表面活性剂，其他条件均不改变。原料组成(质量百分比)：椰子油酸二乙醇胺37％、聚合物稳泡剂12％、乙醇7％、水余量对比例2与实施例5相比，未添加非离子表面活性剂，其他条件均不改变。原料组成(质量百分比)：新型氟碳型表面活性剂37％、聚合物稳泡剂12％、乙醇7％、水余量。将本发明实施例和对比例制得的油气井缓释起泡剂以及市售起泡剂(购于淄博滨鲁能源科技有限公司，主要成份：c8-c12的正异构一元醇或二元醇。性状：淡黄绿色或棕红色的半透明液体。规格：指示密度ρ：0.840-0.93g/cm3；羟值mgkoh/g≥300-500)进行测试。测试例1表面张力的测试将起泡剂配置成0.1wt％和0.01wt％的水溶液，常温下用界面张力仪测定其表面张力。结果见表1。表1测试例2界面张力测试测试标准参照gb/t6541-86《石油产品油对水界面张力测定法(圆环法)》进行。其中，油为煤油，水为含有0.01wt％起泡剂的水溶液。结果见表2。表2测试例3性能测试取现场矿化度32.56g/l、cacl2水型的水样500ml，加入1.0g本发明的起泡剂(质量百分比浓度为0.1％)产品，在155℃下老化24h后，用罗氏法在90℃下测定，结果见表3。表3测试例4缓释性能测试腐蚀实验方法参照gb10124进行，采用现场注入污水进行动态模拟实验，实验步骤：将注入污水中加入一定浓度的注水缓蚀剂，然后将加药后的污水加入到六组动态腐蚀速率评价仪中，挂入a3钢片，密闭加热到80℃，在搅拌速度为60rpm情况下，测定168小时周期的腐蚀速率。腐蚀速率(mm/a)＝8.76×107×(m1-m2)/(std)；式中m1为实验前挂片质量，g；m2为实验后挂片质量，g；s为挂片的表面积，cm2；t为挂片实验时间，小时；d为挂片材质的密度，g/cm3。计算缓蚀率％＝(未加药注入污水的腐蚀速率－加药后注入污水的腐蚀速率)×100/未加药注入污水的腐蚀速率，计算缓蚀率，并观察试片光亮性。结果见表4。表4组别腐蚀速率(mm/a)缓蚀速率(％)光亮性实施例10.033589.5光亮实施例20.029490.1光亮实施例30.015293.2光亮实施例40.034389.2光亮实施例50.010295.7光亮对比例10.14545.6不光亮对比例20.32523.5不光亮市售起泡剂0.45312.7不光亮由上表可知，本发明制得的油气井缓释起泡剂具有良好的气泡性能、稳泡性能且其在较低的浓度下表面张力很低，0.01wt％时表面张力为10-21mn/m，0.1wt％时表面张力为5-14mn/m，且具有良好的缓蚀性能。实施例1中非离子表面活性剂为椰子油酸二乙醇胺，实施例2中非离子表面活性剂为蔗糖酯，实施例3中非离子表面活性剂为椰子油酸二乙醇胺和蔗糖酯的混合物，质量比为3：1。非离子表面活性剂可以与新型氟碳型表面活性剂协同增效，从而起到更好的表面活性，实施例1和实施例2中表面性能明显不如实施例3，可见，非离子表面活性剂为椰子油酸二乙醇胺和蔗糖酯的混合物，质量比为3：1时，与新型氟碳型表面活性剂具有很好的协同增效的性能，能够显著提高表面活性，另外，还具有更好的缓蚀性能。实施例4与实施例3相比，稳泡剂为生物聚合物液体稳泡剂wp-322，实施例5与实施例3相比，稳泡剂为聚合物稳泡剂。实施例4中添加的为普通稳泡剂，实施例3中添加纳米氧化锌为稳泡剂，以纳米尘埃为稳泡剂，覆盖在气液界面上，在气泡与气泡间形成了一层含固体颗粒薄膜，浆液浓度越高，这层膜越致密，所生成的泡沫膜也就越坚固，这样就降低了液膜间的排液速率和气泡的扩散，从而使三相泡沫越稳定，因此，实施例3的表面性能、起泡性、稳泡性更优于实施例4，但实施例5中添加的为聚合物稳泡剂，具有如式ⅱ所示结构。本发明合成的聚合物稳泡剂通过氢键使聚合物分子形成网状结构，使链间的范德华引力大大提高，增加表面黏度从而使泡沫稳定性提高；二是提高液相黏度使液膜不易流失，减小了排液速率，从而提高泡沫稳定性，其稳泡性能显著，因此，实施例5的表面性能、起泡性、稳泡性最佳。对比例1与实施例5相比，未添加新型氟碳型表面活性剂，对比例2与实施例5相比，未添加非离子表面活性剂，本发明合成的新型氟碳型表面活性剂氟碳端具有很好的疏水性，聚乙二醇端具有良好的亲水性，从而使得该氟碳型表面活性剂具有很好的起泡效果，聚乙二醇端能形成许多氢键，对泡泡也有很好的稳泡效果，含氟碳表面活性剂与非离子表面活性剂的复配，在稳泡剂的作用下，不仅能产生很好的协同效应，而且能增加泡沫的耐油稳定性，因此，新型氟碳型表面活性剂和非离子表面活性剂的添加，在稳泡剂的作用下，具有协同增效的作用。与现有技术相比，氟碳型起泡剂是一种新型的阴离子型表面活性剂，具有“三高”(高表面活性、高耐温稳定性和高化学稳定性)、“两憎”(憎水和憎油)的性能，及泡沫性能好、抗静电性强、能与粘土相互作用等优点，含氟碳表面活性剂与非离子表面活性剂的复配，在稳泡剂的作用下，不仅能产生很好的协同效应，而且能增加泡沫的耐油稳定性；但氟碳型表面活性剂由于价格较高，不太经济实惠，将氟碳型起泡剂与非离子表面活性剂进行复配，不仅能降低生产成本，添加少量的氟碳型起泡剂就可以实现较好的起泡和稳泡效果，还能促使泡沫具有良好的耐热盐性能。本发明采用简单的方法合成氟碳型表面活性剂，具有反应条件温和、易于操作、产物收率高、易纯化、反应时间短、副产物少，从而降低了氟碳型表面活性剂的成本，且具有很好的性能，本发明合成的为一种非离子氟碳型表面活性剂，氟碳端具有很好的疏水性，聚乙二醇端具有良好的亲水性，从而使得该氟碳型表面活性剂具有很好的起泡效果，聚乙二醇端能形成许多氢键，对泡泡也有很好的稳泡效果；本发明合成的聚合物稳泡剂通过氢键使聚合物分子形成网状结构，使链间的范德华引力大大提高，增加表面黏度从而使泡沫稳定性提高；二是提高液相黏度使液膜不易流失，减小了排液速率，从而提高泡沫稳定性；以纳米尘埃为稳泡剂，覆盖在气液界面上，在气泡与气泡间形成了一层含固体颗粒薄膜，浆液浓度越高，这层膜越致密，所生成的泡沫膜也就越坚固，这样就降低了液膜间的排液速率和气泡的扩散，从而使三相泡沫越稳定；本发明制得的油气井缓释起泡剂具有良好的耐高温、耐高盐、耐高压、耐油性能，在高温、高压、高矿化度下表现出优良的稳定性，因此，适用于国内高温、高盐油藏和稠油油藏等难动用油藏的有效开发，具有广阔的应用前景。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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1 2 3 

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除