一種低聚甜菜堿型泡沫排水劑及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于天然氣井、煤層氣井和頁(yè)巖氣井開(kāi)采后期作泡沫排水采氣的 低聚甜菜堿型泡沫排水劑及制備方法，它適用于深井抗高溫高礦化度高凝析油作泡沫排水 劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 泡沫排水采氣是通過(guò)泡沫劑的注入，提高氣流攜液能力，從而解除氣水流通堵塞， 達(dá)到氣井的穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)目的。它的助采效應(yīng)是通過(guò)泡沫效應(yīng)（向井筒內(nèi)注入泡沫劑，或泡沫 排水劑，在氣流的攬動(dòng)下，使泡沫劑混溶于氣水混合相中，W泡沫的形式，將井底積液由井 筒帶出）、分散效應(yīng)、減阻效應(yīng)及洗涂效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0003] 含水氣藏開(kāi)發(fā)到中后期，氣井出水不可避免，為了提高采收率，需要使用泡排劑進(jìn) 行增產(chǎn)作業(yè)。但多數(shù)起泡劑在溫度大于90°C，抗礦化度的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)0. 05,凝析液中 凝析油質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0. 2的條件下，起泡性能很差或者說(shuō)不起泡，排水效果很差。為了在 高溫高礦化度高凝析油的情況下保持起泡劑的起泡能力，就必須復(fù)配一種在高溫高凝析 油的條件下與地層水，工作液配伍的，有較好的起泡、穩(wěn)泡、攜液能力，且有較好抗鹽能力 的泡沫排水劑復(fù)合體系。專利CN102851015研制了一種抗高溫抗高凝析抗高礦化度油泡 沫排水劑，具有較好的排水采氣效果，但使用的表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)0. 90-0. 95,成本 太高，根本無(wú)法實(shí)施，而且現(xiàn)場(chǎng)還要用反應(yīng)蓋配制好后反應(yīng)30min，給施工帶來(lái)不便。專利 CN102676142A研制了一種適合天然氣開(kāi)采用的凝析油泡排劑，解決了水和凝析油造成的井 筒積液現(xiàn)象，但表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)還是較高，達(dá)0. 37-0. 70,成本較高，不經(jīng)濟(jì)。因而急需 研制出一種成本低，操作簡(jiǎn)單，易于現(xiàn)場(chǎng)施工的新型泡沫排水劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是：為了提高起泡劑在電解質(zhì)和碳氨化合物中的起泡性能和泡沫穩(wěn) 定性，在高溫條件下不降解，針對(duì)高溫深井、高含凝析油氣藏，特提供一種低聚甜菜堿型泡 沫排水劑及制備方法。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：一種低聚甜菜堿型泡沫排水劑，化 學(xué)名稱為N，N'，N"-烷基二乙締S胺五乙酸鋼，代號(hào)為NDDTP，其結(jié)構(gòu)式為
[0006]
[0007] 其中R為烷基，鏈長(zhǎng)為Cl。~C18。
[0008] 本發(fā)明的原理是：
[0009] 1.二乙締=胺五乙酸與氨氧化鋼進(jìn)行簇酸的中和反應(yīng)，生成中間產(chǎn)物二乙締=胺 五乙酸鋼。在未分離產(chǎn)物的情況下，中間產(chǎn)物與長(zhǎng)鏈的漠代燒（烷基鏈長(zhǎng)為。。~Cis)進(jìn)行 親核取代反應(yīng)，引入疏水鏈并同時(shí)季胺化，合成含有=個(gè)烷基、=個(gè)季胺基和五個(gè)簇酸鹽基 團(tuán)的低聚甜菜堿型泡沫排水劑N，N'，N"-烷基二乙締S胺五乙酸鋼（M)DT巧。其化學(xué)反 應(yīng)方程式：
[0010]
[0011] 2.泡沫排水采氣原理。泡沫排水采氣工藝是往井里加入表面活性劑的一種注排工 藝。表面活性劑又叫起泡劑或泡沫排水劑。向井內(nèi)注入一定數(shù)量的泡沫排水劑，井底積水 與泡沫排水劑接觸W后，借助天然氣流的攬動(dòng)，生成大量低密度的含水泡沫，隨氣流從井底 攜帶到地面，達(dá)到清除井底積液的目的。同時(shí)，在攜帶氣泡的天然氣上升到地面后，為防止 泡沫帶入地面工藝設(shè)備中，影響后續(xù)正常生產(chǎn)。還需在流出井口的管線內(nèi)注入消泡劑，消除 泡沫。
[0012] 一種低聚甜菜堿型泡沫排水劑的制備方法：先在裝有攬拌器、回流冷凝管和滴液 漏斗的=口瓶中，慢慢加入0. 5mol氨氧化鋼到化的異丙醇水溶液中，其異丙醇與水體積 比為3:1，開(kāi)動(dòng)攬拌裝置，緩慢加熱，升溫至65~75°C，直至氨氧化鋼完全溶解；然后把 0.Imol的二乙締S胺五乙酸加入到上述溶液中，控制溫度在65~75°C，反應(yīng)時(shí)間為15min， 形成無(wú)色透明溶液，得到中間產(chǎn)物二乙締S胺五乙酸鋼；再將0. 32mol漠代燒溶于1L醇溶 劑中，醇溶劑是用正下醇、或正丙醇、或乙醇、或異丙醇的一種，在攬拌下慢慢滴加到上述中 間產(chǎn)物二乙締S胺五乙酸鋼溶液中，于0.化加完，此時(shí)溶液的抑值控制在9~10之間，保 持溫度在75~85°C，持續(xù)回流反應(yīng)6~化；最后待反應(yīng)結(jié)束后，將混合液在減壓蒸饋下脫 去溶劑醇后冷卻，得到蠟狀的低聚甜菜堿性泡沫排水劑粗產(chǎn)品，再用乙醇脫除無(wú)機(jī)鹽，初產(chǎn) 物用丙酬重結(jié)晶2~5次，所得結(jié)晶在真空烘箱內(nèi)溫度為50~60°C下干燥5~化，制得白 色粉末狀固體的目標(biāo)產(chǎn)物N，N'，N"-烷基二乙締S胺五乙酸鋼。
[0013] 一種低聚甜菜堿型泡沫排水劑在油氣井作泡沫排水的應(yīng)用，采用上述低聚甜 菜堿型泡沫排水劑和乙二醇復(fù)配，在凝析液中礦化度質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 12,凝析油質(zhì)量分?jǐn)?shù) 達(dá)0.5的體系中，該泡沫排水劑復(fù)合體系具有較好的起泡性和穩(wěn)泡性。泡沫排水劑是用 N，N'，N"-烷基二乙締S胺五乙酸鋼（烷基鏈長(zhǎng)。。~C18之間）中的一種或兩種，其質(zhì) 量分?jǐn)?shù)范圍在0. 001~0. 002。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7462-1994(表面活性劑發(fā)泡力的測(cè)定 改進(jìn)Ross-Miles法），采用2152型羅氏泡沫儀進(jìn)行起泡性能和泡沫穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)，本法所 述的抗溫評(píng)價(jià)采用的是高溫老化，將發(fā)泡劑溶液加入到鋼瓶中，置于150°C恒溫烘箱中老化 24h后取出，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5的凝析油，測(cè)其泡沫體系初始起泡性，5min后的泡沫穩(wěn)定 性。
[0014] 適用于凝析液中凝析油質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)0. 5的天然氣、煤層氣和頁(yè)巖氣開(kāi)采中的泡 沫排水采氣，使用時(shí)不稀釋，直接從油管或油套環(huán)空中注入，生成大量含液體的低密度泡 沫，隨氣流從井底帶到地面。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是：（1)本發(fā)明采用一鍋法制備了低聚甜 菜堿型泡沫排水劑N，N'，N"-烷基二乙締=胺五乙酸鋼，其合成工藝簡(jiǎn)單，易操作，轉(zhuǎn)化 率高，高礦化度條件下表面活性高，且與陰離子表面活性劑具有很強(qiáng)的協(xié)同作用，大大提高 了產(chǎn)品的表面活性，泡沫性能也得到提高；（2)本發(fā)明針對(duì)高溫高礦化度高含凝析油氣田 的后期泡沫排水采氣，具有很高的實(shí)用價(jià)值，能有效及時(shí)地排除氣井后期地層滲出的水和 天然氣中析出的油，維持氣井能量，很大程度上提高了氣井的采收率；（3)該泡沫排水劑成 本低，操作簡(jiǎn)單，易于現(xiàn)場(chǎng)施工，具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，有很強(qiáng)的實(shí)用性。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合本發(fā)明的技術(shù)方案說(shuō)明該發(fā)明的具體實(shí)施方法和產(chǎn)品性能的測(cè)試結(jié) 果： 陽(yáng)017] 例1在裝有攬拌器、回流冷凝裝置和滴液漏斗的1化反應(yīng)蓋中，慢慢滴加0. 5mol 氨氧化鋼到化的異丙醇水溶液（異丙醇與水體積比3:1)，開(kāi)動(dòng)攬拌裝置，緩慢加熱，升溫