一种用于含H2S气体的产水气井排水采气用的泡排剂

摘要

本发明提供了一种用于含H2S气体的产水气井排水采气用的泡排剂。以重量百分比计，该泡排剂的原料组成包括10-30％阴-非离子表面活性剂、20-40％两性离子表面活性剂、5-15％阴离子表面活性剂、余量为去离子水。本发明还提供了一种制备该泡排剂的方法，其包括：将阴-非离子表面活性剂和两性离子表面活性剂一次性加入不锈钢反应釜中，再加入去离子水，得到混合液，将所述混合溶液加热至40-50℃，搅拌；向上述混合溶液中缓慢加入阴离子表面活性剂，搅拌，得到泡排剂。本发明提供的泡排剂在溶有H2S气体的地层水中具有较好的起泡性和稳泡性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于含H₂S气体的产水气井排水采气用的泡排剂及其制备方法， 属于石油天然气开采领域。

背景技术

目前我国大部分气井已经进入开发中后期，由于地层压力降低，产水气井因携液 能力不足造成井底和井筒内积液严重，导致气井减产甚至停喷。泡沫排水采气工艺因 其设备简单、适应性强、成本低等优点在采气工业得到普遍的应用。所谓泡沫排水采 气工艺，就是向携液能力不足的生产井中注入一定量的泡排剂，使其与井底积液在天 然气流的搅拌作用下与井底积液充分混合，产生大量低密度含水泡沫，随气流从井底 携带到地面，从而达到清除井底积液、增产、稳产以及延长喷期的作用。泡沫排水采 气工艺成败的关键在于泡排剂的性能。目前国内外已经研发出一系列针对不同储层条 件的泡排剂，但尚未有抗H₂S气体泡排剂的报道。这些泡排剂在含有H₂S气体的气 藏中性能明显下降，严重制约了泡沫排水采气工艺在含有H₂S气体的产水气藏中的应 用。

因此研发一种耐H₂S气体的泡排剂成为本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于含H₂S气体的产水气井排 水采气用的泡排剂，该泡排剂在高浓度的H₂S气体下具有较高的起泡性和稳泡性，可 应用于含H₂S气体的产水气井的泡沫排水采气工艺中。

为达到上述目的，本发明提供了一种用于含H₂S气体的产水气井排水采气用的泡 排剂，其中：以重量百分比计，所述泡排剂的原料组成包括10-30％阴-非离子表面活 性剂、20-40％两性离子表面活性剂、5-15％阴离子表面活性剂、余量为去离子水。

在上述泡排剂中，优选地，所述阴-非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸 钠。

在上述泡排剂中，优选地，所述两性离子表面活性剂为椰油酰胺丙基甜菜碱。

在上述泡排剂中，优选地，所述阴离子表面活性剂为α-烯基磺酸钠。

含H₂S气体气井温度均远高于常温，因此在提高泡排剂抗H₂S气体性能的同时 也需考虑其耐温性，本发明由于采用了脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，它不仅能够使泡排 剂应用于温度较高的含H₂S气体的天然气井，而且与其它两种表面活性剂(椰油酰胺 丙基甜菜碱和α-烯基磺酸钠)能够有良好的位置适应性，形成很好的契合点，有利于 其在界面上形成致密有序的泡沫膜，从而增强其起泡性，稳定性以及附属的携液性。

在气井中，常见的酸性气体有CO₂和H₂S，而H₂S对泡排剂性能的影响要远远大 于CO₂对泡排剂的影响，本发明提供的泡排剂适用的H₂S气体的浓度为200-5000ppm (该浓度为H₂S气体在地层水中的溶解度)，该浓度是一个很高的酸性气体的浓度， 由于采用了本发明中的椰油酰胺丙基甜菜碱，它具有较强的电子诱导作用，在pH值 为0-14的范围内其结构式中的羧基都是以盐式基团存在，能够使泡排剂具有很好的 抗H₂S气体的性能。

泡排剂的携液率是建立在起泡性和稳泡性上的，携液性是泡排剂的最终宏观应用 量度，是建立在合理的表面活性剂复配体系的基础上的，只有在该复配体系能够最大 程度的发挥表面活性剂的协同作用的情况下，才能使得复配体系有着优良的起泡性以 及稳泡性，因此才能带来较高的携液性，本发明中的α-烯基磺酸钠具有较强的束缚水 分子的能力，当与其它两种表面活性剂进行复配时，由于这三种表面活性剂疏水链的 长度相当，能够形成很好的位置适应，使彼此间的相互协同作用发挥到最大，携液性 达到最好。

本发明还提供了一种制备上述泡排剂的方法，其包括以下步骤：

步骤1：将阴-非离子表面活性剂和两性离子表面活性剂一次性加入不锈钢反应釜 中，再加入去离子水，得到混合溶液，将所述混合溶液加热至40-50℃，搅拌；

步骤2：向上述混合溶液中缓慢加入阴离子表面活性剂，搅拌，得到泡排剂。

在上述方法中，优选地，在步骤1中，所述搅拌速度为200-400r/min，搅拌时间 为15-20min。

在上述方法中，优选地，在步骤2中，所述搅拌速度为200-400r/min，搅拌时间 为10-20min。

本发明另外还提供了上述泡排剂在含H₂S气体产水气井排水采气中的应用，其 中：所述H₂S在地层水中的溶解度为200-5000ppm(该浓度为H₂S气体在地层水中的 溶解度)。

在上述应用中，优选地，所述天然气井内矿化水的温度为80-130℃。

在上述应用中，优选地，所述天然气井内矿化水的矿化度为20000-200000ppm， 能够适应苛刻的高温高矿化度的一定可以适应较低温度以及矿化度。

目前的表面活性剂虽然有很多，但是找到合适的复配体系，却是海底捞针，不 是易事，本发明研制出了适用于含H₂S气体产水井排水采气用的泡排剂。

本发明提供的用于含H₂S气体的产水气井排水采气用的泡排剂，其在H₂S浓度 为200-5000ppm(该浓度为H₂S气体在地层水中的溶解度)的地层水中具有较高的起 泡性、稳泡性与携液率，具有很好的抗高温、抗盐性能。此外，该泡排剂具有环境 友好性、低毒、低刺激性，且其原料来源广泛，价格低廉，可在现场规模应用。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技 术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种用于含H₂S气体产水井排水采气用的泡排剂。

以质量百分比计，该泡排剂的原料组成包括：20％脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、30％ 椰油酰胺丙基甜菜碱、10％α-烯基磺酸钠和40％去离子水。

该泡排剂的制备方法包括以下步骤：

a、将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和椰油酰胺丙基甜菜碱缓慢加入不锈钢反应釜中， 再加入溶剂(去离子水)，得到混合溶液，将此混合溶液加热至45℃，低速搅拌15min；

b、向上述混合溶液中缓慢加入α-烯基磺酸钠，继续低速搅拌10min，得到泡排 剂WJ-1。

实施例2

本实施例提供了一种用于含H₂S气体产水井排水采气用的泡排剂。

以质量百分比计，该泡排剂的原料组成包括：28％脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、35％ 椰油酰胺丙基甜菜碱、14％α-烯基磺酸钠和23％去离子水。

该泡排剂的制备方法包括以下步骤：

a、将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和椰油酰胺丙基甜菜碱缓慢加入不锈钢反应釜中， 再加入溶剂(去离子水)，得到混合溶液，将此混合溶液加热至45℃，低速搅拌15min；

b、向上述混合溶液中缓慢加入α-烯基磺酸钠，继续低速搅拌10min，得到泡排 剂WJ-2。

实施例3

本实施例对上述实施例1提供的泡排剂WJ-1在不同H₂S浓度、温度、矿化度条 件下的初始起泡体积V₀、泡沫半衰期t_1/2以及气流量为5L/min时15min的携液量进 行了测试。

本实施例测试用仪器为高温高压泡沫评价仪(该高温高压泡沫评价仪为专利号 ZL201120400940.1的实用新型专利所记载的高温高压泡沫评价仪，公告 号CN202228059U)；测试用的矿化水均为根据现场天然气井产出的水进行分析后， 采用NaCl、CaCl₂、MgCl₂、KCl、Na₂SO₄、NaHCO₃进行配制得到的；测试用的泡排 剂溶液是将实施例1提供的泡排剂溶于模拟地层水后得到的；测试实验中采用硫酸铜 溶液吸收硫化氢。

(一)泡排剂的起泡性与稳泡性测试：

a、将评价装置内温度升至指定测试温度；

b、向评价装置内泵入一定量的盐酸溶液；

c、再将200mL，质量浓度为3‰(按表面活性剂的浓度计)的泡排剂溶液泵入评 价装置；

d、在通风橱内，将一定量的硫化钠溶解于10mL蒸馏水，泵入评价装置；

e、压力升至1MPa(氮气)，记录初始起泡体积与泡沫半衰期。

(二)泡排剂的携液性测试：

a、将评价装置内温度升至指定测试温度；

b、向评价装置内泵入一定量的盐酸溶液；

c、再将200mL质量浓度为3％(按表面活性剂的浓度计)的泡排剂溶液泵入评价 装置；

d、通风橱内，将一定量硫化钠溶解于10mL蒸馏水，泵入评价装置；

e、将氮气以5L/min的速度泵入评价装置内，收集并记录15min的携液量。

测试结果如表1所示。

表1 测试结果

从表1中可以看出本发明提供的泡排剂在H₂S浓度范围为200-5000ppm内具有 较高的起泡性、稳泡性与携液率，具有很好的抗高温、抗盐性能。