一种用于酸性气田具有缓蚀功能的起泡剂及其制备和应用.pdf

本发明涉及一种用于酸性气田具有缓蚀功能的起泡剂及其制备和应用；按摩尔比1.0～1.2：1.0：1.0～1.2取5-异喹啉磺酸钠、对亚二甲苯基二氯和N,N-二甲基-N′-月桂酰基-1,3-丙二胺，将5-异喹啉磺酸钠与对亚二甲苯基二氯在75℃～90℃下反应5～6小时，再加入N,N-二甲基-N′-月桂酰基-1,3-丙二胺，在75℃～90℃下反应3.5～4.5小时后加入去离子水得到含量为30%～40%的起泡剂水溶液；该起泡剂起泡力108mm～255mm、稳泡性22mm～55mm、携液量130mL/15min～148mL/15min，腐蚀速率≤0.076mm/a。

权利要求书
1.  一种用于酸性气田具有缓蚀功能的起泡剂的制备方法，其特征是：
按摩尔比1.0～1.2：1.0：1.0～1.2取5-异喹啉磺酸钠、对亚二甲苯基二氯和N,N- 二甲基-N′-月桂酰基-1,3-丙二胺，将5-异喹啉磺酸钠与对亚二甲苯基二氯在75℃～90 ℃下反应5～6小时，再加入N,N-二甲基-N′-月桂酰基-1,3-丙二胺，在75℃～90℃下反 应3.5～4.5小时后加入去离子水得到含量为30%～40%的起泡剂水溶液。

2.  根据权利要求1所述的用于酸性气田具有缓蚀功能的起泡剂的制备方法，其特 征是：所述的5-异喹啉磺酸钠由5-异喹啉磺酸与氢氧化钠反应得到。

3.  一种用于酸性气田具有缓蚀功能的起泡剂，其特征是：它是根据权利要求1所
述的方法制备的。

4.  一种权利要求3所述的起泡剂的应用，其特征是：用于地层水矿化度（0～293） g/L、天然气中H2S含量（0～88.6）g/m3、CO2含量（0～114.164）g/m3的气井，在泡 排的同时进行腐蚀防护，使用质量百分比浓度按产水量计算为0.10～0.30%。

说明书一种用于酸性气田具有缓蚀功能的起泡剂及其制备和应用
技术领域
本发明涉及含H2S和CO2的酸性有水气田的泡沫排水采气稳产领域，是一种用 于酸性气田具有缓蚀功能的起泡剂、制备方法及在酸性气田泡沫排水采气和防腐中的 应用。
背景技术
在含H2S和CO2的酸性有水气田中，在H2S、CO2和地层水的共同作用下，对油 套管有较强的腐蚀性，需要通过加注缓蚀剂进行腐蚀防护。同时随着该类气田的开采， 当产气量及地层压力降低后，气井带液能力下降，会因地层水在井底及油管内形成积 液而影响气井的稳产，因此需要通过加注起泡剂进行泡沫排水采气，以实现气井的稳 产。在这种情况下，需要同时考虑泡沫排水采气和油套管的腐蚀防护的问题。
Marek Pakulski等在SPE65016《起泡剂和缓蚀剂的协同作用及抑制作用》中对α- 烯烃磺酸钠、乙氧基（3）C6-10乙氧基硫酸铵、十二烷基苯磺酸钠、二辛基磺基琥 珀酸酯钠、十二烷基胺基二丙酸酯钠、月桂醇磺基乙酸酯钠、十六烷基三甲基氯化铵、 聚乙氧基（100）壬基苯酚、C8-18烷基糖酐、椰油酰胺丙基甜菜碱、全氟烃基磺酸 钠、椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱等12种起泡剂与C18烷基氨基乙基呱嗪、苯烷基 吡啶氯化铵、乙氧基（2，5）C8-16乙醇单磷酸酯、二癸基二甲基氯化铵等4种缓蚀 剂相互的影响进行了研究。表明起泡剂可能加快油套管腐蚀，在与缓蚀剂同时使用时 会对缓蚀剂的缓蚀性能产生影响，认为可以通过选取相互配伍的起泡剂和缓蚀剂复配 形成腐蚀较小的缓蚀起泡剂配方。
Samuel Campbell等在SPE67325《缓蚀剂/起泡剂联合处理提高气井产量》中的 研究认为，使用起泡剂进行泡排的过程中腐蚀可能很严重，需要采取措施减轻腐蚀。 报导了A、B两种由缓蚀剂和起泡剂复配形成的产品在4种不同类型气井中的应用。
这些报导，均是采用起泡剂与缓蚀剂进行复配，在达到泡排的同时起到一定的缓 蚀作用。由于起泡剂和缓蚀剂的相互作用，一方面会影响起泡剂的起泡性能，另一方 面，由于缓蚀剂的吸附成膜防腐蚀作用会受起泡剂的洗涤及润湿作用的影响，从而影 响腐蚀防护性能。同时在这些报导中没有提及具体配方及适用的气、水质条件。
本发明通过化学合成方法，提供了一种具有缓蚀功能的起泡剂，可适用于地层水 矿化度0g/L～293g/L、温度155℃的酸性气井的泡沫排水采气，80℃、常压、水相硫 化氢1400ppm、水相二氧化碳250ppm下腐蚀速率≤0.076mm/a。
发明内容
本发明的目的：是为酸性气田提供一种具有缓蚀功能（缓蚀率≤0.076mm/a）、适 用地层水矿化度范围较广（0g/L～293g/L）、温度较高（155℃）的泡沫排水采气用起 泡剂。
本发明的技术原理：选取具有缓蚀作用的基团进行改性，增强其缓蚀性能；再引 入增强起泡性能的基团；选取的缓蚀基团和起泡基团可相互结合形成稳定的内盐，以 增加其抗矿化度的能力。
制备工艺条件：将5-异喹啉磺酸钠与对亚二甲苯基二氯在75℃～90℃下反应5～6 小时，再加入N,N-二甲基-N′-月桂酰基-1,3-丙二胺在75℃～90℃下反应3.5～4.5小时 后加入去离子水得到含量为30%～40%的起泡剂水溶液。

5-异喹啉磺酸基团具有缓蚀作用，在引入对亚二甲苯基后可增强缓蚀性能。通过 引入N,N-二甲基-N′-月桂酰基-1,3-丙二胺基团增强起泡性能，同时磺酸基与铵基相结 合可形成内盐，提高起泡剂适应矿化度的能力，使得在低矿化度和含有大量Ca2+、 Mg2+的高矿化度水中（0g/L～293g/L）均具有较好的起泡力、稳泡性和携液能力。
本发明是通过下述技术方案来实现的：
一种用于酸性气田具有缓蚀功能的起泡剂及其制备，其特征是：所述的起泡剂是 由5-异喹啉磺酸基团、对亚二甲苯基和N,N-二甲基-N′-月桂酰基-1,3-丙二胺基团 构成；所述的5-异喹啉磺酸基团由5-异喹啉磺酸钠提供，5-异喹啉磺酸钠可由5-异 喹啉磺酸与氢氧化钠反应得到；所述的对亚二甲苯基由对亚二甲苯基二氯提供；所述 的N,N-二甲基-N′-月桂酰基-1,3-丙二胺基团由N,N-二甲基-N′-月桂酰基-1,3-丙二 胺提供。5-异喹啉磺酸钠、对亚二甲苯基二氯、N,N-二甲基-N′-月桂酰基-1,3-丙二胺 摩尔比1.0～1.2：1.0：1.0～1.2。
所述的起泡剂的制备，其特征是：将5-异喹啉磺酸钠与对亚二甲苯基二氯在75 ℃～90℃下反应5～6小时，再加入N,N-二甲基-N′-月桂酰基-1,3-丙二胺在75℃～90℃ 下反应3.5～4.5小时后加入去离子水得到含量为30%～40%的起泡剂水溶液。
所述的起泡剂的应用，其特征是：可用于地层水矿化度（0～293）g/L、天然气中 H2S含量（0～88.6）g/m3、CO2含量（0～114.164）g/m3的气井，在泡排的同时进行腐 蚀防护。使用质量百分比浓度（按产水量计算）为0.10%～0.30%，起泡力 108mm～255mm、稳泡性22mm～55mm、携液量130mL/15min～148mL/15min，腐蚀速 率≤0.076mm/a。
发明效果
本发明的具有缓蚀功能的起泡剂在有水气藏的泡沫排水采气中，适用于地层水矿 化度范围0g/L～293g/L、温度≤155℃、H2S含量（0～88.6）g/m3、CO2含量（0～114.164） g/m3气井泡排的同时起到腐蚀防护的作用，具有起泡力、稳泡性和携液性能好，防腐 能力强的特点，解决了酸性气田泡排和防腐的配伍性及单一起泡剂对地层水矿化度的 适应范围较窄的问题。
具体实施方式
实施例1
由5-异喹啉磺酸钠、对亚二甲苯基二氯、N,N-二甲基-N′-月桂酰基-1,3-丙二胺按 摩尔比为1.1：1.0：1.1，第一步在80℃反应6小时，第二步在80℃反应4小时，制 得质量浓度30%的起泡剂。取现场矿化度293g/L、CaCl2水型的水样500mL，加入 0.5g本发明的起泡剂（质量百分比浓度为0.1%）产品，用罗氏法在90℃下测得起泡 力（初始泡高）为108mm、稳泡性（3min泡高）40mm和携液量142mL/15min，80 ℃、常压、试片材质BG95SS、水相硫化氢含量1400ppm、水相二氧化碳含量250ppm 下测得腐蚀速率0.0383mm/a，缓蚀率78.7%，试片光亮。
实施例2
用实例1制得的起泡剂，取现场矿化度30.76g/L、CaCl2水型的水样500mL，加 入0.5g本发明的起泡剂（质量百分比浓度为0.1%）产品，用罗氏法在90℃下测得起 泡力（初始泡高）为230mm、稳泡性（3min泡高）35mm和携液量135mL/15min， 80℃、常压、试片材质BG95SS、水相硫化氢含量1400ppm、水相二氧化碳含量250ppm 下测得腐蚀速率0.0398mm/a，缓蚀率83.3%，试片光亮。
实施例3
用实例1制得的起泡剂，取现场矿化度3.34g/L、CaCl2水型的水样500mL，加入 0.5g本发明的起泡剂（质量百分比浓度为0.1%）产品，用罗氏法在90℃下测得起泡 力（初始泡高）为145mm、稳泡性（3min泡高）25mm和携液量130mL/15min，80 ℃、常压、试片材质BG95SS、水相硫化氢含量1400ppm、水相二氧化碳含量250ppm 下测得腐蚀速率0.0158mm/a，缓蚀率91.0%，试片光亮。
实施例4
用实例1制得的起泡剂，取现场矿化度0.29g/L、NaHCO3水型的水样500mL， 加入0.5g本发明的起泡剂（质量百分比浓度为0.1%）产品，用罗氏法在90℃下测得 起泡力（初始泡高）为115mm、稳泡性（3min泡高）22mm和携液量138mL/15min， 80℃、常压、试片材质BG95SS、水相硫化氢含量1400ppm、水相二氧化碳含量250ppm 下测得腐蚀速率0.0276mm/a，缓蚀率84.2%，试片光亮。
实施例5
由5-异喹啉磺酸钠、对亚二甲苯基二氯、N,N-二甲基-N′-月桂酰基-1,3-丙二胺按 摩尔比为1.2：1.0：1.2，第一步在90℃反应5小时，第二步在90℃反应3.5小时， 制得质量浓度35%的起泡剂。取现场矿化度293g/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0.2%）产品，用罗氏法在90℃下测得起泡 力（初始泡高）为156mm、稳泡性（3min泡高）55mm和携液量148mL/15min，80 ℃、常压、试片材质BG95SS、水相硫化氢含量1400ppm、水相二氧化碳含量250ppm 下测得腐蚀速率0.0241mm/a，缓蚀率86.6%，试片光亮。
实施例6
用实例5制得的起泡剂，取现场矿化度30.76g/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0.2%）产品，用罗氏法在90℃下测得起 泡力（初始泡高）为255mm、稳泡性（3min泡高）48mm和携液量144mL/15min， 80℃、常压、试片材质BG95SS、水相硫化氢含量1400ppm、水相二氧化碳含量250ppm 下测得腐蚀速率0.0257mm/a，缓蚀率89.2%，试片光亮。
实施例7
用实例5制得的起泡剂，取现场矿化度3.34g/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0.2%）产品，用罗氏法在90℃下测得起泡 力（初始泡高）为187mm、稳泡性（3min泡高）38mm和携液量141mL/15min，80 ℃、常压、试片材质BG95SS、水相硫化氢含量1400ppm、水相二氧化碳含量250ppm 下测得腐蚀速率0.0132mm/a，缓蚀率92.5%，试片光亮。
实施例8
用实例5制得的起泡剂，取现场矿化度0.29g/L、NaHCO3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0.2%）产品，用罗氏法在90℃下测得 起泡力（初始泡高）为148mm、稳泡性（3min泡高）31mm和携液量148mL/15min， 80℃、常压、试片材质BG95SS、水相硫化氢含量1400ppm、水相二氧化碳含量250ppm 下测得腐蚀速率0.0183mm/a，缓蚀率89.5%，试片光亮。
实施例9
用实例5制得的起泡剂，取现场矿化度30.76g/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0.2%）产品，在155℃下老化24h后， 用罗氏法在90℃下测得起泡力（初始泡高）为217mm、稳泡性（3min泡高）34mm 和携液量138mL/15min，80℃、常压、试片材质BG95SS、水相硫化氢含量1400ppm、 水相二氧化碳含量250ppm下测得腐蚀速率0.0441mm/a，缓蚀率81.5%，试片光亮。