一种天然气开采用泡排减阻体系制造技术

本发明专利技术公开了一种天然气开采用泡排减阻体系，它包括起泡剂和减阻剂，所述起泡剂选自分子式为C12H15SO3Na的十二烷基磺酸钠，所述减阻剂由丙烯酰胺单体、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸单体、MJ‑16疏水单体聚合为疏水缔合型聚合物后水解形成。本发明专利技术提供的泡排减阻体系能有效减少气泡、水与气管内壁的摩阻，有效提高泡沫排水采气效果。同时该体系抗高温、抗盐，抗温指标达到140℃，抗NaCl浓度达到30％，抗CaCl2浓度达到20％，并且其原料简单易得，制备简便，生产成本低，值得有效推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种天然气气井开采用高效泡排减阻体系，属于油气田化学助剂

技术介绍
在天然气开采过程中，由于地下水的存在，在开采时水将通过裂缝进入井筒，导致天然气难以采出，随着气田的持续开发，气藏出水量和出水气井数呈不断增多的趋势，气井井筒积液和出水影响气井正常生产等问题逐步显现，气井出水使单相气体渗流转变为气水两相渗流，不仅造成气相渗透率降低，同时大量消耗地层能量，井筒内不能携带的积液降低生产压差，造成气井低产甚至停产，气井出水和井筒积液已经成为制约气井产能的重要原因。在这种情况下，排水采气成为越来越重要的生产措施。泡沫排水采气是近年来国内外迅速发展起来的一种排水采气技术，其本质属于化学排水，是利用表面活性剂中的起泡性而发展起来的一种新技术。其原理是利用天然气和溶于井内液体的泡沫剂的作用，形成连续上升的泡沫柱，从井内携带出液体和混在其中的固体颗粒，通过向井底矿化水中引入一些具有特殊功能的表面活性剂和高分子聚合物，借助于天然气流的搅拌，与井底积液充分接触，产生大量的较稳定的低密度的含水泡沫，使其在气液两相混合垂直流动过程中，产生泡沫、分散、减阻、洗涤等多种物理-化学效应，减少井筒中“滑脱损失”，提高气流垂直举液能力，达到排水采气的目的。在排液工艺技术系列中，由于泡排工艺具有施工方便、设备简单、施工方便、成本低、适用井深范围大、不影响气井正常生产、廉价高效等优点，因而被广泛采用。泡沫排水能否取得成功，在很大程度上取决于所用表面活性剂的性能。在泡排 工艺中，由于气泡、水在举升出井筒时，不断和气管内壁产生摩擦，导致气泡带水举升速度较慢，同时气泡在不断剪切过程中将出现破裂现象，降低泡排效果。这样就要求表面活性剂的起泡性能、稳泡性能非常好，才能实现好的泡排效果，但这大大提高了表面活性剂的要求，增加了表面活性剂的开发、使用成本。同时由于气藏埋藏深，井底温度高，而且地层水的矿化度高，因此井底积液普遍存在高温高盐的特性，一般的表面活性剂也难以发挥较好的排水效果。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提供一种天然气气井开采用的高效泡排减阻体系，其抗高温、抗盐、泡排效果好，生产成本低。为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案提供了一种天然气开采用高效泡排减阻体系，它由起泡剂和减阻剂复配形成，所述起泡剂选自分子式为C12H15SO3Na的十二烷基磺酸钠，所述减阻剂由丙烯酰胺单体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体、MJ-16疏水单体聚合为疏水缔合型聚合物后水解形成，所述MJ-16疏水单体的化学式为:其聚合水解反应方程式为：进一步的，所述减阻剂与起泡剂的浓度比为：250ppm∶4000ppm时，高效泡排减阻体系的泡沫性能和减阻性能都达到最佳状态。进一步的，上述减阻剂的制备方法包括以下步骤：(1)将主单体溶液与MJ-16疏水单体溶液混合，所述主单体溶液为丙烯酰胺单体和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体混合的溶液，通氮气30min后加入氧化还原引发剂，在30～40℃温度下聚合反应5h后得到疏水缔合型聚合物；所述聚合反应的最佳反应温度为35℃；所述氧化还原引发剂选自过硫酸铵和亚硫酸氢钠；(2)将疏水缔合型聚合物完全溶解于水中后按照疏水缔合型聚合物的水解度为30％加入氢氧化钠，在90℃温度下反应6h后得到水解后的疏水缔合型聚合物溶液，即为本专利技术所述减阻剂。进一步的，所述丙烯酰胺单体与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体的质量比为1∶ 1～8∶1，优选为8∶1时高效泡排减阻体系的泡沫性能和减阻性能均达到良好状态。进一步的，所述主单体溶液中主单体的质量分数为20％～40％，MJ-16疏水单体溶液中MJ-16的质量分数为0.5％～1.5％，氧化还原引发剂中氧化还原引发剂的质量分数为0.05％～0.1％。更进一步的是，所述主单体溶液中主单体的质量分数为25％，MJ-16疏水单体溶液中MJ-16的质量分数为1.5％，氧化还原引发剂中氧化还原引发剂的质量分数为0.05％时，高效泡排减阻体系的泡沫性能和减阻性能均达到良好状态。本专利技术设计以丙烯酰胺单体(AM)，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体(AMPS)，MJ-16疏水单体在过硫酸铵、亚硫酸氢钠氧化还原体系的引发下，采用水溶液聚合方法合成疏水缔合型聚合物，再将该聚合物进行部分水解制成目标减阻剂，与起泡剂复合十二烷基磺酸钠(SDS)复配形成本专利技术高效泡排减阻体系。疏水缔合型聚合物能有效提高减阻剂的抗剪切能力，且分子中的季胺离子促进了减阻剂分子与天然气井筒壁的吸附能力能更有效的在井壁上形成膜从而提升泡排减阻的效果，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸分子中含有磺酸基团能提高整个体系的抗温性能。同时，将聚合物部分水解后，聚合物链上形成一定的羧酸盐基团，加之链上的磺酸基团能使链整体呈带负电，与复配的适当浓度的SDS起泡剂之间能发生静电排斥作用，使整个减阻剂聚合物链变得更加舒展从而提高减阻性能。而且减阻剂分子本身具有一定的粘度，在泡沫外形成一道保护膜，会起到很好的稳泡作用。因此，本专利技术提供的高效泡排减阻体系能有效减少气泡、水与气管内壁的摩阻，有效提高泡沫排水采气效果。同时本专利技术提供的高效泡排减阻体系抗高温、抗盐，抗温指标达到140℃，抗NaCl浓度达到30％，抗CaCl2浓度达到20％，并且其原料简单易得，制备简便，生产成本低，值得有效推广。附图说明图1为减阻性能测定实验装置结构示意图；图2为不同的起泡剂浓度和减阻剂浓度下起泡高度变化曲线图；图3为不同的起泡剂浓度和减阻剂浓度下泡沫的析液半衰期变化曲线图；图4为不同的起泡剂浓度和减阻剂浓度下体系的减阻性能变化曲线图；图5为泡排体系在NaCl溶液中的泡沫性能变化曲线图；图6为泡排体系在CaCl2溶液中的减阻性能变化曲线图；图7为泡排体系在盐溶液中的减阻性能变化曲线图。具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施例和实验对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的保护范围仅限于下述实施例。一、实验准备 1.1实验试剂及减阻剂的制备方法1.1.1实验试剂丙烯酰胺，成都市科龙化学试剂厂；2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，疏水单体MJ-16、过硫酸铵，成都市科龙化学试剂厂；亚硫酸氢钠，成都市科龙化学试剂厂；氢氧化钠，成都市科龙化学试剂厂；起泡剂十二烷基磺酸钠，成都市科龙化学试剂厂；以上试剂均为分析纯。1.1.2减阻剂的制备方法(1)合成疏水缔和型聚合物：将主单体溶液与MJ-16疏水单体溶液混合，所述主单体溶液为丙烯酰胺单体和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体混合的溶液，通氮气30min后加入一定量的过硫酸铵、亚硫酸氢钠氧化还原引发剂，在30～40℃温度下聚合反应5h后得到疏水缔合型聚 合物；(2)聚合物水解： 将疏水缔合型聚合物完全溶解于水中后按照疏水缔合型聚合物的水解度为30％加入氢氧化钠，在90℃温度下反应6h后得到水解后的疏水缔合型聚合物溶液，即为本专利技术所述减阻剂。1.2实验仪器烧杯、三口烧瓶、温度计、恒温水浴锅、1000ml量筒、玻璃棒、冷凝管、数显调速仪、数显搅拌机、BRGL-7型高温滚子加热炉。1.3减阻性能、泡沫性能的测定及评价方法1.3.1泡沫性能测定及评价方法(1)起泡性能：采用WaringBlender法测定泡沫性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气开采用高效泡排减阻体系，其特征在于：它包括起泡剂和减阻剂，所述起泡剂选自分子式为C12H15SO3Na的十二烷基磺酸钠，所述减阻剂由丙烯酰胺单体、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸单体、MJ‑16疏水单体聚合为疏水缔合型聚合物后水解形成，所述MJ‑16疏水单体的化学式为

【技术特征摘要】
1.一种天然气开采用高效泡排减阻体系，其特征在于：它包括起泡剂和减阻剂，所述起泡剂选自分子式为C12H15SO3Na的十二烷基磺酸钠，所述减阻剂由丙烯酰胺单体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体、MJ-16疏水单体聚合为疏水缔合型聚合物后水解形成，所述MJ-16疏水单体的化学式为2.根据权利要求1所述的一种天然气开采用高效泡排减阻体系，其特征在于：所述减阻剂与起泡剂的浓度比为：250ppm∶4000ppm。3.根据权利要求1所述的一种天然气开采用高效泡排减阻体系，其特征在于：所述减阻剂的制备方法包括以下步骤：(1)将主单体溶液与MJ-16疏水单体溶液混合，所述主单体溶液为丙烯酰胺单体和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体混合的溶液，通氮气30min后加入氧化还原引发剂，在30～40℃温度下聚合反应5h后得到疏水缔合型聚合物；所述氧化还原引发剂选自过硫酸铵和亚硫酸氢钠；(2)将疏水缔合型聚合物完全溶解于水中后按照疏水缔合型聚合物的水解度为30％加入氢氧化钠，在90℃温度下反应6h后得到水解后的疏水缔合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张太亮，张径晗，
申请(专利权)人：西南石油大学，四川奎能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51