一種納米穩(wěn)泡劑及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種納米穩(wěn)泡劑及其制備方法與應(yīng)用，屬于石油天然氣開采領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 深層氣井普遍具有氣層溫度較高（100-160°C )、礦化度高（100000-250000ppm)的 特點(diǎn)。開發(fā)初期氣井普遍見水，多數(shù)氣井沒有無水采氣期或無水采氣期較短。氣井見水后井 口壓力、產(chǎn)氣量迅速下降，由于攜液能力下降造成井底積液，將導(dǎo)致氣井減產(chǎn)甚至停噴。隨 著開發(fā)時(shí)間的延長，氣井出水將嚴(yán)重影響氣井的正常生產(chǎn)和氣田的開發(fā)效果。針對(duì)這一現(xiàn) 狀，必須及時(shí)開展排水釆氣技術(shù)，解決深層氣井排液問題。泡沫排水采氣工藝以其投資小、 施工方便等原因成為排水采氣工藝的首選。泡沫排水采氣工藝的原理是向攜液能力不足的 生產(chǎn)井內(nèi)注入起泡劑，使之與井底積液在氣流的攪動(dòng)下混合并產(chǎn)生大量低密度的泡沫，降 低井筒內(nèi)流體密度，減少液體滑脫損失，提高氣井的攜液能力。因此泡排劑的性能成為泡沫 排水采氣工藝的關(guān)鍵因素。
[0003] 目前，國內(nèi)現(xiàn)有的泡排劑一般適用于90°C以下的地層，隨著溫度的升高，其起泡能 力和穩(wěn)定性大大降低，部分泡排劑在高于120 °C時(shí)甚至不起泡；此外，這些泡排劑在礦化度 大于lOOOOOppm時(shí)，其起泡性以及穩(wěn)定性也會(huì)嚴(yán)重下降，從而阻礙了泡沫排水采氣在深層 高溫、高礦化度氣井中的應(yīng)用。泡沫是一種不穩(wěn)定體系，目前對(duì)于提高泡沫穩(wěn)定性的方式主 要有兩種：一種是通過對(duì)表面活性劑之間進(jìn)行復(fù)配，或者將表面活性劑進(jìn)行簡單的改性再 復(fù)配，利用了表面活性劑之間的協(xié)同作用；另一種是通過加入一些聚合物增加體系黏度來 降低泡沫的排液速率從而達(dá)到穩(wěn)定泡沫的效果。然而，對(duì)表面活性劑進(jìn)行復(fù)配使用效果欠 佳，將其改性再復(fù)配而成的泡排劑使用效果尚可，但其價(jià)格昂貴；加入的聚合物則會(huì)在高溫 下會(huì)熱降解，所殘留的有機(jī)物殘?jiān)谝欢ǔ潭壬蠒?huì)造成地層傷害。綜上所述，這些增強(qiáng)泡沫 穩(wěn)定性的方式都存在一些不足。
[0004] 因此，提供一種能夠增強(qiáng)泡沫穩(wěn)定性的穩(wěn)泡劑成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種納米穩(wěn)泡劑及其制備方法，該納米 穩(wěn)泡劑能夠增加普通液相泡排劑在高溫、高礦化度條件下具有優(yōu)良的起泡性與穩(wěn)泡性。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種納米穩(wěn)泡劑的制備方法，其包括以下步驟：
[0007] a、取l-3g直徑為10-130nm的球狀二氧化硅置于反應(yīng)容器中，向所述反應(yīng)容器中 加入20-50mL無水乙醇，攪拌至二氧化硅分散后加熱至90-130°C，得到第一產(chǎn)物；
[0008] b、向上述第一產(chǎn)物中一次性加入2-10mL硅烷偶聯(lián)劑，再向其中滴加5-10mL氨水， 回流，得到第二產(chǎn)物；
[0009] c、對(duì)上述第二產(chǎn)物進(jìn)行離心分離得到第三產(chǎn)物，將所述第三產(chǎn)物用無水乙醇洗 滌，干燥，得到納米穩(wěn)泡劑。
[0010] 在上述方法中，優(yōu)選地，在步驟b中，所述硅烷偶聯(lián)劑包括三甲基氯硅烷、乙烯基 三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、三乙氧基甲基硅烷、氨丙基三乙氧 基硅烷、乙二胺丙基三乙氧基硅烷中的任一種。
[0011] 在上述方法中，優(yōu)選地，在步驟b中，所述滴加的速度為0. 1-0. 4mL/min，所述氨水 的質(zhì)量濃度為25-28%。
[0012] 在上述方法中，優(yōu)選地，在步驟b中，所述回流溫度為90-130°C，回流時(shí)間為l_4h。
[0013] 在上述方法中，優(yōu)選地，在步驟c中，所述洗滌次數(shù)為3-5次。
[0014] 在上述方法中，優(yōu)選地，在步驟c中，所述干燥溫度為40_80°C，干燥時(shí)間為l_5h。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種納米穩(wěn)泡劑，其是由上述方法制備的，當(dāng)所述納米穩(wěn)泡劑置 于液體中時(shí)，其與氣相和液相形成的氣-液-固三相接觸角為40-85°。
[0016] 由于本發(fā)明提供的納米穩(wěn)泡劑具有合適的直徑和氣-液-固三相接觸角，因此在 普通液相泡排劑中能夠吸附于氣-液界面形成固態(tài)的粒子化膜，從而阻止由于表面活性劑 形成的液態(tài)膜的流動(dòng)性帶來的氣泡的聚并和歧化。
[0017] 本發(fā)明還提供了上述納米穩(wěn)泡劑在天然氣井泡沫排水采氣中的應(yīng)用，應(yīng)用時(shí)將納 米穩(wěn)泡劑與液相泡排劑進(jìn)行復(fù)配，其中：所述納米穩(wěn)泡劑與液相泡排劑的質(zhì)量比為1-10% ; 優(yōu)選地，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述泡排劑的組成包括20-40%月桂酰胺丙基羥磺酸甜菜堿， 15-30% α-烯基磺酸鈉，余量為水，各組分百分比之和為100% ;
[0018] 在上述應(yīng)用中，優(yōu)選地，天然氣井內(nèi)礦化水的溫度為80-160 °C，礦化度為 100000-250000ppm〇
[0019] 本發(fā)明提供的納米穩(wěn)泡劑具有如下有益效果：
[0020] (1)在溫度范圍為80-160°C、礦化度小于250000ppm下，該納米穩(wěn)泡劑能使普通液 相泡排劑具有較高的初始起泡體積V tl與泡沫半衰期t 1/2，在增加普通液相泡排劑起泡性的 同時(shí)還能夠大大增強(qiáng)其穩(wěn)泡性；
[0021] (2)該納米穩(wěn)泡劑能解決普通液相起泡劑在溫度和礦化度升高時(shí)，泡沫性能驟降 的問題，能夠提高深層高溫、高礦化度氣井泡沫排水施工效率；
[0022] (3)由于納米粒子的不可逆吸附以及低毒性等優(yōu)點(diǎn)，使得納米粒子穩(wěn)定的泡沫具 有更好的穩(wěn)定性和環(huán)境可接受性等特點(diǎn)，進(jìn)而引起越來越多的關(guān)注，勢(shì)必有廣闊的應(yīng)用前 景。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對(duì)本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 本實(shí)施例提供了一種納米穩(wěn)泡劑的制備方法，其包括以下步驟：
[0026] 取2g直徑為40nm的球狀二氧化硅于三口瓶中，再向其中加入50mL無水乙醇，攪 拌分散，并加熱至120°C。向上述二氧化硅混合體系中一次性加入4mL乙烯基三氯硅烷，再 向其中以0. 2mL/min的速度滴加7mL氨水（質(zhì)量濃度為25-28% )，回流2h。將所得產(chǎn)物離 心并用無水乙醇洗滌3次，于60°C干燥3h，得到納米穩(wěn)泡劑。
[0027] 該納米穩(wěn)泡劑置于液體中時(shí)，與氣相