CN102504788A - 一种适用于油田开发的发泡剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于油田开发的发泡剂。该适用于油田开发的发泡剂，按质量百分比计组成为：阴离子型表面活性剂含量为0.05～1.0wt%，两性离子型表面活性剂含量为0.05～1.0wt%，非离子型表面活性剂含量为0～1.0wt%，稳泡剂含量为0.01～1.0wt%，无机盐含量为0～0.8wt%，余量为水。本发泡剂能根据油田开发中不同应用领域的实际情况，随时调整发泡剂的组成及配比，方便生产、适应性广、经济效益显著，且不污染环境，不损害地层，具有良好的生物降解性。

Description

一种适用于油田开发的发泡剂

技术领域

本发明涉及油田化学技术领域，特别涉及一种用于油田泡沫调剖、驱油、钻井和排水采气的发泡剂。

背景技术

自从1958年首次提出用泡沫作为流度控制剂的思想以来，国内外许多研究机构对泡沫技术进行了40多年的研究。目前泡沫在驱油、调剖、压裂及钻井作业中得到广泛应用。泡沫是在发泡剂作用下气体在液相中形成的一种分散体系，泡沫具有调剖、驱油作用的主要原因在于泡沫在多孔介质内的渗流特性，即泡沫的“堵大不堵小、堵水不堵油”作用，导致泡沫在高、低渗透层内均匀推进。同时，泡沫还具有一定的洗油能力，因而泡沫具有大幅提高采收率的作用。

泡沫还广泛用于钻井及排水采气中，大部分油气田开采到中后期，地层压力下降。采用泡沫钻井是最好的选择，可以提高钻井速度、降低储层伤害。而采气井产气量降低，出现水淹等问题。泡沫排水采气由于工艺简单、投资少、见效快、不影响生产而被广泛应用。

泡沫在油田开发中应用的技术关键是发泡剂的泡沫性能，目前公知公用关于泡沫在油田中应用的专利大部分都局限于单一应用领域，不能同时适用于多个应用领域。如98813947.2提供了一种用于泡沫驱油的配方及方法，91103859.0公开了一种用于调剖的泡沫体系，200910016512.6公开了一种用于稠油油藏驱油的起泡剂，200810045167.4公开了一种油气田钻采用的发泡剂制备方法等。这在一定程度上限制了泡沫在油田开发中的广泛应用。本发明提供了一种适用于泡沫调剖、驱油、钻井和排水采气的发泡剂，其成本低、不污染环境、不损害地层，具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于油田开发中的泡沫调剖、驱油、钻井和排水采气的发泡剂。它能根据实际需求调整发泡剂的组成及配比，使其适用于油田开发中不同的应用领域。

本发明的技术方案是：该适用于油田开发的发泡剂，按质量百分比计组成为：阴离子型表面活性剂含量为 0.05～1.0wt%，两性离子型表面活性剂含量为0.05～1.0wt%，非离子型表面活性剂含量为0～1.0wt%，稳泡剂含量为0.01～1.0wt%，无机盐含量为0～0.8wt%，余量为水。

本发明发泡剂中的阴离子型表面活性剂可以是如下一种或几种的混合：烷基硫酸盐、烷基醇聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、石油磺酸盐、烷基羧酸盐；两性离子型表面活性剂可以是如下一种或几种的混合：烷基甜菜碱、磺基甜菜碱、氨基酸型；非离子型表面活性剂可以是如下一种或几种的混合：烷基醇聚氧乙烯醚、烷基醇酰胺、烷基醇酰胺聚氧乙烯醚、烷基多苷、氧化胺型。利用阴离子型、两性离子型及非离子型表面活性剂复配可以起到协同增效的作用，其泡沫性能好于单一表面活性剂的，同时复配体系可以降低经济成本。

本发明发泡剂中的稳泡剂可以是如下一种或几种的混合：聚丙烯酰胺、可溶性淀粉、改性胍儿胶、纤维素、高级脂肪醇、硬脂酸铵盐。在发泡剂中加入稳泡剂有利于增加泡沫液膜的强度，提高泡沫的稳定性。同时稳泡剂还可以降低表面活性剂在使用过程中由于储层岩石吸附造成的损失，使表面活性剂更好发挥其泡沫性能。

为增加发泡剂与油藏流体的配伍性和适应性，本发明发泡剂中可以含有无机盐，无机盐可以是油田污水中含的无机盐，也可以是如下一种或几种的混合：氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁。

本发明具有如下有益效果：(1)本发泡剂能根据油田开发中不同应用领域的实际情况，随时调整发泡剂的组成及配比，方便生产、适应性广。(2)本发泡剂生产成本低，其起泡性和稳泡性好，形成的气泡均匀；用量少，经济效益显著。 (3)本发泡剂不污染环境，不损害地层，具有良好的生物降解性，不含禁用药品。

附图说明：

图1是泡沫注入压力曲线。

具体实施方式：

本发明具体实现方法包括以下步骤：

通过下面实施例进一步描述本发明，应该理解的是，这些实施例仅用于说明的目的，决不构成对本发明的任何限制。选用气流法泡沫测量仪和泡沫驱油装置评价发泡剂的起泡体积、泡沫稳定性、泡沫调剖及驱油效果，具体实施如下：

实施例1：

用泡沫扫描仪对不同发泡剂进行起泡性和稳泡性测定，气流法泡沫测量仪在45℃恒温条件下，以30mL/min流速通入氮气，注入5min。注气结束时产生的泡沫体积作为发泡剂的起泡性能，即起泡体积(V)。泡沫体积衰减到一半时所用的时间作为泡沫稳定性评价指标，即泡沫半衰期(t)。泡沫综合指数(FCI)可以同时考虑起泡体积和泡沫半衰期两个指标，其计算关系式为FCI=3V·t/4。

不同发泡剂的泡沫性能如表1所示。由表1可知，不同发泡剂的起泡体积均高于160mL，泡沫半衰期均超过60min，其泡沫综合指数均高于8000mL·min，表明不同发泡剂均具有非常好的泡沫性能，可以满足油田泡沫调剖、驱油、钻井和排水采气的不同需求。

表1 发泡剂的泡沫性能

实施例2：

发泡剂的泡沫调剖及驱油效果实验方法如下：(a)选取4.5cm ×4.5cm ×30cm的人造三层非均质岩芯，变异系数为0.72，渗透率为1100×10^-3μm²左右，孔隙度为22～25 %。抽真空至-1.0MPa两小时，然后饱和水，测量岩芯孔隙体积。饱和大庆油田模拟油(粘度9.5cp)，确定含油饱和度，老化12小时以上。(b)水驱油到含水98%，记录注入压力、产油量和产水量，计算水驱采收率。(d)泡沫驱时，气体选用氮气，气液同时注入，气液比为1:1，注入0.5倍岩芯孔隙体积(PV)的待测发泡剂溶液。然后再后续水驱油到含水98%，记录注入压力、产油量和产水量，计算泡沫驱采收率。

在非均质岩芯中不同发泡剂的泡沫注入压力曲线如图1所示。由图1可知，不同发泡剂的泡沫驱阶段注入压力明显高于水驱阶段的注入压力，且后续水驱阶段的压力也高于水驱阶段的。这表明本发明发泡剂产生的泡沫具有非常好的调剖作用。实验编号为3#的发泡剂体系产生的泡沫注入压力高于另外两个的，即3#发泡剂体系调剖作用最好。

在非均质岩芯中不同发泡剂的泡沫驱油实验结果如表2所示。由表2可知，不同发泡剂的泡沫驱采收率均高于36%，实验编号为3#的发泡剂体系的泡沫驱采收率接近40%。综合分析表明本发明发泡剂产生的泡沫具有非常好的调剖、驱油效果。

表2 泡沫驱油实验结果

实验编号	发泡剂组成及配比	水驱采收率(%)	泡沫驱采收率(%)	总采收率(%)
					1#	α-烯烃磺酸钠(含14~16个碳)0.2wt%，月桂酰胺丙基二甲基甜菜碱0.18wt%，部分水解聚丙烯酰胺(分子量1600万)0.1%	34.6	36.8	71.4
2#	α-烯烃磺酸钠(含14~16个碳)0.2 wt%，月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱0.15 wt%，部分水解聚丙烯酰胺(分子量1600万) 0.1%	35.5	38.5	74.0
					3#	α-烯烃磺酸钠(含14~16个碳) 0.6 wt%，月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱0.45wt%，烷基醇聚氧乙烯醚(含2~3个聚氧乙烯基，12~15个烷基碳)0.3 wt%，部分水解聚丙烯酰胺(分子量1600万)0.2 wt%，氯化钙0.4wt%	34.5	39.2	73.7

实施例3：

发泡剂排水能力的测量，在90℃模拟气井油管条件下，用气流搅动的方法使发泡剂溶液产生泡沫，测定在一定时间内的排水能力。不同发泡剂的排水能力见表3所示。由表3可知，不同发泡剂的携液量均接近150mL，编号为3#的发泡剂所用时间最短。这表明不同发泡剂均具有较好的排水能力，可以满足气井泡沫排水采气的需求。

表3 发泡剂的排水能力

实验编号	发泡剂组成及配比	携液量(mL)	携液时间(min)
				1#	α-烯烃磺酸钠(含14~16个碳)0.5wt%，月桂酰胺丙基二甲基甜菜碱0.35wt%，部分水解聚丙烯酰胺(分子量1600万)0.02%	145.6	13.4
2#	α-烯烃磺酸钠(含14~16个碳)0.5wt%，月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱0.3wt%，部分水解聚丙烯酰胺(分子量1600万) 0.02%，氯化钠0.6%	146.9	12.3
				3#	α-烯烃磺酸钠(含14~16个碳) 0.6 wt%，月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱0.45wt%，烷基醇聚氧乙烯醚(含2~3个聚氧乙烯基，12~15个烷基碳)0.3 wt%，部分水解聚丙烯酰胺(分子量1600万)0.04 wt%，氯化钙0.4wt%	149.4	9.5

Claims (7)

1.一种适用于油田开发的发泡剂，按质量百分比计组成为：阴离子型表面活性剂含量 0.05～1.0wt%，两性离子型表面活性剂含量0.05～1.0wt% ，非离子型表面活性剂含量0～1.0wt%，稳泡剂含量0.01～1.0wt%，无机盐含量0～0.8wt%，余量为水。

2.根据权利要求1所述的适用于油田开发的发泡剂，其特征在于：所述阴离子型表面活性剂为烷基硫酸盐、烷基醇聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、石油磺酸盐、烷基羧酸盐中的一种或几种的混合。

3.根据权利要求2所述的适用于油田开发的发泡剂，其特征在于：所述两性离子型表面活性剂为烷基甜菜碱、磺基甜菜碱、氨基酸型中的一种或几种的混合。

4.根据权利要求3所述的适用于油田开发的发泡剂，其特征在于：所述非离子型表面活性剂为烷基醇聚氧乙烯醚、烷基醇酰胺、烷基醇酰胺聚氧乙烯醚、烷基多苷、氧化胺型中的一种或几种的混合。

5.根据权利要求4所述的适用于油田开发的发泡剂，其特征在于：所述稳泡剂为聚丙烯酰胺、可溶性淀粉、改性胍儿胶、纤维素、高级脂肪醇、硬脂酸铵盐中的一种或几种的混合。

6.根据权利要求5所述的适用于油田开发的发泡剂，其特征在于：所述无机盐可以是氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁中的一种或几种的混合，也可以是油田污水中含的无机盐。

7.根据权利要求6所述的适用于油田开发的发泡剂，其特征在于：α-烯烃磺酸钠0.6 wt %, 月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱0.45 wt %,烷基醇聚氧乙烯醚0.3 wt %, 聚丙烯酰胺0.2 wt %, 氯化钙0.4 wt %, 水余量。

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