[发明专利]一种纳米稳泡剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米稳泡剂及其制备方法与应用，属于石油天然气开采领域。

背景技术

深层气井普遍具有气层温度较高(100-160℃)、矿化度高(100000-250000ppm)的特点。开发初期气井普遍见水，多数气井没有无水采气期或无水采气期较短。气井见水后井口压力、产气量迅速下降，由于携液能力下降造成井底积液，将导致气井减产甚至停喷。随着开发时间的延长，气井出水将严重影响气井的正常生产和气田的开发效果。针对这一现状，必须及时开展排水釆气技术，解决深层气井排液问题。泡沫排水采气工艺以其投资小、施工方便等原因成为排水采气工艺的首选。泡沫排水采气工艺的原理是向携液能力不足的生产井内注入起泡剂，使之与井底积液在气流的搅动下混合并产生大量低密度的泡沫，降低井筒内流体密度，减少液体滑脱损失，提高气井的携液能力。因此泡排剂的性能成为泡沫排水采气工艺的关键因素。

目前，国内现有的泡排剂一般适用于90℃以下的地层，随着温度的升高，其起泡能力和稳定性大大降低，部分泡排剂在高于120℃时甚至不起泡；此外，这些泡排剂在矿化度大于100000ppm时，其起泡性以及稳定性也会严重下降，从而阻碍了泡沫排水采气在深层高温、高矿化度气井中的应用。泡沫是一种不稳定体系，目前对于提高泡沫稳定性的方式主要有两种：一种是通过对表面活性剂之间进行复配，或者将表面活性剂进行简单的改性再复配，利用了表面活性剂之间的协同作用；另一种是通过加入一些聚合物增加体系黏度来降低泡沫的排液速率从而达到稳定泡沫的效果。然而，对表面活性剂进行复配使用效果欠佳，将其改性再复配而成的泡排剂使用效果尚可，但其价格昂贵；加入的聚合物则会在高温下会热降解，所残留的有机物残渣在一定程度上会造成地层伤害。综上所述，这些增强泡沫稳定性的方式都存在一些不足。

因此，提供一种能够增强泡沫稳定性的稳泡剂成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种纳米稳泡剂及其制备方法，该纳米稳泡剂能够增加普通液相泡排剂在高温、高矿化度条件下具有优良的起泡性与稳泡性。

为达到上述目的，本发明提供了一种纳米稳泡剂的制备方法，其包括以下步骤：

a、取1-3g直径为10-130nm的球状二氧化硅置于反应容器中，向所述反应容器中加入20-50mL无水乙醇，搅拌至二氧化硅分散后加热至90-130℃，得到第一产物；

b、向上述第一产物中一次性加入2-10mL硅烷偶联剂，再向其中滴加5-10mL氨水，回流，得到第二产物；

c、对上述第二产物进行离心分离得到第三产物，将所述第三产物用无水乙醇洗涤，干燥，得到纳米稳泡剂。

在上述方法中，优选地，在步骤b中，所述硅烷偶联剂包括三甲基氯硅烷、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种。

在上述方法中，优选地，在步骤b中，所述滴加的速度为0.1-0.4mL/min，所述氨水的质量浓度为25-28％。

在上述方法中，优选地，在步骤b中，所述回流温度为90-130℃，回流时间为1-4h。

在上述方法中，优选地，在步骤c中，所述洗涤次数为3-5次。

在上述方法中，优选地，在步骤c中，所述干燥温度为40-80℃，干燥时间为1-5h。

本发明还提供了一种纳米稳泡剂，其是由上述方法制备的，当所述纳米稳泡剂置于液体中时，其与气相和液相形成的气-液-固三相接触角为40-85°。

由于本发明提供的纳米稳泡剂具有合适的直径和气-液-固三相接触角，因此在普通液相泡排剂中能够吸附于气-液界面形成固态的粒子化膜，从而阻止由于表面活性剂形成的液态膜的流动性带来的气泡的聚并和歧化。

本发明还提供了上述纳米稳泡剂在天然气井泡沫排水采气中的应用，应用时将纳米稳泡剂与液相泡排剂进行复配，其中：所述纳米稳泡剂与液相泡排剂的质量比为1-10％；优选地，以质量百分比计，所述泡排剂的组成包括20-40％月桂酰胺丙基羟磺酸甜菜碱，15-30％α-烯基磺酸钠，余量为水，各组分百分比之和为100％；

在上述应用中，优选地，天然气井内矿化水的温度为80-160℃，矿化度为100000-250000ppm。

本发明提供的纳米稳泡剂具有如下有益效果：