[发明专利]一种低聚甜菜碱型泡沫排水剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于天然气井、煤层气井和页岩气井开采后期作泡沫排水采气的低聚甜菜碱型泡沫排水剂及制备方法，它适用于深井抗高温高矿化度高凝析油作泡沫排水剂。

背景技术

泡沫排水采气是通过泡沫剂的注入，提高气流携液能力，从而解除气水流通堵塞，达到气井的稳产、增产目的。它的助采效应是通过泡沫效应(向井筒内注入泡沫剂，或泡沫排水剂，在气流的搅动下，使泡沫剂混溶于气水混合相中，以泡沫的形式，将井底积液由井筒带出)、分散效应、减阻效应及洗涤效应来实现的。

含水气藏开发到中后期，气井出水不可避免，为了提高采收率，需要使用泡排剂进行增产作业。但多数起泡剂在温度大于90℃，抗矿化度的质量分数高达0.05，凝析液中凝析油质量分数大于0.2的条件下，起泡性能很差或者说不起泡，排水效果很差。为了在高温高矿化度高凝析油的情况下保持起泡剂的起泡能力，就必须复配一种在高温高凝析油的条件下与地层水，工作液配伍的，有较好的起泡、稳泡、携液能力，且有较好抗盐能力的泡沫排水剂复合体系。专利CN102851015研制了一种抗高温抗高凝析抗高矿化度油泡沫排水剂，具有较好的排水采气效果，但使用的表面活性剂质量分数高达0.90-0.95，成本太高，根本无法实施，而且现场还要用反应釜配制好后反应30min，给施工带来不便。专利CN102676142A研制了一种适合天然气开采用的凝析油泡排剂，解决了水和凝析油造成的井筒积液现象，但表面活性剂质量分数还是较高，达0.37-0.70，成本较高，不经济。因而急需研制出一种成本低，操作简单，易于现场施工的新型泡沫排水剂。

发明内容

本发明的目的是：为了提高起泡剂在电解质和碳氢化合物中的起泡性能和泡沫稳定性，在高温条件下不降解，针对高温深井、高含凝析油气藏，特提供一种低聚甜菜碱型泡沫排水剂及制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种低聚甜菜碱型泡沫排水剂，化学名称为N,N′,N″－烷基二乙烯三胺五乙酸钠，代号为NDDTP，其结构式为

其中R为烷基，链长为C₁₀～C₁₈。

本发明的原理是：

1.二乙烯三胺五乙酸与氢氧化钠进行羧酸的中和反应，生成中间产物二乙烯三胺五乙酸钠。在未分离产物的情况下，中间产物与长链的溴代烷(烷基链长为C₁₀～C₁₈)进行亲核取代反应，引入疏水链并同时季胺化，合成含有三个烷基、三个季胺基和五个羧酸盐基团的低聚甜菜碱型泡沫排水剂N,N′,N″－烷基二乙烯三胺五乙酸钠(NDDTP)。其化学反应方程式：

2.泡沫排水采气原理。泡沫排水采气工艺是往井里加入表面活性剂的一种注排工艺。表面活性剂又叫起泡剂或泡沫排水剂。向井内注入一定数量的泡沫排水剂，井底积水与泡沫排水剂接触以后，借助天然气流的搅动，生成大量低密度的含水泡沫，随气流从井底携带到地面，达到清除井底积液的目的。同时，在携带气泡的天然气上升到地面后，为防止泡沫带入地面工艺设备中，影响后续正常生产。还需在流出井口的管线内注入消泡剂，消除泡沫。

一种低聚甜菜碱型泡沫排水剂的制备方法：先在装有搅拌器、回流冷凝管和滴液漏斗的三口瓶中，慢慢加入0.5mol氢氧化钠到4L的异丙醇水溶液中，其异丙醇与水体积比为3:1，开动搅拌装置，缓慢加热，升温至65～75℃，直至氢氧化钠完全溶解；然后把0.1mol的二乙烯三胺五乙酸加入到上述溶液中，控制温度在65～75℃，反应时间为15min，形成无色透明溶液，得到中间产物二乙烯三胺五乙酸钠；再将0.32mol溴代烷溶于1L醇溶剂中，醇溶剂是用正丁醇、或正丙醇、或乙醇、或异丙醇的一种，在搅拌下慢慢滴加到上述中间产物二乙烯三胺五乙酸钠溶液中，于0.5h加完，此时溶液的pH值控制在9～10之间，保持温度在75～85℃，持续回流反应6～8h；最后待反应结束后，将混合液在减压蒸馏下脱去溶剂醇后冷却，得到蜡状的低聚甜菜碱性泡沫排水剂粗产品，再用乙醇脱除无机盐，初产物用丙酮重结晶2～5次，所得结晶在真空烘箱内温度为50～60℃下干燥5～7h，制得白色粉末状固体的目标产物N,N′,N″－烷基二乙烯三胺五乙酸钠。