本發(fā)明屬于油氣開發(fā)，具體涉及一種泡沫排水用殺菌緩蝕阻垢起泡劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、油氣井、頁巖氣井在生產(chǎn)過程中，由于井筒中的液體無法被連續(xù)帶出井口，使得液體在井底積聚形成井底積液。井底積液會增大井底回壓，限制井的生產(chǎn)能力，導(dǎo)致油氣井、頁巖氣井的產(chǎn)量降低，甚至造成停產(chǎn)現(xiàn)象。

2、泡沫排水是清除井底積液的一種常用措施，具有成本低、工藝簡單等優(yōu)點。其原理是：將起泡劑從攜液能力不足的生產(chǎn)井井口注入井底，借助于天然氣氣流的攪拌作用，使之與井底積液充分接觸，從而減小液體表面張力，產(chǎn)生大量的較穩(wěn)定的含水泡沫，減少氣體滑脫量，使氣液混合物密度大大降低，以大幅度降低自噴井油管內(nèi)的摩阻損失和井內(nèi)重力梯度。泡沫將井底積液攜帶到地面，從而達到排水采氣的目的。

3、隨著油氣井、頁巖氣井的深度開發(fā)，井底積液的成分愈加復(fù)雜，處理難度愈發(fā)增高。例如，有些井底積液含有大量的無機鹽、細(xì)菌、硫化氫或二氧化碳等，其中含有凝析油、有機聚沉物等且礦化程度高，現(xiàn)有的常規(guī)起泡劑無法有效起泡，無法實現(xiàn)充分的泡沫排水效果。且井底積液排除過程中受環(huán)境高溫的影響，常規(guī)的起泡劑與緩蝕劑、殺菌劑等不配伍，使得井底積液起泡性能差，進而排除困難，不利于生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于此，本技術(shù)的目的在于提供一種泡沫排水用殺菌緩蝕阻垢起泡劑及其制備方法，同時具備殺菌、緩蝕、阻垢、起泡等多重功能，適用于高溫、凝析油高含量等的復(fù)雜井底環(huán)境，起泡效果好，便于后續(xù)排液，進而實現(xiàn)油氣井、頁巖氣井的有效生產(chǎn)。

2、本技術(shù)的實施例是這樣實現(xiàn)的：

3、本技術(shù)實施例提供了一種泡沫排水用殺菌緩蝕阻垢起泡劑，包括以下質(zhì)量百分比的組分：

4、1%-2%的三唑類殺菌劑，所述三唑類殺菌劑為烯唑醇、腈菌唑、三唑醇、雙苯三唑醇中的一種或多種。

5、3%-5%的阻垢劑，所述阻垢劑為聚天冬氨酸、聚苯乙烯磺酸中的一種或多種；更進一步的，所述聚天冬氨酸優(yōu)選為平均相對分子質(zhì)量2×104-5×104g/mol，所述聚苯乙烯磺酸優(yōu)選為平均相對分子質(zhì)量3×104-4×104g/mol，溶解性更好，對制備工藝的要求更低。

6、0.2%-1%的聚乙烯醇，所述聚乙烯醇為聚乙烯醇1788和/或聚乙烯醇1792，其溶解性更好，制備工藝更簡潔。

7、10%-18%的雙咪唑啉磺化季銨鹽兩性離子表面活性劑，所述雙咪唑啉磺化季銨鹽兩性離子表面活性劑為申請人自制，結(jié)構(gòu)式如式（1）所示：

8、?式（1）；

9、式（1）中，r代表c11-c17的脂肪酸，n為2-8；

10、申請人提供的雙咪唑啉磺化季銨鹽兩性離子表面活性劑具有起泡、緩蝕的雙重功效，且與其他組分的配伍性好，與三唑類殺菌劑能夠協(xié)同增效，使得制備出的起泡劑表現(xiàn)出優(yōu)良的起泡性能和泡沫穩(wěn)定性，且耐鹽性佳、耐高溫，殺菌效果極佳。

11、5%-10%的苯磺酸鹽，所述苯磺酸鹽為重烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的至少一種，本技術(shù)使用的苯磺酸鹽本身耐鹽性能良好，且與雙咪唑啉磺化季銨鹽兩性離子表面活性劑協(xié)同，發(fā)揮出優(yōu)良的起泡效果，泡沫穩(wěn)定性很強，攜液量很高。

12、5%-10%的尼納爾，余量為水。

13、本技術(shù)提供的泡沫排水用殺菌緩蝕阻垢起泡劑，申請人獨創(chuàng)的配方、組分及用量，配伍性好，互相協(xié)同，實現(xiàn)了優(yōu)良的起泡、殺菌、緩蝕、阻垢等效果，且耐高溫、耐高鹽，使用范圍廣，適用于各種油氣井、頁巖氣井等，具有廣闊的市場前景。

14、其原理在于，雙咪唑啉磺化季銨鹽兩性離子表面活性劑與三唑類殺菌劑同時使用，能夠快速地與真菌、細(xì)菌等的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜等結(jié)構(gòu)進行結(jié)合并對其造成破壞，且高效阻斷麥角甾醇的合成，既有效滅殺細(xì)菌、又阻礙其繁殖，顯著提高了起泡劑的殺菌效果。

15、聚天冬氨酸、聚苯乙烯磺酸作為阻垢劑，既發(fā)揮了良好的阻垢效果，又基于其分子構(gòu)型與聚乙烯醇、表面活性劑相互聯(lián)結(jié)，增大了泡沫液膜的粘度，從而降低了泡沫液膜排液的的速度，提升了泡沫的穩(wěn)定性；且聚乙烯醇的存在增加了泡沫液膜的彈性和強度，進一步降低了液膜的排液速度，顯著提高了泡沫的穩(wěn)定性。

16、申請人獨創(chuàng)的雙咪唑啉磺化季銨鹽兩性離子表面活性劑具有雙子表面活性劑結(jié)構(gòu)，其表面活性高，起泡能力強，且在管柱表面能夠吸附成膜，進而隔絕并阻礙腐蝕介質(zhì)（例如井底積液、酸性天然氣等）與管柱基體的接觸，能夠同時發(fā)揮起泡、緩蝕的雙重功能。且由于兩性離子的存在，使得其與其他表面活性劑等組分配伍性好，耐鹽性強，適用范圍更加廣泛。

17、且雙咪唑啉磺化季銨鹽兩性離子表面活性劑與苯磺酸鹽、尼納爾協(xié)同增效，進一步提升了起泡劑在各種工況下的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性。其中，苯磺酸鹽提供強靜電斥力，能夠降低表面張力，快速吸附于氣液界面形成初始泡沫層；尼納爾通過氫鍵和疏水作用增強分子間黏附力，填充其他表面活性劑的分子間隙，降低界面膜流動性，減少氣泡合并，且其長鏈結(jié)構(gòu)還可增加液膜黏度；因雙咪唑啉類磺化季銨鹽兩性離子表面活性劑獨特的雙親水頭基和雙疏水鏈結(jié)構(gòu)可形成更緊密的界面排列，通過兩性離子的靜電中和效應(yīng)減少苯磺酸鹽表面活性劑的電荷排斥，同時與尼納爾形成混合膠束，顯著增強界面膜機械強度。

18、本技術(shù)還提供了泡沫排水用殺菌緩蝕阻垢起泡劑的制備方法，包括以下步驟：

19、s1、按質(zhì)量百分比計，向反應(yīng)釜中加入計量的水，加熱至60-80℃并進行攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速優(yōu)選為300-600rpm。

20、s2、向反應(yīng)釜中勻速加入0.2%-1%的聚乙烯醇，根據(jù)加量和設(shè)備狀況設(shè)置加入速度，使得用時30-60分鐘正好全部加入反應(yīng)釜中，然后繼續(xù)攪拌30-60分鐘。固定轉(zhuǎn)速下勻速加入原料并攪拌，能夠使得原料充分混合均勻，更好地發(fā)揮其作用，得到的泡沫排水用殺菌緩蝕阻垢起泡劑性能更加均一穩(wěn)定。所述聚乙烯醇優(yōu)選為聚乙烯醇1788和/或聚乙烯醇1792。緩慢加入聚乙烯醇，能夠避免快速加入造成的聚乙烯醇凝結(jié)成團問題；聚乙烯醇作為一種高分子聚合物，易聚集且成團后很難分散；本技術(shù)優(yōu)選的加入速度，促使聚乙烯醇能夠均勻、穩(wěn)定地溶解于反應(yīng)液中。

21、s3、將反應(yīng)體系降溫至30-50℃，向反應(yīng)釜中加入3%-5%的阻垢劑，同樣根據(jù)加量和設(shè)備狀況設(shè)置加入速度，使得用時30-60分鐘正好全部加入反應(yīng)釜中，然后繼續(xù)攪拌30-60分鐘。緩慢加入阻垢劑也實現(xiàn)了避免阻垢劑凝結(jié)成團的問題。所述阻垢劑為聚天冬氨酸、聚苯乙烯磺酸中的一種或多種；更進一步的，所述聚天冬氨酸優(yōu)選為平均相對分子質(zhì)量2×104-5×104g/mol，所述聚苯乙烯磺酸優(yōu)選為平均相對分子質(zhì)量3×104-4×104g/mol，優(yōu)選的平均相對分子質(zhì)量，溶解性更好，對制備工藝的要求更低。

22、步驟s3中降溫至30-50℃，能夠在保證阻垢劑溶解效率的同時減少能耗，節(jié)約能源支出。在不考慮能耗的情況下，也可以不降低溫度；不降低溫度不影響阻垢劑及后續(xù)成分的溶解與發(fā)揮作用。當(dāng)然如果有需要，也可以直接降溫至室溫，阻垢劑及后續(xù)成分的溶解速度變慢，需要多攪拌一段時間使其充分溶解并均勻分散；充分溶解后本方法提供的起泡劑功效與原方法功效無差別。

23、s4、向反應(yīng)釜中加入5%-10%的苯磺酸鹽，繼續(xù)攪拌30-60分鐘。所述苯磺酸鹽為重烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的至少一種。

24、s5、將轉(zhuǎn)速降至100-300rpm，向反應(yīng)釜中依次加入1%-2%的三唑類殺菌劑、10%-18%的雙咪唑啉磺化季銨鹽兩性離子表面活性劑、5%-10%的尼納爾，繼續(xù)攪拌30-60分鐘。然后停止攪拌且降溫至室溫，得到泡沫排水用殺菌緩蝕阻垢起泡劑。所述三唑類殺菌劑為烯唑醇、腈菌唑、三唑醇、雙苯三唑醇中的一種或多種。

25、該方法工藝簡單，對環(huán)境和設(shè)備的要求不高，適于工業(yè)化應(yīng)用，市場價值高。

26、進一步的，雙咪唑啉磺化季銨鹽兩性離子表面活性劑由以下方法制得：

27、s1、按質(zhì)量份計，將80-120份脂肪酸、10-20份攜水劑置于具有反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜優(yōu)選為具有冷凝回流功能的反應(yīng)釜；向反應(yīng)體系中通入惰性氣體并攪拌，使原料充分混合均勻。本技術(shù)中惰性氣體優(yōu)選為氮氣。攪拌轉(zhuǎn)速優(yōu)選為100-300rpm，攪拌時間優(yōu)選為10-30分鐘。脂肪酸為飽和脂肪酸或不飽和脂肪酸，優(yōu)選為油酸、月桂酸、硬脂酸中的一種或多種。攜水劑優(yōu)選為甲苯和/或二甲苯。

28、需注意，向反應(yīng)體系中通入氮氣且保持固定轉(zhuǎn)速攪拌，持續(xù)整個反應(yīng)進程，從原料最初加入反應(yīng)釜時開始到反應(yīng)結(jié)束制得產(chǎn)物。

29、持續(xù)通入的氮氣能夠驅(qū)除反應(yīng)釜中的空氣或其他氣體，氮氣作為一種惰性氣體，通入氮氣能夠避免氧氣等氣體對反應(yīng)的干擾，保護反應(yīng)的順利進行。根據(jù)需要，也可以通入氦氣等其他惰性氣體。穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速攪拌，能夠促使反應(yīng)液充分混合，促使反應(yīng)均勻進行。

30、s2、向反應(yīng)體系中加入10-20份多元胺，將反應(yīng)體系升溫至140-150℃，縮合反應(yīng)4-6h。多元胺優(yōu)選為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一種或多種。多元胺與脂肪酸發(fā)生反應(yīng)，分子間脫水得到酰胺。

31、s3、將反應(yīng)體系升溫至175-185℃并繼續(xù)反應(yīng)2-3h，分子內(nèi)脫水形成單咪唑五元環(huán)。

32、s4、將反應(yīng)體系降低至室溫，加入0.25-0.5份催化劑后將反應(yīng)體系升溫至210-220℃，反應(yīng)4-6h。在催化作用下，單咪唑五元環(huán)與酰胺分子間脫水得到雙咪唑啉五元環(huán)。催化劑優(yōu)選為磷酸和/或硼酸。

33、s5、將反應(yīng)體系降溫至80-90℃，加入60-120份3-氯-2-羥丙基磺酸鈉，進行磺化加成反應(yīng)2-4h，即得到雙咪唑啉磺化季銨鹽兩性離子表面活性劑。

34、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)提供的泡沫排水用殺菌緩蝕阻垢起泡劑有益效果為：

35、作為一種起泡劑，起泡性能佳，制得的泡沫液中泡沫穩(wěn)定、攜液量很高，且耐鹽性、耐溫性、耐油性均具有良好的表現(xiàn)，比現(xiàn)有技術(shù)的起泡劑性能更佳，適用于不同的油氣井、頁巖氣井等環(huán)境。且在起泡性能之外，還具有優(yōu)良的殺菌、緩蝕、阻垢的效果，實現(xiàn)了一劑多效，綜合性能十分強大。

36、從數(shù)據(jù)來看，本技術(shù)提供的泡沫排水用殺菌緩蝕阻垢起泡劑，使用在含質(zhì)量分?jǐn)?shù)16%的氯化鈉和4%的氯化鉀的鹽水中，在180℃的高溫環(huán)境下，在含體積分?jǐn)?shù)40%的凝析油的高油環(huán)境中，起泡性能完全不受影響，發(fā)泡后的起始泡沫高度達到123mm以上，5min后的泡沫高度達到94mm以上，攜液量達到126ml/15min以上。且殺菌率達到100%，緩蝕率達到85%以上，阻垢率達到90%以上，這些數(shù)據(jù)證明了本技術(shù)的優(yōu)越性。