一种低渗低压气藏用多功能泡沫流体及其制备方法与流程

本发明涉及油藏，具体涉及一种低渗低压气藏用多功能泡沫流体及其制备方法。

背景技术：

1、随着非常规油气资源开发的不断增长，低压气藏逐渐成为一种重要的后备能源。该类气藏普遍具有地层压力系数低(普遍低于静水柱压力)、低孔隙度、低渗透率、强亲水性、大比表面积、高含束缚水饱和度和高毛细管力等特点，因此使得低压气藏在开发过程中易受到损害。比如在浅层页岩气区块开发过程中(例如：昭通海坝区块地层压力系数0.7-0.9)，连续油管在桥塞钻磨过程中会由于地层压力系数低，难以通过常规的钻塞液体建立循环，因此产生液体漏失，对于连续油管施工而言，若地层漏失导致失返，很容易导致连续油管及井下工具遇卡，造成复杂事故。其次，由于低压低渗气藏孔隙喉道细小、毛细管力大，也会造成流体进入储层容易、返排困难。地层的低压力系数有不能提供足够大的压差，因此导致油气不能及时排驱工作液残液，长时间滞留压裂场(集中于最难返排的远井区)部分孔隙区，从而导致较严重的“水锁”伤害。川西蓬莱镇组岩心压裂液水锁损害实验的结果表明，“水锁”伤害占压裂液总伤害的74.1-87.8％，是低压气藏压裂中最主要、最严重的伤害，也是该类气藏压裂环节对气产能影响最大的因素。因此，在低压气藏的开发中就要求我们开发出滤失低、残渣含量小且具有摩阻系数较低的工作液体系，以满足合川内、苏里格等区块低压气藏油气井增产的需要。

2、泡沫流体作为一种由不溶或微溶的气体分散于泡沫基液中所形成的分散体系，其以气体为分散相，泡沫基液作为连续相分散介质，具有视粘度高、密度小、低漏失、低伤害等特性。由于泡沫独特的性能，其所形成的泡沫流体在驱油、压裂、酸化、冲砂、防砂等油田开发领域中都得到了日益广泛的应用。我公司也具有包括泡排压裂液等泡沫流体的相关技术，可适用于公司原有的胍胶体系的起泡等方面应用。但需要指出的是，由于工作液体的更新换代以及多样性，我公司已有的起泡体系与现有工作液体的配伍性能较差，已经不能满足日益提高的性能要求。因此，迫切需要开发出全新的起泡、稳泡产品，并形成可用于多种生产作业的泡沫流体，以满足低压气藏生产需求。

3、实现低压气藏用泡沫流体的建立与应用就必须解决高效发泡剂体系的建立以及泡沫稳定添加剂优选这两个关键技术问题。

4、1.高效发泡体系的成功建立关系到现有工作液的起泡性能、发泡机制、携液、携砂性能、可适用作业范围、使用成本等问题，需要选出合适的起泡剂以及起泡助剂并控制用量。

5、2.泡沫稳定添加剂关系到在不同工作液中形成的泡沫流体使用效果，必须在工作液中同样具有良好的溶解性，并与体系中其它组分具有良好的配伍性，对已建立发泡体系起泡性能不产生影响并维持恒定的泡沫性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种低渗低压气藏用多功能泡沫流体及其制备方法，针对低压致密气藏地层压力低、储层物性差导致开采过程中钻塞液体循环建立困难、压裂液返排程度低等问题，研发出可适用于低压气井作业的泡沫流体，并形成相应泡沫流体的生产工艺体系，弥补公司相应技术领域不足。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明提供一种低渗低压气藏用多功能泡沫流体，由以下原料按重量份制备而成：起泡剂7-12份、稳泡剂3-5份、增稠剂1-3份；所述起泡剂为复配表面活性剂，包括两性离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，质量比为3-5:1。

4、在本方案的一种优选实施例中，所述两性离子表面活性剂选自2-十二烷基-n-羟乙基-n-羧甲基咪唑啉、n-十二烷基-n，n-甲基-n-羧甲基甜菜碱、椰油基二甲基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、油?；彼崮?、n-月桂?；劝彼嵫沃械闹辽僖恢?；所述阴离子表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十四烷基磺酸钠、十四烷基硫酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基苯磺酸钠、十八烷基硫酸钠、十八烷基磺酸钠中的至少一种。

5、在本方案的一种优选实施例中，所述起泡剂为2-十二烷基-n-羟乙基-n-羧甲基咪唑啉和十八烷基苯磺酸钠的混合物，质量比为4:1。

6、作为本发明的进一步改进，所述稳泡剂的制备方法如下：

7、s1.单体的精制：将单烯类单体、二烯类单体、苯烯类单体浸泡在碱液中，然后过滤，洗涤至中性，得到精制得单烯类单体、二烯类单体、苯烯类单体；

8、s2.前驱体的制备：将步骤s1制得的精制得单烯类单体、二烯类单体、苯烯类单体、丙烯酰胺、20-30wt％的丙酮水溶液混合均匀，加入引发剂，反应得到前驱体；

9、s3.稳泡剂的制备：将步骤s2制得的前驱体、硬脂酸钠、分子量调节剂、磷酸铵、引发剂加入水中，反应完成后，加入终止剂，继续搅拌，过滤，洗涤，干燥，得到稳泡剂。

10、在本方案的一种优选实施例中，步骤s1中所述单烯类单体选自氯丙烯、溴丙烯、氯丁烯、溴丁烯、1-戊烯、2-戊烯中的至少一种；二烯类单体选自丁二烯、氯丁二烯、1,4戊二烯中的至少一种；苯烯类单体选自苯乙烯、甲基苯乙烯、乙基苯乙烯中的至少一种。

11、作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述单烯类单体选自3-氯基-1-丙烯、3-溴基-1-丙烯、4-氯基-1-丁烯、4-溴基-1-丁烯、1-戊烯、2-戊烯中的至少一种；二烯类单体选自丁二烯、氯丁二烯、1,4戊二烯中的至少一种；苯烯类单体选自苯乙烯、对甲基苯乙烯、对乙基苯乙烯中的至少一种。

12、在本方案的一种优选实施例中，步骤s1中所述碱液为5-10wt％的naoh或koh溶液；浸泡时间为1-2h。

13、在本方案的一种优选实施例中，步骤s2中所述精制得单烯类单体、二烯类单体、苯烯类单体、丙烯酰胺、20-30wt％的丙酮水溶液、引发剂的质量比为5-12：7-15:3-5:50-70:80-100:0.1-0.3；所述反应的温度为0-10℃，时间为4.5-5h；所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种。

14、在本方案的一种优选实施例中，步骤s3中所述前驱体、硬脂酸钠、分子量调节剂、磷酸铵、引发剂、终止剂的质量比为10-15:1-3:0.5-2:2-4:0.1-0.3：0.2-0.3；所述分子量调节剂选自十二碳硫醇、二硫化二异丙基黄原酸酯中的至少一种；所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种；所述终止剂为对苯二酚；所述反应的温度为0-10℃，时间为3-5h。

15、作为本发明的进一步改进，所述稳泡剂的制备方法如下：

16、s1.单体的精制：将单烯类单体、二烯类单体、苯烯类单体浸泡在5-10wt％的naoh或koh溶液中1-2h，然后过滤，洗涤至中性，得到精制得单烯类单体、二烯类单体、苯烯类单体；

17、s2.前驱体的制备：将5-12重量份步骤s1制得的精制得单烯类单体、7-15重量份二烯类单体、3-5重量份苯烯类单体、50-70重量份丙烯酰胺单体、80-100重量份20-30wt％的丙酮水溶液混合均匀，加入0.1-0.3重量份引发剂，冷却至0-10℃反应4.5-5h，得到前驱体；

18、s3.稳泡剂的制备：将10-15重量份步骤s2制得的前驱体、1-3重量份硬脂酸钠、0.5-2重量份分子量调节剂、2-4重量份磷酸铵、0.1-0.3重量份引发剂加入水中，冷却至0-10℃反应3-5h，加入0.2-0.3重量份终止剂对苯二酚，继续搅拌，过滤，洗涤，干燥，得到稳泡剂。

19、本发明进一步提供了一种上述低渗低压气藏用多功能泡沫流体的制备方法，将起泡剂、稳泡剂、增稠剂按比例混合均匀，加入水中，500-1000r/min搅拌起泡30-50min，得到低渗低压气藏用多功能泡沫流体。

20、在本方案的一种优选实施例中，增稠剂为阿拉伯胶、聚丙烯酸钠、丙二醇藻蛋白酸酯中的至少一种。

21、本发明具有如下有益效果：

22、(1)本发明制得的稳泡剂制备方法简单，制得的稳泡剂为单烯烃-双烯烃-苯烯烃的嵌段共聚物，通过两次均相聚合法制得，制备时间段，制备条件温和，制得的产品具有很好的稳泡效果，能帮助起泡剂制得的泡沫在长时间稳定，增强表面吸附分子间的相互作用，使表面吸附膜强度增大，提高泡沫寿命，另外，本发明添加增稠剂来提高液相粘度，降低流动度，减缓泡沫排液速度；

23、(2)本发明通过添加阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂复配，阴离子表面活性剂发泡能力高，但抗电解质能力低；两性离子表面活性剂的发泡能力低，电解质能力高，且价格实惠，复配使用能起到很好的起泡效果；

24、(3)本发明通过对表面活性剂起泡剂进行优选并研发相应的发泡技术，实现高起泡性、高稳定性的多功能泡沫流体的制备，得到的泡沫流体体系使用100ml基液在40℃时初始起泡高度≥90mm，3分钟后≥50mm，稳泡15分钟后≥30mm；表面张力(25℃)≤28mn/m，泡沫流体粘度10mpa·s以内降阻率≥70％，超过10mpa·s≥60％；表观粘度为2-30mpa·s，泡沫压裂液发泡比≥200％。