一种下古含硫天然气开采用泡沫排水剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种下古含硫天然气开采用泡沫排水剂及其制备方法 (Foam drainage agent for exploitation of ancient sulfur-containing natural gas and preparation method thereof ) 是由 孟楠 邓明 罗思宝 杨青 邓永智 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种下古含硫天然气开采用泡沫排水剂及其制备方法；其中泡排剂以质量百分比计,由以下成分组成：磺化AEO-(3)：50～60％、月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱：20～30％、椰子油脂肪酸单乙醇酰胺：5～10％、油患子精华素：5～10％、木质素磺酸盐：1～4％、其余为水；泡排剂的制备方法为先将磺化AEO-(3)与月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中,进行第一次混合,然后将椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、油患子精华素、木质素磺酸盐和水依次加入反应釜中,进行第二次混合,即得泡沫排水剂；本发明提供一种抗酸、抗高矿化度、二次起泡能力强的泡沫排水剂,克服现有技术的不足,解决下古气井泡沫排水的技术难题。(The invention discloses a foam drainage agent for exploitation of ancient sulfur-containing natural gas and a preparation method thereof; the foam scrubbing agent comprises the following components in percentage by mass: sulfonated AEO 3 : 50-60% of lauramidopropyl betaine phosphate: 20-30% of coconut oil fatty acid monoethanolamide: 5-10% of oil soapberry essence: 5-10% of lignosulfonate: 1-4% and the balance of water; the preparation method of the foam scrubbing agent comprises the steps of firstly sulfonating AEO 3 Adding the coconut oil fatty acid monoethanolamide, the soapberry essence, the lignosulfonate and the water into a reaction kettle in sequence, and mixing for the second time to obtain a foam water discharging agent; the invention provides a foam drainage agent with acid resistance, hypersalinity resistance and strong secondary foaming capacity, overcomes the defects of the prior art, and solves the technical problem of foam drainage of an ancient gas well.)
技术领域
本发明涉及天然气开采领域，特别是一种下古含硫天然气开采用泡沫排水剂及其制备方法。
背景技术
鄂尔多斯盆地下古气藏开发历经直井兼顾评价、水平井开发试验阶段，自2019年进入一体化先导试验阶段，年贡献产量1.89亿方，产量占比5.8％。截至2021年4月下古气井总井数93口，投产井数89口，开井数67口(直井13口，水平井54口)，开井率74.2％，生产时率96％，平均套压7.39MPa，压降速率0.0021MPa/d，单井产量0.97万方/天，液气比1.78方/万方，累计产气10.1亿方。
目前下古气井压力、产量相对较高，需要泡排辅助排液气井25口，占生产井数37.3％。现有泡排方面存在以下问题：
一、由于酸压采用pH较低酸性压裂液，试气后返排率低，且下古层系含有H2S，产液整体为酸性，目前大多数上古气井采用的起泡剂，主要为阴离子表活剂与非离子表活剂复配的复合型泡排剂及非离子表活剂两类，起泡性能受pH影响较大，不适用于下古气井排水采气。
二、下古地层水和上古地层水有不同的特点，存在矿化度高，可达3000000mg/L，且地层水成份和流体性质有所不同，而目前气田用的泡排剂最高抗矿化度200000mg/L，导致传统泡排剂在地层水中发泡、带液能力变差。
三、下古气井多采用井下节流器工艺，当泡排剂通过节流气嘴后，会产生消泡作用，影响泡排效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于下古含硫天然气开采的泡沫排水剂，其在高矿化度、酸性环境下具有很强的发泡、稳泡、二次起泡以及携液能力，解决下古气井泡沫排水的技术难题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种下古含硫天然气开采用泡沫排水剂，以质量百分比计，由以下成分组成：
磺化AEO3：50～60％、月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱：20～30％、椰子油脂肪酸单乙醇酰胺：5～10％、油患子精华素：5～10％、木质素磺酸盐：1～4％、其余为水。
优选的，以质量百分比计，由以下成分组成：
磺化AEO3：55％、月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱：25％、椰子油脂肪酸单乙醇酰胺：7％、油患子精华素：7％、木质素磺酸盐：3％、其余为水。
优选的，所述磺化AEO3替换为含有磺化AEO3的混合物，所述含有磺化AEO3的混合物由以下方法合成：
将AEO3、HSO3NH2和催化剂按照质量比为7:2.5～3.5:0.42～0.7加入反应釜中，在真空条件下充分反应，即得所述含有磺化AEO3的混合物；
其中，反应温度为110～130℃，搅拌时间为1.5～3h，搅拌速度为90～110r/min。
优选的，所述AEO3、HSO3NH2和催化剂的质量比为7:3:0.49。
优选的，磺化反应温度为120℃，搅拌时间为2h，搅拌速度为100r/min。
优选的，所述催化剂为二甲基甲酰胺或脲素。
本发明以磺化AEO3与月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱为主剂，磺化AEO3体现出非离子-阴离子表面活性剂特性，在矿化度条件下具有较强的发泡、携液能力；月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱体现出两性表面活性剂特性，其本身对地层水pH值不敏感，而且在低pH值条件下具有较强的发泡、携液能力。由于本发明应用于复杂的下古含硫气井地层水体系，地层水矿化度高、pH值低，还存在凝析油、甲醇和缓蚀剂等物质对泡排剂的干扰；再引入椰子油脂肪酸单乙醇酰胺为助泡剂，能够控制气泡液膜的结构稳定性，使表面活性剂分子在气泡的液膜有秩序的分布，赋予泡沫良好的弹性和自修复能力；再引入油患子精华素为稳泡剂，在分子油患子、皂角植物精华素分子链上嵌入双烷基链二羧酸钠阴离子基团后，得到油患子精华素，其分子有两个带负电荷的亲水基团，二者产生一个负电荷增强重叠区，较高的电荷密度将大大的增大分子间的吸引力，从而产生很大的溶解作用，使得界面膜中定向排列的分子层结合得十分紧密，膜强度大大增强，泡沫难以破裂；再引入木质素磺酸盐作为泡沫调节剂，调节泡沫的含水率，控制泡沫大小的物质，使大气泡变成小气泡，让起泡剂产生均匀、细腻、稳定泡沫的物质，所得气泡不仅密度小而且强度好，泡沫含水率的波动很小。
本发明的第二个目的是提供一种下古含硫天然气开采用泡沫排水剂的制备方法，所述制备方法步骤如下：
先将磺化AEO3与月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、油患子精华素、木质素磺酸盐和水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
优选的，第一次混合过程中：搅拌速度为120～180r/min，搅拌时间为1.8～2.2h；第二次混合过程中：搅拌速度为120～180r/min，搅拌时间为1.8～2.2h，制备过程中的温度为38～42℃。
优选的，第一次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；第二次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h，制备过程中的温度为40℃。
本发明的有益效果是：
1、本发明填补了下古含硫天然气井泡沫排水剂空缺，解决了高矿化度、低pH条件下起泡性能差的技术难题。
2、本发明泡沫细腻、直径小，泡沫可快速通过井下节流器，在节流器后端实现二次起泡，克服了井下节流器对泡排剂性能的影响。
3.本发明提供一种制备含有磺化AEO3的混合物的工艺，且该制备工艺简洁、不产生任何污染，极大地提高了AEO3的转化率，且制备的含有磺化AEO3的混合物能达到极高的转化率，不需要单独进行纯化即能达到极高的纯度要求；通过以其为原料制备的下古泡排剂与以AEO3为原料的制备的下古泡排剂的性能没有明显的差异，在泡排剂发泡、稳泡、携液率方面发挥了极大的作用。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为下古泡排剂在大平X井的试验效果图；
具体实施方式
下面结合实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下。
一、实施例
如图1所示，本发明通以质量百分比计，将50～60％的磺化AEO3和20～30％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱进行第一次混合，其后依次加入5～10％椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、5～10％油患子精华素、1～4％的木质素磺酸盐以及水进行第二次混合，制得泡沫排水剂。最后将制得的泡沫排水剂进行起泡、稳泡、二次发泡以及携液能力测试。
具体实施方式如下：
实施例1
S1:含有磺化AEO3的混合物的合成：将AEO3、HSO3NH2和脲素按照质量比为7:2.5:0.42加入反应釜中，在真空条件下充分反应，即得含有磺化AEO3的混合物；
其中，反应温度为120℃，搅拌时间为2h，搅拌速度为100r/min；
S2：以质量百分比计，先将55％的含有磺化AEO3的混合物与25％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将7％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、7％的油患子精华素、3％的木质素磺酸盐和3％的水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
其中，第一次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；第二次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；制备过程中的温度40℃。
实施例2
S1:含有磺化AEO3的混合物的合成：将AEO3、HSO3NH2和脲素按照质量比为7:3:0.49加入反应釜中，在真空条件下充分反应，即得含有磺化AEO3的混合物；其中，反应温度为120℃，搅拌时间为2h，搅拌速度为100r/min；
S2：以质量百分比计，先将55％的含有磺化AEO3的混合物与25％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将7％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、7％的油患子精华素、3％的木质素磺酸盐和3％的水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
其中，第一次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；第二次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；制备过程中的温度40℃。
实施例3
S1:含有磺化AEO3的混合物的合成：将AEO3、HSO3NH2和脲素按照质量比为7:3.5:0.7加入反应釜中，在真空条件下充分反应，即得含有磺化AEO3的混合物；其中，反应温度为120℃，搅拌时间为2h，搅拌速度为100r/min；
S2：以质量百分比计，先将55％的含有磺化AEO3的混合物与25％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将7％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、7％的油患子精华素、3％的木质素磺酸盐和3％的水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
其中，第一次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；第二次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；制备过程中的温度40℃。
实施例4
S1:含有磺化AEO3的混合物的合成：将AEO3、HSO3NH2和二甲基甲酰胺按照质量比为7:3.5:0.7加入反应釜中，在真空条件下充分反应，即得含有磺化AEO3的混合物；
其中，反应温度为110℃，搅拌时间为3h，搅拌速度为110r/min；
S2：以质量百分比计，先将55％的含有磺化AEO3的混合物与25％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将7％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、7％的油患子精华素、3％的木质素磺酸盐和3％的水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
其中，第一次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；第二次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；制备过程中的温度40℃。
实施例5
S1:含有磺化AEO3的混合物的合成：将AEO3、HSO3NH2和二甲基甲酰胺按照质量比为7:3.5:0.7加入反应釜中，在真空条件下充分反应，即得含有磺化AEO3的混合物；其中，反应温度为120℃，搅拌时间为2h，搅拌速度为100r/min；
S2：以质量百分比计，先将55％的含有磺化AEO3的混合物与25％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将7％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、7％的油患子精华素、3％的木质素磺酸盐和3％的水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
其中，第一次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；第二次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；制备过程中的温度40℃。
实施例6
S1:含有磺化AEO3的混合物的合成：将AEO3、HSO3NH2和二甲基甲酰胺按照质量比为7:3.5:0.7加入反应釜中，在真空条件下充分反应，即得含有磺化AEO3的混合物；其中，反应温度为130℃，搅拌时间为1.5h，搅拌速度为90r/min；
S2：以质量百分比计，先将55％的含有磺化AEO3的混合物与25％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将7％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、7％的油患子精华素、3％的木质素磺酸盐和3％的水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
其中，第一次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；第二次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；制备过程中的温度40℃。
实施例7
S1：含有磺化AEO3的混合物的合成：将AEO3、HSO3NH2和二甲基甲酰胺按照质量比为7:2.5:0.42加入反应釜中，在真空条件下充分反应，即得含有磺化AEO3的混合物；其中，反应温度为110℃，搅拌时间为3h，搅拌速度为110r/min；
S2:以质量百分比计，先将50％的含有磺化AEO3的混合物与30％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将10％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、5％的油患子精华素、4％的木质素磺酸盐和1％的水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
其中，第一次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；第二次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；制备过程中的温度40℃。
实施例8
S1：含有磺化AEO3的混合物的合成：将AEO3、HSO3NH2和二甲基甲酰胺按照质量比为7:2.5:0.42加入反应釜中，在真空条件下充分反应，即得含有磺化AEO3的混合物；其中，反应温度为110℃，搅拌时间为3h，搅拌速度为110r/min；
S2：以质量百分比计，先将55％的含有磺化AEO3的混合物与25％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将7％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、7％的油患子精华素、3％的木质素磺酸盐和3％的水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
其中，第一次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；第二次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；制备过程中的温度40℃。
实施例9
S1：含有磺化AEO3的混合物的合成：将AEO3、HSO3NH2和二甲基甲酰胺按照质量比为7:2.5:0.42加入反应釜中，在真空条件下充分反应，即得含有磺化AEO3的混合物；其中，反应温度为110℃，搅拌时间为3h，搅拌速度为110r/min；
S2：以质量百分比计，先将60％的含有磺化AEO3的混合物与20％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将5％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、10％的油患子精华素、1％的木质素磺酸盐和4％的水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
其中，第一次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；第二次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；制备过程中的温度40℃。
实施例10
S1：含有磺化AEO3的混合物的合成：将AEO3、HSO3NH2和脲素按照质量比为7:3:0.49加入反应釜中，在真空条件下充分反应，即得含有磺化AEO3的混合物；其中，反应温度为110℃，搅拌时间为2h，搅拌速度为110r/min；
S2：以质量百分比计，先将55％的含有磺化AEO3的混合物与25％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将7％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、7％的油患子精华素、3％的木质素磺酸盐和3％的水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
其中，第一次混合过程中：搅拌速度为120r/min，搅拌时间为2.2h；第二次混合过程中：搅拌速度为120r/min，搅拌时间为2.2h；制备过程中的温度42℃。
实施例11
S1：含有磺化AEO3的混合物的合成：将AEO3、HSO3NH2和脲素按照质量比为7:3:0.49加入反应釜中，在真空条件下充分反应，即得含有磺化AEO3的混合物；其中，反应温度为110℃，搅拌时间为2h，搅拌速度为110r/min；
S2：以质量百分比计，先将55％的含有磺化AEO3的混合物与25％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将7％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、7％的油患子精华素、3％的木质素磺酸盐和3％的水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
其中，第一次混合过程中：搅拌速度为180r/min，搅拌时间为1.8h；第二次混合过程中：搅拌速度为180r/min，搅拌时间为1.8h；制备过程中的温度38℃。
实施例12
S1：含有磺化AEO3的混合物的合成：将AEO3、HSO3NH2和脲素按照质量比为7:3:0.49加入反应釜中，在真空条件下充分反应，即得含有磺化AEO3的混合物；其中，反应温度为110℃，搅拌时间为2h，搅拌速度为110r/min；
S2：以质量百分比计，先将55％的含有磺化AEO3的混合物与25％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将7％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、7％的油患子精华素、3％的木质素磺酸盐和3％的水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
其中，第一次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；第二次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；制备过程中的温度40℃。
实施例13
本实施例所述的磺化AEO3为以任何方式制备的、并且经过纯化后的磺化AEO3。
以质量百分比计，先将磺化AEO3与30％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将10％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、5％的油患子精华素、4％的木质素磺酸盐和1％的水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
其中，第一次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；第二次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；制备过程中的温度40℃。
实施例14
本实施例所述的磺化AEO3为以任何方式制备的、并且经过纯化后的磺化AEO3。
以质量百分比计，先将55％的磺化AEO3与25％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将7％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、7％的油患子精华素、3％的木质素磺酸盐和3％的水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
其中，第一次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；第二次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；制备过程中的温度40℃。
实施例15
本实施例所述的磺化AEO3为以任何方式制备的、并且经过纯化后的磺化AEO3。
以质量百分比计，先将60％的磺化AEO3与20％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将5％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、10％的油患子精华素、1％的木质素磺酸盐和4％的水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
其中，第一次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；第二次混合过程中：搅拌速度为150r/min，搅拌时间为2h；制备过程中的温度40℃。
实施例16
本实施例所述的磺化AEO3为以任何方式制备的、并且经过纯化后的磺化AEO3。
以质量百分比计，先将55％的磺化AEO3与25％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将7％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、7％的油患子精华素、3％的木质素磺酸盐和3％的水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
其中，第一次混合过程中：搅拌速度为120r/min，搅拌时间为2.2h；第二次混合过程中：搅拌速度为120r/min，搅拌时间为2.2h；制备过程中的温度42℃。
实施例17
本实施例所述的磺化AEO3为以任何方式制备的、并且经过纯化后的磺化AEO3。
以质量百分比计，先将55％的磺化AEO3与25％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱加入反应釜中，进行第一次混合，然后将7％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、7％的油患子精华素、3％的木质素磺酸盐和3％的水依次加入反应釜中，进行第二次混合，即得泡沫排水剂。
其中，第一次混合过程中：搅拌速度为180r/min，搅拌时间为1.8h；第二次混合过程中：搅拌速度为180r/min，搅拌时间为1.8h；制备过程中的温度38℃。
实施例18
在实施例2的基础上，将55％的含有磺化AEO3的混合物替换成55％的水，其他条件不变。
实施例19
在实施例2的基础上，将25％的月桂酰胺丙基磷酸甜菜碱替换成25％的水，其他条件不变。
实施例20
在实施例2的基础上，将7％的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺替换成7％的水，其他条件不变。
实施例21
在实施例2的基础上，将7％的油患子精华素替换成7％的水，其他条件不变。
实施例22
在实施例2的基础上，将3％的木质素磺酸盐替换成3％的水，其他条件不变。
二、试验检测及数据分析。
(一)含有磺化AEO3的混合物的合成过程中的数据及条件优化。
1.通过实验选择最优数据及条件。
以下为实验中的变量
磺化试剂：发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸和氨基磺酸；
AEO3与磺化剂的用量关系：AEO3与磺化剂为任意质量比；
催化剂的种类：N-甲基吡咯烷酮、对甲苯磺酸、二甲基甲酰胺、脲素、次磷酸钠；
催化剂的用量：AEO3与催化剂为任意质量比；
反应温度：任意温度；
反应时间：任意时间；
将上述数据及条件进行若干组实验，最终得出最优条件，即最佳磺化试剂为氨基磺酸、最佳氨基磺酸用量为AEO3：HSO3NH2＝7:3；最佳催化剂为脲素；最佳催化剂用量为AEO3：脲素为1:0.07；最佳温度为120℃；最佳反应时间为2h。
2.以下为从上述优化实验过程中节选的对照表，即当其中一个变量变化，其他变量均为最优选择时，该变化的变量对合成实验或AEO3转化率产生的影响。
(1)磺化试剂
表1-1磺化试剂对比表
硫酸化试剂
优、缺点
发烟硫酸
生产过程中产生的废酸多，产品含盐量高，已很少采用
三氧化硫
反应快，转化率高，但出于有氯化氢产生，对设备腐蚀严重
氯磺酸
反应最快，产品质量好，但工艺控制复杂，投资较大
氨基磺酸
设备简单，投资少，无“三废”污染
综合考虑生产成本和环境保护等因素，从以上多种试剂对比，优选出氨基磺酸(HSO3NH2)作为磺化试剂。其反应方程式如下：
上述反应的机理是氨基磺酸先形成S03和NH3的络合物，再与活泼的羟基进行反应：
氨基磺酸分子中由于氨基的供电性，硫原子上正电性较低，亲电能力减弱，因此氨基磺酸是一种很缓和的磺化剂。
(2)催化剂种类和用量
①选择AEO3：HSO3NH2：催化剂＝7:3:0.49，在120℃条件下反应2h，考察添加不同催化剂时硫酸化反应的转化率。
表1-2催化剂种类对转化率的影响测试
催化剂名称
转化率(％)
不加催化剂
65.42
N-甲基吡咯烷酮
77.45
对甲苯磺酸
78.66
二甲基甲酰胺
86.14
脲素
90.72
次磷酸钠
76.28
通过表1-2可知，在上述催化剂中，选择二甲基甲酰胺、脲素作为催化剂时，AEO3转化率相对较高，效果较好，但考虑到脲素来源广、价格低。因此，优选脲素作为硫酸化反应的催化剂。
②选择AEO3：HSO3NH2＝7:3，在120℃条件下反应2h，考察脲素用量不同时硫酸化反应的转化率。
表1-3催化剂用量对转化率的影响测试
AEO<sub>3</sub>：脲素
转化率(％)
l:0.01
53.35
l:0.05
69.32
1:0.06
81.20
l:0.07
90.72
l:0.1
91.15
l:0.2
91.35
l:0.3
91.95
l:0.5
92.31
通过表1-3可知，而当AEO3：脲素＝1：0.06-0.1时，AEO3转化率相对较高，而当反应中使用过量的脲素，反应的转化率虽然有一定提高，但提高的幅度不明显，因此，AEO3与脲素最佳使用比例为1:0.07。
(3)氨基磺酸用量
合成过程中AEO3与氨基磺酸的摩尔比也是影响产品转化率的一个重要因素。选择AEO3：脲素＝l:0.07，在120℃条件下反应2h，考察AEO3与氨基磺酸不同比例时对磺化反应转化率的影响。
表1-4反应原料投料比对转化率的影响测试
AEO<sub>3</sub>：HSO<sub>3</sub>NH<sub>2</sub>
转化率(％)
7:2.0
78.27
7:2.5
83.32
7:3.0
90.72
7:3.5
90.75
7:4.0
91.20
7:4.5
91.79
7:5.0
88.09
通过表1-4可知，当AEO3：HSO3NH2＝7:2.5-3.5时，AEO3转化率相对较高，而当反应中使用过量的氨基磺酸，虽然可一定程度提高反应的转化率，但提高幅度不明显，所以AEO3与氨基磺酸投料的最佳比例为7:3。
(4)反应温度的确定
选择AEO3：HSO3NH2：脲素＝7:3:0.49、反应时间为2h，考察不同反应温度对产品转化率的影响。
表1-5反应温度对转化率的影响测试
反应温度(℃)
转化率(％)
l00
78.32
110
85.12
120
90.72
130
91.20
140
91.52
通过表1-5可知，当反应温度大于110℃时，AEO3的转化率大于80％；当反应温度大于120℃时，AEO3的转化率大于90％。但随着温度的继续升高，AEO3转化率没有明显提高。因此，在温度为110～130℃时，AEO3转化率相对较高，而最佳反应温度为120℃。
(5)反应时间的确定
选择AEO3：HSO3NH2：脲素＝7:3:0.49、反应温度为120℃，考察不同反应时间对硫酸化反应转化率的影响。
表1-6反应时间对转化率的影响测试
反应时间(h)
转化率(％)
0.5
66.89
1.0
71.45
1.5
82.65
2.0
90.72
3.0
91.56
4.0
88.45
5.0
82.87
通过表1-6可知，当反应时间为1.5～3h时，AEO3转化率相对较高且随着反应的进行转化率提高较快，当反应时间为2～3h时，转化率高达90％以上，随着反应的继续进行转化率无明显提高，且反应时间大于3h时，由于AEO3在高温下易分解并发生其他副反应，导致转化率下降。因此，最佳反应时间为2h。
(二)泡沫排水剂性能测试
1、发泡、携液性能测试
(1)测试指标：发泡性能、携液率
(2)测试方法
a.发泡能力和稳泡能力测试(采用罗氏泡沫仪法测定)
分别称取1.20g实施例1～22中制备的泡排剂以及常规泡排剂于1000mL烧杯中，加入矿化度水样稀释至400mL，得到泡排剂浓度为0.003g/mL的待测样液，将待测样液置于恒温水浴里加热至70±1℃备用。
恒温水浴预热罗氏泡沫仪并恒温在70±1℃，用200mL移液管移取50mL待测样液沿罗氏泡沫仪管壁放下冲洗管壁，待冲洗液流完后关闭罗氏泡沫仪下端阀门，然后移取待测样液50mL沿罗氏泡沫仪管壁放下，在底部形成液面，再用移液管移取200mL待测样液置于罗氏泡沫仪上端中心位置，对准液面垂直放下，待测样液放完后立即记下罗氏泡沫仪内泡沫上升的高度，即为该实验样品的发泡能力。记录5min后泡沫高度，即为该实验样品的稳泡能力。
b.携液能力测试
分别称取1.20g实施例1～22中制备的泡排剂以及常规泡排剂于1000mL烧杯中，加入矿化度水样稀释至400mL，得到泡排剂浓度为0.003g/mL的待测样液，置待测样液于恒温水浴里加热至70±1℃备用。
恒温水浴预热携液仪并恒温在70±1℃，打开充气泵，每分钟充入8L气体，将已预热好的待测样液(即为样液总体积)倒入恒温携液仪中，使溶液起泡，用集液器收集带出的液体，直到无泡沫带出为止，量取带出液体的体积(携液率＝带出液体体积/样液总体积×100％)，即为该实验样品的携液能力。
(3)测试结果
表2-1：泡排剂发泡能力、稳泡能力及携液率测试结果
通过表2-1可知，实施例1～17中制备的泡排剂(即为本发明所述的下古泡排剂)在高矿化度、低pH条件下发泡、携液性能力几乎不受影响，其中以实施例2和实施例14中制备的下古泡排剂的发泡、稳泡、携液能力为最佳；而常规泡排剂随着矿化水pH值降低而降低，尤其是pH值低于5以后，几乎失去发泡、携液能力；另外，通过实施例18～22制备的泡排剂可知，减少本发明中的任一成分配置的泡排剂随着矿化水pH值降低而降低，尤其是pH值低于5以后，几乎失去发泡、携液能力；通过实施例7～11和实施例13～17对比可知，用纯化的磺化AEO3为原料制备的下古泡排剂相对于用含有磺化AEO3的混合物为原料制备的下古泡排剂在发泡、稳泡、携液性能力方面效果更突出，但是二者总的能力相差不大，能体现出含有磺化AEO3的混合物的合成工艺的优越性。
2、二次起泡性能测试
分别称取1.20g实施例1～22中制备的泡排剂以及常规泡排剂于1000mL烧杯中，加入矿化度水样稀释至400mL，得到泡排剂浓度为0.003g/mL的待测样液，置待测样液于恒温水浴里加热至70±1℃备用。
恒温水浴预热罗氏泡沫仪并恒温在70±1℃，用200mL移液管移取50mL待测样液沿罗氏泡沫仪管壁放下冲洗管壁，待冲洗液流完后关闭罗氏泡沫仪下端阀门，然后移取待测样液50mL沿罗氏泡沫仪管壁放下，在底部形成液面，再用移液管移取200mL待测样液置于罗氏泡沫仪上端中心位置，对准液面垂直放下，待样液放完后立即记下罗氏泡沫仪内泡沫上升的高度，即为该实验样品的发泡能力。
将发泡能力测试后的液样全部收集，静置24小时后(禁止接触消泡剂)，按照发泡能力测试方法测定，即为该实验样品的二次起泡能力。
表2-2泡排剂二次起泡能力测试结果
由表2-2可知，常规泡排剂在高矿化度、低pH条件下，二次起泡能力低于50mm；而通过本发明制备的下古泡排剂二次起泡能力几乎不受影响，均高于150mm；而通过实施例18～22制备的泡排剂二次气泡能力与常规泡排剂二次气泡能力相当，均比较低；通过实施例7～11和实施例13～17对比可知，用含有磺化AEO3的混合物为原料制备的下古泡排剂相对于用含有磺化AEO3的混合物为原料制备的下古泡排剂在二次起泡能力方面作用相当，均具有极强的效果，体现出含有磺化AEO3的混合物的合成工艺的优越性。
3、在井下节流器演示装置中的携液能力测试
分别称取4.50g实施例1～22中制备的泡排剂以及常规泡排剂于5L储液桶中，加入250g/L矿化度水样稀释至1500mL，得到药剂浓度为0.003g/mL的待测样液(即为样液总体积)。开启计量泵，将配置好的样液全部抽于有节流器的直井演示仪中。开启空气压缩机，通入16L/min气体使溶液起泡，用集液器收集带出的液体，直到无泡沫带出为止，量取带出液体的体积(携液率＝带出液体体积/样液总体积×100％)，即为该实验样品的携液能力。
由于该演示装置模拟现场井筒状态设有口袋。因此在计算时，样液总体积以气源口以上液体的体积计，通过实际测试为1000mL。
表2-3：泡排剂在井下节流器演示装置中的携液能力测试结果
由表2-3可知，常规泡排剂在井下节流演示装置中带液状态不稳定、滑脱严重，携液率仅为39.0％；实施例18～22制备的泡排剂在井下节流演示装置中带液状态均不稳定、滑脱严重，携液率和常规泡排剂相当，而本发明中的下古泡排剂在井下节流演示装置中带液状态稳定，携液率高达81.3％；通过实施例7～11和实施例13～17对比可知，用纯化后的磺化AEO3为原料制备的下古泡排剂相对于用含有磺化AEO3的混合物为原料制备的下古泡排剂在携液能力方面略胜一些，但二者相差不大，且均具有极强的携液能力，体现出含有磺化AEO3的混合物的合成工艺的优越性。
4.下古泡排剂在大平X井的试验(试验效果如图2所示)。
统计2021年5月11日～17日生产数据，该井生产平均油压1.43MPa，套压5.69MPa，日均产气量1823m3/d，该井生产不稳定，不能自主带液，需要频繁采取降压带液，尤其是5月16～17日，该井产气量低于1000m3/d。该井井筒积液严重，处于水淹状态。
2021年5月18日，首次对该井加注下由实施例7制备的下古泡排剂，考虑到井筒积液严重，处于水淹状态，适当提高加注浓度，从井口油管加注下古泡排剂与水的混合液共105L(其中，下古泡排剂与水体积比为1:6)，站内配合降压带液，强排井筒积液，当天气井恢复正常生产，产气4103m3，产液0.54m3。
5月18日～20日，连续3天从井口油注下古泡排剂与水的混合液共105L(其中，下古泡排剂与水体积比为1:6)，通过实施第一阶段泡排后，气井生产明显改善，三天累计产气12743m3，累计产液2.05m3。
5月21日～6月15日，利用井口自动加注装置每天井口套注下古泡排剂与水的混合液共55L(其中，下古泡排剂与水的体积比为1:10)，气井生产平稳，日均产气3244m3，日均产液0.90m3。
表2-4试验效果对比表
通过表2-4可知，本发明制备的下古泡排剂的日均产气量以及日均产液量均远远大于常规泡排剂。因实施例7制备的下古泡排剂相较于其他下古泡排剂来说，并不是最优选择，在其能够发挥良好效果的同时，其他的下古泡排剂亦能发挥更好的效果。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
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