一种碳化聚合物分子簇稳定泡沫体系及制备方法和应用

本发明属于油气田开发，具体涉及一种碳化聚合物分子簇稳定泡沫体系及制备方法和应用。

背景技术：

1、目前泡沫流体广泛应用于油气田开发过程中，在国内外已有近60年的历史。泡沫在驱油、含水气井的排水采气、冲砂洗井、钻井、调剖、堵水、酸化、水泥固井及压裂等油气田开发中的诸多方面取得了一定的效果。但随着大部分油田进入开发中后期，钻探深度的不断提高，深层高矿化度地层水将使得起泡剂的起泡体积显著降低，泡沫半衰期显著缩短。地层中的钠离子和钙离子会中和体系所带电荷，使泡沫液膜吸附电荷浓度减小，两侧斥力减弱，进而导致双电子层结构被破坏，液膜厚度变薄，排液速度加快，使泡沫稳定性大大降低，特别是阴离子表面活性剂，遇到无机盐离子会发生沉淀，地层的盐离子与发泡剂分子发生化学反应，生成不溶或难溶盐，使发泡剂分子结构遭到破坏，活性大幅度变差甚至失活，进而影响到泡沫体系的性能。

2、针对泡沫体系在高盐环境下的稳定性提高主要有两种方法，一是对起泡用表面活性剂进行筛选复配，利用不同表面活性剂的协同作用提高泡沫体系的耐盐性能，或者对现有的表面活性剂进行接枝改性，引入耐盐特征基团后再进行复配；另一种是通过加入稳泡剂实现对高盐下泡沫性能的改善，聚合物因其大分子长链或支链结构，溶于水后显著提高泡沫体系中液相黏度，从而降低液膜的排液速度使液膜内液体不易流失，同时降低了液膜渗透率使泡沫内气体不易扩散，常被用作稳泡剂。但无论是有机高聚物还是生物大分子的添加虽提升了溶液黏度，却也导致泡沫生成能力下降，且因粘度过高而不易注入地层。此外，高盐储层条件下聚合物易降解，稳泡作用大幅降低，且残留的聚合物可能对地层造成污染。另一种常用稳泡剂是固相颗粒，利用固相颗粒协助泡沫体系构筑刚性液膜结构，实现泡沫稳定性能的提升，进而提高泡沫体系的耐盐性能。专利cn201210223060公开了一种油气田用添加纳米颗粒的复合泡沫体系及其制备方法，该体系在25000mg/l矿化度下表现出一定的耐盐性能，但sio2颗粒的用量较大，限制了其应用范围，且常规纳米颗粒的粒径普遍在10nm以上，在储层孔喉表面的吸附滞留会一定程度伤害油气层。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种碳化聚合物分子簇稳定泡沫体系及其制备方法和应用，解决现有技术中泡沫体系存在的稳定性、耐盐性差的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明提供的技术方案是：

3、第一方面，本发明提供一种碳化聚合物分子簇，是由柠檬酸、牛磺酸和己胺分散于醇溶剂中进行水热反应制得。

4、第二方面，本发明提供一种碳化聚合物分子簇稳定泡沫体系，按质量份计，包括以下组分：碳化聚合物分子簇0.03～0.1份，两性表面活性剂0.5～0.8份，水50～100份。

5、第三方面，本发明提供一种碳化聚合物分子簇稳定泡沫体系的制备方法，包括以下步骤：s1，将碳化聚合物分子簇加入到水中，分散均匀得到碳化聚合物分子簇分散液；s2，向碳化聚合物分子簇分散液中加入两性表面活性剂，分散均匀得到复配泡沫体系溶液；s3，将复配泡沫体系溶液搅拌起泡，得到碳化聚合物分子簇稳定泡沫体系。

6、第四方面，本发明提供一种碳化聚合物分子簇稳定泡沫体系在油气田开发中作为起泡剂的应用。

7、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

8、本发明提供的泡沫体系，包括碳化聚合物分子簇，该分子簇具有优良的耐盐性能，并且原料来源环保，符合绿色化学的要求。该泡沫体系不仅提高了泡沫的稳定性，降低了地层损害的风险，而且通过优化原料的选择，有效增强了体系的环境友好性。

技术特征：

1.一种碳化聚合物分子簇，其特征在于，所述碳化聚合物分子簇是由柠檬酸、牛磺酸和己胺分散于醇溶剂中进行水热反应制得。

2.根据权利要求1所述的碳化聚合物分子簇，其特征在于，所述柠檬酸与牛磺酸的质量比为（0.1～10）:1；所述己胺的质量与柠檬酸和牛磺酸的总质量之比为（2～6）:1。

3.根据权利要求1所述的碳化聚合物分子簇，其特征在于，所述水热反应中，反应温度为140～180℃，反应时间为8～12小时。

4.一种碳化聚合物分子簇稳定泡沫体系，其特征在于，按质量份计，包括以下组分：如权利要求1-3任一项所述的碳化聚合物分子簇0.03～0.1份，两性表面活性剂0.5～0.8份，水50～100份。

5.根据权利要求4所述的碳化聚合物分子簇稳定泡沫体系，其特征在于，所述两性表面活性剂包括椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的碳化聚合物分子簇稳定泡沫体系，其特征在于，所述水为去离子或矿化度为10000～250000mg/l的矿化水。

7.如权利要求4所述的碳化聚合物分子簇稳定泡沫体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的碳化聚合物分子簇稳定泡沫体系的制备方法，其特征在于，步骤s1和步骤s2中，分散的方式均为常温超声分散，超声功率均为100～200w，超声时间均为5～10min。

9. 根据权利要求7所述的碳化聚合物分子簇稳定泡沫体系的制备方法，其特征在于，步骤s3中，搅拌起泡采用waring blender法进行搅拌，其中，搅拌转速为4000～8000rpm，搅拌时间为3分钟，气源包括空气、氮气、二氧化碳或天然气中的一种。

10.如权利要求4所述的碳化聚合物分子簇稳定泡沫体系在油气田开发中作为起泡剂的应用。

技术总结
本发明涉及一种碳化聚合物分子簇稳定泡沫体系及制备方法和应用，碳化聚合物分子簇是由柠檬酸、牛磺酸和己胺分散于醇溶剂中进行水热反应制得；碳化聚合物分子簇稳定泡沫体系，按质量份计，包括以下组分：碳化聚合物分子簇0.03～0.1份，两性表面活性剂0.5～0.8份，水50～100份。本发明提供的稳定泡沫体系，包括碳化聚合物分子簇，该分子簇具有优良的耐盐性能；该泡沫体系不仅提高了泡沫的稳定性，降低了地层损害的风险，而且通过优化原料的选择，有效增强了体系的环境友好性。

技术研发人员：王腾飞,王宗城,赵光,赖璐,白建设,李欣蓉,彭涵,陈欢,彭军奥
受保护的技术使用者：长江大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/6