庆深气田消泡工艺适应性研究与应用

【摘要】为了消除气田药剂泡沫，避免因天然气、水和泡沫的混合输送介质，造成分离效果差、三甘醇溶液大量流失等问题，开展气田消泡工艺适应性研究，通过对气田水泡沫形成机理、消泡时机、消泡剂类型及配伍性的研究和试验，消除含表面活性剂产出水对天然气处理工艺的影响。

【关键词】消泡剂 消泡工艺 试验

1 概况

泡沫排水采气工艺和缓蚀剂防腐已经成为常规的技术手段，当井底含表面活性剂的气田水进入集气站时，在管道中形成天然气、水和泡沫的混合输送介质，造成分离效果差、三甘醇溶液大量流失等问题。此外，当大量泡沫聚集在局部管道段时易造成泡沫堵塞，严重时造成集输事故。为了解决上述工艺措施带来的生产问题，在集气站增加了消泡工艺，在携水天然气到达分离器前将泡沫消除掉。

2 消泡剂研究及性能评价

2.1 消泡时机的确定

当含有表面活性剂的气田药剂注入井底后，在井底积液中产生大量的气泡，随着时间的延长和随气体举升，泡沫的体积会不断下降，井下压力越高，下降程度就越慢。庆深气田井深多在3000m以上，在加入药剂后约2.5h后，泡沫可达到地面，即开始加入消泡剂的时间。原则上，应该在气体进入分离器前完成消泡，才能不影响分离效果和下游的脱水效果。

以产出水为基液，参考SY/T 5761-1995规范，在0.05MPa的压力下，以290ml/min的速度从直径20mm的用60-80目玻璃砂烧结成的气体分布头中，向罗氏-米勒泡沫剂泡排剂水样中通氮气，分别在通气80s、160s和260s的时间点上喷入固定浓度的消泡剂，以泡沫降至50ml的时间作为消泡时间。

通过对实验发现，发泡早期和后期加入消泡剂的消泡时间很接近，在发泡中期加入所需要的消泡时间较长，这与泡沫的堆积密度和消泡剂的局部浓度有关。由于工况下泡沫在气井中需要保持稳定，以防止泡沫破裂造成液柱滑脱，影响泡排效果。因此，选用在发泡后期加入的模式。

2.2 消泡剂类型优选

消泡剂类型有聚醚类化合物、高碳醇、硅化合物、聚醚改性硅化合物等，本文以有机硅类消泡剂为例进行说明，参照GB/ T21885-2008标准测定不同类型消泡剂消泡效果，作为初选消泡剂。然后针对气田在用的甲醇防冻剂、水溶性缓蚀剂、三甘醇脱水剂，用于对已筛选的消泡剂进行二次筛选，最终确定适合气田生产现状的消泡剂类型F。

3 现场应用情况

3.1 消泡剂加注制度的确定

取15℃、25℃、35℃ 作为消泡剂使用温度，测定不同浓度消泡剂的消泡时间。用XS集气站的采出水加入A型泡排剂配制成0.15%浓度的溶液，参照GB/T21885-2008标准，采用震荡消泡法快速测定消泡时间。因为从加入消泡剂的雾化器到分离器之间的距离为8～20m，在流体到达分离器之前必须实现良好的消泡，以避免气体携带大量水进入后续的二级分离甚至后面的三甘醇吸收塔。考虑管道内气体的流速和下游设备安全平稳运行，要求消泡过程在3s内完成，为确保消泡效果，该井消泡剂加入浓度为2.5%，按1：40比例配制。

3.2 消泡效果分析方法

在试验过程中，需要密切关注加入泡排剂后站内各类设备的参数变化，要求分离器排液正常，三甘醇储罐液位无异常变化，定时取各节点水样进行分析，参照GB/T21885-2008标准，采用震荡消泡法快速测定F消泡剂的消泡率。

（1）取50ml采出水样加入到具塞量筒中，上下颠倒震荡30次，静置，读取泡沫高度h₀。

（2）取50ml采出水样加入到具塞量筒中，加浓度C1的消泡剂上下颠倒震荡30次，静置，读取泡沫高度h1。

（3）消泡率 e₁= 100%×（h₀-h₁）/ h₀

（4）取50ml采出水样加入到具塞量筒中，加浓度C2的消泡剂上下颠倒震荡30次，静置，读取泡沫高度h2。

（5）以消泡剂浓度C为横坐标，消泡率e 为纵坐标，画出消泡率与消泡剂浓度的关系曲线。

3.3 数据分析

（1）消泡剂加入浓度为2.5%，按1：40比例配制，恒定注入浓度和注入量，观察加入A固体泡排棒的水样变化，测定加药开井后不同时间消泡率变化情况：加药前，水样中无表面活性剂，无泡沫产生，消泡率为100%；加入A固体泡排棒开井60分钟后，消泡率略有下降，说明带有泡沫的产出液开始被天然气携带到地面管道；加入A固体泡排棒开井90分钟后，消泡率下降幅度相对较大，说明此时为泡沫涌入地面管道的高峰期；加入A固体泡排棒开井120分钟后，消泡率逐渐回升，泡排剂失效，完成一次泡排。

（2）把泡排剂加入后到第二次加入前的时间分成两段，即：加药后60～120分钟的泡沫高峰期和加药后120分钟到下次加药前的产出水稳定期，分别取同一时间产出水样，恒定消泡剂浓度，测定不同消泡剂加入量对消泡效果的影响：由于XS集气站消泡工艺雾化器到该井计量分离器入口之间距离较长，约20m，具备足够的消泡时间，现场试验过程中注入泵排量为0.04 m³/h即可达到消泡效果，小于室内试验计算值；加药后120分钟到下次加药前的产出水稳定期，大部分泡排剂随井底产出液排出，这段时间管道内残余泡沫稳定性较差，消泡剂注入排量可以适当降低。

（3）取加药后120分钟到下次加药前的产出水稳定期水样，保持注入量一定，改变消泡剂与清水勾兑的比例，测定不同比例下的消泡效果。加药后120分钟到下次加药前的产出水稳定期还可以通过降低药剂浓度来降低消泡剂使用量，适用于泡排试验结束时的消泡剂延长加注期。

4 结论

优选的A型有机硅型液体消泡剂适用于深层火山岩气田井站。消泡工艺的成功投入使用使泡沫排水采气工艺得以顺利实施，在实现单井日增产、连续生产的同时，避免了泡沫排水措施对地面工艺设备的影响，保障了泡排过程中地面设备的安全平稳运行。

参考文献

[1] 天然气标准汇编.中国标准出版社.2007

[2] 王开岳.天然气净化工艺.石油工业出版社，2005

[3] 苏建华，许可方，等.天然气矿场集输与处理.石油工业出版社，2004

作者简介

马吉龙，男，1983.04，现工作在采气分公司地质工艺研究所地面工程管理室，副主任。