固体消泡剂在鄂尔多斯盆地靖边气田的试验与效果评价

张振文 任涛 牛斌 许飞 吕玉海

中国石油长庆油田公司第一采气厂

随着鄂尔多斯盆地靖边气田的持续开发，部分产水井由于产量低不能满足自主携液生产的要求，井底及井筒产生积液，导致气井无法正常生产[1－2]。泡沫排水采气的大面积推广及与其他助排工艺的联合作业，成为保障气田产水气井连续稳定生产的有效措施[3－4]。

目前，靖边气田泡排气井主要是采取集气站内连续泵注消泡剂工艺进行消泡[5－6]。该方式流程需要人员操作维护，消泡距离短影响下游设备正常运行，消泡剂加注参数无法随产泡沫水状况及时调整，且冬季受气温影响管线易冻堵[7－9]。因此，近年来，靖边气田通过分析现有消泡工艺优缺点，研制出一种固体消泡剂，并在多口气井开展现场试验。

1 固体消泡剂性能评价

针对靖边气田现用起泡剂（A1）及泡排棒（A2），筛选出B1型固体消泡剂进行适用性性能评价。

1.1 固体消泡剂破泡、抑泡能力

通过模拟实验分别测试固体消泡剂B1对A1、A2在不同泡排浓度、不同矿化度、不同出液量的破泡、抑泡能力测试，评价固体消泡剂对这两种起泡剂在不同情况下的破泡、抑泡性能[10－11]，结果如表1、2所示。

表1 固体消泡剂对A1、A2在不同泡排浓度、不同矿化度的破泡、抑泡能力测试表

固体消泡剂对A1、A2在不同泡排浓度、不同矿化度、不同出液量的情况下，都具有良好破泡、抑泡能力。破泡时间均小于30s，抑泡高度均小于300mL。

1.2 固体消泡剂加药周期室内测试

分别测试固体消泡剂在用量小于1.5m3／d、1.5～3m3／d和大于3.0m3／d的矿化度水连续湿润、气流连续冲刷下的溶化情况，确定固体消泡剂在不同用量液体湿润下的加药周期[12]（图1、表3）。

表2 固体消泡剂对A1、A2在不同泡排浓度、不同出水量的破泡、抑泡能力测试表

图1 消泡剂加入装置后的变化情况图

每天用不同体积的矿化度水冲刷固体消泡剂，消耗2根（60cm）药剂的时间较长。其中矿化度水用量小于1.5m3／d时，加药周期为15d左右；当矿化度水用量在1.5～3m3／d之间时，加药周期为12d左右；当矿化度水用量大于3.0m3／d时，加药周期为10d左右，每次加注2根药剂。

2 固体消泡载体

2.1 固体消泡剂安装位置

固体消泡载体应用于需要开展泡沫排水采气的低压弱喷产水气井，对所产生的泡沫进行消泡的工艺装置。装置安装在采气树到集气站之间的采气管线上，装置如图2所示。

在使用一段时间，待装置内的药剂消耗到一定程度，不需要拆卸装置，只需泄压后将装置上的药剂安装阀门打开，利用专用工具装入固体消泡剂即可。本装置的投入应用，可以改进传统液体消泡剂加注工艺，在操作和维护上十分方便、快捷。

表3 药剂在不同出水量的情况下消耗情况统计表

图2 固体消泡载体安装位置图

2.2 固体消泡工艺原理

高压天然气流、地层水等混合流体经装置入口端阀门，通过特制三通管道，经入口导流锥，然后进入入口螺旋叶轮，流体产生强烈离心力，并按螺旋运动轨迹前行。根据流体数理分析，流体接近管道中心区域处，与中部的固体消泡剂棒产生圆周切削力，使消泡棒均匀缓慢地进行溶解，溶解后的消泡液在通过装置出口端导正叶轮的反作用力，再次使消泡液与天然气、泡沫、地层水相互混溶，从而最大限度的提高消泡剂的扩散的能力，使消泡功效得到最大限度发挥。

3 现场试验效果评价

3.1 试验气井概况

G1井于2006年投产开井，开井生产后油套压分别为10.2、11.0MPa，2007年6月产气量出现波动，并呈下降趋势，日均产水2m3，2008年4月开始定期加注泡排棒生产，日均产气3.0×104m3，产水2m3，油、套压为9.8、10.0MPa。2009年2月开始加起泡剂连续助排生产，目前泡排制度：起泡剂20L，稀释比例1∶20，3d加注一次；消泡工艺为站内连续加注液体消泡剂（1∶20稀释比例）进行消泡。

3.2 试验方法

现场试验共分为3个阶段，其评价内容见表4。

3.3 固体消泡工艺消泡效果评价

3.3.1 固体消泡剂加注周期

根据气井产水量、气流速度、药剂剩余长度可以推算出固体消泡剂在不同产水量下的溶解速度（图3）。

G1井试验期间日产水量1.8～3.0m3，新加药剂在被液体湿润、气流冲刷时，开始时溶化较缓慢，但随着时间的延长，药剂的溶解速度越来越快，当药剂少于30cm时，就填补两根固体消泡剂，以满足生产需要。

表4 消泡剂抗冻性实验结果表

图3 固体消泡剂溶解速度图

从该井试验情况看，药剂溶解到只有30cm时的时间为12d，加药周期为10～14d，每次加注2根。

3.3.2 固体消泡剂消泡、抑泡能力

测试方法：消泡能力测试方法：集气站内用两只形状相似的瓶分别取放空中期、后期的等量水样，均匀摇晃10次，静置，观察。

抑泡能力测试方法：量取100mL水样倒入500 mL量筒内，然后通入0.3m3／h的气体20min后，观察抑泡体积。

现场测试结果：固体消泡剂对G1井水样具有良好破泡、抑泡能力。破泡时间小于30s，抑泡高度小于300mL（表5）。

表5 固、液体消泡剂消泡效果对比表

3.4 固体消泡工艺与液体消泡工艺对比

3.4.1 加注工艺对比

固、液体消泡剂加注工艺对比情况如表6所示。

3.4.2 加注成本对比

针对G1井试验期间液体消泡剂和固体消泡剂溶剂消耗情况对比，液体消泡剂日均加注成本为98元，固体消泡剂日均加注成本50元，仅为液体消泡剂的1／2。

表6 固、液体消泡剂加注工艺对比表

通过G1井进行固体消泡工艺试验，对比固、液两种消泡剂加注工艺和加注成本可以看出：固体消泡剂除具有较好的消泡效果外，固体消泡加注工艺比液体消泡工艺更为简便、快捷；更加节约劳动力和生产成本的投入。

4 结论与认识

1）通过现场试验，认识到固体消泡工艺能够满足靖边气田泡排气井消泡要求，装置运行稳定，能够满足产水量小于5m3／d气井的消泡需要。从试验效果来看，加装药剂周期可为10～14d，每次加注2根。

2）在固体消泡装置这个载体下，固体消泡剂对G1井水样具有良好破泡、抑泡能力。破泡时间小于30s，抑泡高度小于300mL。

3）对比固、液体两种消泡剂加注工艺可以看出：固体消泡装置是安装在采气树管组至集气站间采气管线上的地面装置，消泡距离长，相比液体消泡工艺更为简便、快捷。

4）对比固、液体两种消泡剂加注成本可以看出：固体消泡工艺的消泡成本只占液体消泡成本的一半。固体消泡装置运行过程中不消耗能源，且消泡剂只有在气井产液携带出泡沫的情况发生消耗，是一种低成本高效率的消泡工艺。

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