延113气田泡沫排水剂的选择与效果分析

2021-01-21张红梅

精细石油化工进展 2020年5期

张红梅

延安大学能源与环境学院，陕西延安 716000

延113气田投产至今，由于气井积液问题导致气井产量下降，选用投资少、见效快、工艺简单的泡沫排水法进行排水采气以提高产气量。影响泡沫排水采气法效果的主要因素有泡排剂的起泡性、携液能力、使用浓度以及消泡剂的消泡性、使用浓度等。笔者对这些影响因素进行了分析，为现场使用提供理论依据并指导后续优化的方向。

1 延113气田特征

延113气田位于鄂尔多斯盆地天然气富集区的南缘，在其北面自西向东有苏里格气田、靖边气田、长北气田、子洲气田以及延长石油集团的延气2和延128气田等。井区内为典型的黄土高原梁峁丘陵河谷区，海拔900～1 600 m。黄土覆盖数米至300 m，长期受自然力的侵蚀，形成复杂的陡坡、梁、峁、沟等特征的地形地貌。气田水质化验结果显示，地层水总体呈弱酸性，平均矿化度较高，变化范围较广，水型以氯化钙为主，不含硫化氢，凝析油含量高，波动范围大。初期产水是凝析水或因动力条件改变而产出的部分束缚水以及部分返排液。

2 实验部分

2.1 试剂及仪器

磺酸盐复合表面活性剂UT-6；多元醇复合表面活性剂UT-7；植物皂甙复合表面活性剂UT-11C；二甲基硅油乳液FG-7；水样 pH为6.11，密度为1.048 g/cm3，砖红色浑浊液体。

罗氏泡沫仪；移液管；恒温携液仪；玻璃转子流量计，60～600 L/h；温度计，精度 0.2 ℃；电子天平，精度 0.01 g；超级恒温水浴，控温精度±2 ℃；电磁式空气泵，最大排气量为50 L/min；玻璃棒；100 mL 和1000 mL玻璃烧杯；充气泵；10 mL医用注射器。

2.2 实验方法

2.2.1 发泡能力测试

称取0.40 g试验药剂置于1000 mL烧杯中，加入水样稀释至400 mL，置待测样液于恒温水浴里加热至70 ℃，得到0.1%泡排剂的待测样液，备用。用超级恒温水浴预热罗氏泡沫仪并恒温在70 ℃，用200 mL移液管移取50 mL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50 mL待测样液沿罗氏泡沫仪管壁放下，在底部形成液面，再用移液管移取200 mL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[1]。

2.2.2 携液能力测试

称取0.40 g试验药剂置于1000 mL烧杯中，加入延113气田1号站水样稀释至400 mL，置待测样液于恒温水浴里加热至70 ℃，得到0.1%泡排剂的待测样液，备用。用超级恒温水浴预热恒温携液仪并恒温在70 ℃，打开充气泵，以480 L/h的速率充入气体，将已预热好的待测样液倒入恒温携液仪中，使溶液起泡，用集液器收集带出的液体，至无泡沫带出为止，量取带出液体的体积，即可得出该实验样品的携液能力[2]。携液率=带出液体体积/样液总体积×100%。

2.2.3 消泡能力测试

称取100 g含试验药剂的起泡液置于100 mL 烧杯中(纯起泡剂用量为0.2%)，倒入 500 mL 量筒，将量筒置于恒温水浴里，恒温至30 ℃。插入石英砂气体分散头至量筒底部，用充气泵以300 L/h的速率充入气体，使溶液产生细密的泡沫，当细密泡沫到达量筒 500 mL 刻度线位置时停止充气，然后用注射器取2.0 mL FG-7稀释液均匀喷洒在量筒内泡沫上(纯消泡剂用量为0.1%)，开始计时，当泡沫破到液面后停止计时，此段时间为破泡时间[3]。待泡沫完全破灭后，插入抑泡气体分散头向样液中继续以300 L/h的速率通入气体，开始计时，5 min后观察500 mL 量筒内产生泡沫的体积(泡沫到达量筒刻度线位置)，即为抑泡能力。

3 结果与讨论

3.1 泡沫排水剂的选型

泡沫排水剂UT-6、UT-7和UT-11C 的用量为 0.1%时，在水样中的发泡能力和携液能力如图1和图2所示。

图1 泡排剂在水样中的发泡能力测试结果

图2 泡排剂在水样中的携液能力测试结果

3种泡沫排水剂在水样中均有一定的发泡和携液能力。相同浓度下，固体起泡剂 UT-6 和液体起泡剂 UT-7 在延113气田水样中的发泡和携液能力较好。因此选用UT-6和UT-7进行后续的研究。

3.2 泡沫排水剂的使用浓度

测试UT-6和UT-7在水样中不同浓度下的发泡能力和携液能力，结果见表1、图3和图4。

表1 水样中不同浓度下的携液率测试结果

图3 UT-6在水样中的发泡和携液能力

图4 UT-7在水样中的发泡和携液能力

当UT-6的用量为0.2%时，携液率为77.50%，在实验室中携液率达到75%时能满足生产需求，因此UT-6的最佳用量为井底积液的0.2%。当UT-7的用量为0.25%时携液率达78.75%，UT-7的最佳用量为井底积液的0.25%。

3.3 消泡剂的使用浓度

泡沫排水采气工艺中固体起泡剂使用UT-6，液体起泡剂使用UT -7，分别测试在含0.2%UT-6或0.2%UT-7的水样起泡液中，消泡剂FG-7在不同用量时的破泡时间和抑泡能力，结果见图5和图6。

图5 FG-7 在含UT-6的起泡液中的破泡及抑泡能力

图6 FG-7 在含UT-7的起泡液中的破泡及抑泡能力

在含0.2%UT-6的起泡液中，当消泡剂用量为0.3%时，破泡时间为27 s，5 min泡沫体积为238 mL。在含0.25%UT-7的起泡液中，当消泡剂用量为0.3%时，破泡时间为28 s，5 min泡沫体积为240 mL。实验室数据和现场应用数据对比分析结果显示，在实验室破泡能力测试破泡时间小于30 s，抑泡能力测试泡沫体积度小于250 mL时，满足现场破泡、抑泡效果。因此在含UT-6、UT-7的起泡液中使用FG-7，其用量均为排出积液的0.3%～0.4%。

4 现场应用

4.1 泡排剂用量

根据鄂尔多斯盆地苏里格气田和延长气田的施工经验[1-5]，结合延113气田前期泡排施工效果，泡排剂理论加注量与井筒液面的比值为0.5%，设计每次处理井筒油管和环空内液量3 m3，处理液柱高度500 m。泡排剂的原液加注量为15 L，原液按照20%浓度进行配比注入，配液为75 L，从环空注入。理论上泡排棒加注量为1根可携液0.5～0.6 m3，设计每次处理井筒油管内液量2 m3，处理液柱高度500 m，泡排棒的加注量为3根，关井4 h，从油管投棒加注。泡排剂和泡排棒加注频次根据泡排效果和消泡效果暂定为每7 d加注1次，每月加注4次。根据延113气田的井况，现场试验时可采用投药筒和泡排车加注工艺。

4.2 消泡剂用量

消泡剂的注入方式主要有两种：一是泵注入法，将配制好的消泡剂溶液由泵泵入分离器前的地面输气管线内，消除从井口返出的泡沫；二是在没有动力电源的地方采用平衡罐法，将已经配制好的消泡剂溶液倒入平衡罐，再通过压差作用将溶液压入输气管内。一般消泡剂的加注位置选在分离器前针形阀之间，这样能提高消泡能力，使气水通过分离器的分离效果更好。不同质量的消泡剂使用的浓度不同，但一般采用1∶(5～10)，即1 kg消泡剂加清水5～10 kg。

消泡剂注入量根据起泡剂的用量、气井产水量、井温等参数来确定，同时还要看经分离器后排污管流出的液体中有无泡沫或泡沫的量，一般可按起泡剂的用量和排污管流出泡沫的量而定。其用量一般为1∶(0.15～0.10)，即气井注入起泡剂0.15～0.10 kg用消泡剂为1 kg[6-7]，并根据分离器后的排污管线流出泡沫的量来适当调整消泡剂的注入量。