川渝地區(qū)氣井井底積液清除工藝技術(shù)研究

李小可 （西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，四川 成都610500）

熊穎 （中石油西南油氣田分公司天然氣研究院，四川 成都610253）

陳大鈞 （西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，四川 成都610500）

井底積液會(huì)降低井底壓力和氣井產(chǎn)量，嚴(yán)重時(shí)將氣井完全壓死，造成氣井停產(chǎn)，并且含水積液將加劇氣井的H2S腐蝕破壞。川渝地區(qū)積液氣井的井況尤其惡劣，許多氣井積液中含有大量的凝析油和礦化水，一些含H2S氣井的井底積液中還含有陽(yáng)離子緩蝕劑殘留物和腐蝕產(chǎn)物等，且低壓、低產(chǎn)氣井較多，這些情況都給清除井底積液帶來(lái)很大難度。井底積液的清除工藝很多［1］，但都受各種因素的限制。目前多采用放空提液的方法來(lái)清除井底積液，這種方法不僅影響氣井的生產(chǎn)，浪費(fèi)天然氣，而且放空點(diǎn)火時(shí)還存在環(huán)境和安全問(wèn)題。此外，放空提液無(wú)法清除井底污物，提液不完全，作業(yè)有效期短。因此只有采取一種成本低、效果好、適用范圍寬的積液清除工藝技術(shù)才能滿足該地區(qū)井底積液清除作業(yè)的需要。

1 研究思路

泡沫排液技術(shù)由于具有成本低、施工簡(jiǎn)便、適用范圍寬、對(duì)井底污物等有一定的清洗作用等特點(diǎn)，同時(shí)泡沫排液體系可由氣井環(huán)空注入，無(wú)需將氣井停產(chǎn)施工從而保證其連續(xù)生產(chǎn)，因此適合于川渝地區(qū)井底積液的清除。此外，針對(duì)川渝地區(qū)氣井的實(shí)際井況，泡沫排液的核心助劑——起泡劑需同時(shí)具備抗凝析油、抗礦化水及抗鹽性能。非離子表面活性劑不易受強(qiáng)電解質(zhì)無(wú)機(jī)鹽的影響，具有良好的抗礦化水能力，適合礦化水積液氣井的排液作業(yè)；但單組分的表面活性劑作起泡劑會(huì)受凝析油的消泡作用影響［2］。因此采用多組分復(fù)合表面活性劑作為起泡劑，利用它們之間的協(xié)同作用提高復(fù)配起泡劑的綜合能力。

2 試驗(yàn)部分

2．1 積液分析

五寶場(chǎng)地區(qū)氣井井底積液嚴(yán)重，凝析油體積分?jǐn)?shù)為40%～70%，積液礦化度高。例如：五寶淺4井積液礦化度為1839．3mg／L （Na2SO4型水）。五寶淺5井積液的礦化度為1902．8mg／L （Na2SO4型水）。2口井產(chǎn)出液中凝析油體積分?jǐn)?shù)均在50%以上，屬高含凝析油積液。

2．2 泡沫排液體系配方試驗(yàn)

2．2．1 起泡劑的初選

試驗(yàn)以起泡劑的攜液能力、起泡能力和泡沫穩(wěn)定性為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)常用的各種起泡劑進(jìn)行評(píng)選，初選出高效、高抗凝析油的起泡劑主劑。其中，起泡劑QPJ為實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的一種抗凝析油起泡劑。QPJ由烷基氧化胺與多種表面活性劑復(fù)配而成。烷基氧化胺在pH值大于7的堿性溶液中，主要呈非離子表面活性劑性質(zhì)，具有良好的抗鹽能力，且起泡能力強(qiáng)，與陰離子表面活性劑復(fù)配后具有較強(qiáng)的協(xié)同增效作用，能改善藥劑的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

試驗(yàn)結(jié)果表明：以產(chǎn)出水與凝析油混合物模擬井下積液時(shí)，雖QPJ的穩(wěn)定性略低于其他起泡劑，但其攜液能力明顯優(yōu)于其他起泡劑，尤其是在高凝析油含量條件下，QPJ表現(xiàn)出了優(yōu)良的抗凝析油攜液能力且起泡能力稍好。綜合考慮3種起泡劑在高凝析油含量條件下的攜液能力、起泡能力和泡沫穩(wěn)定性，最終將QPJ確定為川渝地區(qū)泡沫排液清除井底積液用的起泡劑主劑。

2．2．2 起泡劑的復(fù)配研究

影響起泡劑性能的因素很多，主要包括：積液的凝析油含量、礦化度、井底溫度、起泡劑性質(zhì)以及各種工作液或處理劑的殘留物 （特別是含H2S氣井井底的緩蝕劑殘留物和各種污物）等［3］。而氣井井底情況通常是不能或不易改變的，且凝析油含量在不同開(kāi)采時(shí)間段還有所變化，因此要改善起泡劑的性能，提高泡沫排液效率，只有對(duì)起泡劑進(jìn)行改性或復(fù)配，以提高起泡劑的攜液能力、起泡能力和泡沫穩(wěn)定性。

該研究采用不同的聚合物、高級(jí)醇、絡(luò)合劑、pH值調(diào)節(jié)劑等與QPJ進(jìn)行復(fù)配，以期開(kāi)發(fā)出效果好，抗溫、抗鹽、高抗凝析油，適合川渝地區(qū)氣井泡沫排液清除井底積液用的起泡劑體系。聚合物的加入可以增強(qiáng)表面吸附分子間的相互作用或液相黏度，降低液膜排液速率，增加泡沫膜的強(qiáng)度和彈性，從而提高泡沫的穩(wěn)定性。高級(jí)醇在一定條件下可以使部分表面活性劑以液晶相析出，液晶具有一定結(jié)構(gòu)和各向異性，可以提高泡沫的穩(wěn)定性。絡(luò)合劑可以絡(luò)合高價(jià)地層離子，防止高價(jià)地層離子對(duì)起泡劑性能的影響，提高其抗鹽性能。pH值對(duì)一些起泡劑的性能有重要影響，加入pH值調(diào)節(jié)劑TJJ來(lái)調(diào)節(jié)積液的pH值，從而改善起泡劑性能。表2為幾種主要復(fù)配體系在凝析油體積分?jǐn)?shù)為50%情況下的攜液能力對(duì)比。

表1 產(chǎn)出水與凝析油混合液為溶劑時(shí)的各項(xiàng)能力

表2 主要幾種復(fù)配體系的攜液能力

從表2可以看出起泡劑QPJ復(fù)配聚合物AP－P3或復(fù)配TJJ和胍膠后，其攜液能力有很大改善。由于加入聚合物AP－P3后形成的乳狀液的黏度高，摩阻較大，在實(shí)際井深條件下可能無(wú)法將井底積液排出。因此，綜合前面的試驗(yàn)結(jié)果，最終將適合川渝地區(qū)氣井井底積液泡沫排液施工的起泡劑配方確定第5號(hào)配方，為QPJ＋TJJ＋胍膠。通過(guò)進(jìn)一步試驗(yàn)最終將適合川渝地區(qū)泡沫排液清除井底積液用的起泡劑配方確定為：m（QPJ）∶m（TJJ）∶m（胍膠）＝2∶0．035∶0．03（質(zhì)量配比）。

2．2．3 綜合試驗(yàn)

為進(jìn)一步考察該配方體系是否適合川渝地區(qū)井底積液的清除作業(yè)，對(duì)該復(fù)配起泡劑的攜液能力、起泡能力、泡沫穩(wěn)定性、抗溫及抗鹽等綜合性能進(jìn)行了考察。同時(shí)對(duì)消泡劑進(jìn)行了篩選。試驗(yàn)結(jié)果如圖1和圖2所示。

圖1 不同凝析油含量下復(fù)配起泡劑的攜液能力、起泡能力及泡沫穩(wěn)定性 （70℃）

從圖1可以看出：復(fù)配起泡劑的攜液能力較好，能將凝析油體積分?jǐn)?shù)為70%的井底積液排出，即該復(fù)配體系適合70℃以下高含凝析油 （70%）積液的清除作業(yè)。復(fù)配起泡劑的起泡能力隨著凝析油含量的增大逐漸降低，而泡沫穩(wěn)定性先增強(qiáng)后逐漸減弱?？偟膩?lái)說(shuō)，該研究采用的復(fù)配起泡劑體系具有良好的攜液能力、起泡能力和泡沫穩(wěn)定性，高抗凝析油。

圖2 復(fù)配起泡劑的抗溫抗鹽性能

從圖2可以看出：升高溫度，復(fù)配起泡劑的起泡能力、泡沫穩(wěn)定性均下降。隨著溫度的升高，復(fù)配起泡劑的攜液能力先增大后減小，在70℃時(shí)達(dá)到最大，繼續(xù)升高溫度攜液能力逐漸下降，溫度的消泡作用大于降黏作用。鹽的加入使得復(fù)配起泡劑的起泡能力、泡沫穩(wěn)定性以及攜液能力均有所下降，但在考察的鹽濃度范圍內(nèi) （含鹽體積分?jǐn)?shù)為8%以下）其影響較小?？偟膩?lái)說(shuō)該復(fù)配起泡劑在90℃以下范圍內(nèi)表現(xiàn)出一定的抗溫能力，具有良好的抗鹽能力。

最后對(duì)目前國(guó)內(nèi)常用的多種消泡劑的消泡進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有機(jī)硅類消泡劑XP加量1%時(shí)能快速消除本文所采用復(fù)配起泡體系產(chǎn)生的泡沫，且價(jià)格便宜。

3 五寶場(chǎng)構(gòu)造現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3．1 現(xiàn)場(chǎng)泡沫排液施工藥劑及配液

按室內(nèi)試驗(yàn)研究所得泡沫排液配方，對(duì)五寶淺4井，淺5井進(jìn)行施工作業(yè)。

1）施工前1d內(nèi)配制超級(jí)胍膠 WC溶液。取3．0kg超級(jí)胍膠溶于600kg水中配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．5%的水溶液 （約0．6m3）。

2）取3．5kg的pH值調(diào)節(jié)劑TJJ配制成質(zhì)量濃度為40kg／m3的TJJ水溶液 （約0．0875m3）倒入超級(jí)胍膠WC溶液中，攪拌混合均勻得到混合液 （約0．6875m3）。

3）取0．2m3起泡劑QPJ加入混合液中，適當(dāng)攪拌混合均勻得到施工用起泡劑配方體系 （約0．8875m3）。

4）取0．1m3消泡劑XP在攪拌條件下加入0．4m3自來(lái)水中，配制成體積分?jǐn)?shù)20%的消泡劑溶液（約0．5m3）。

3．2 施工情況及結(jié)果

表3 措施井泡沫排液施工結(jié)果

五寶淺4井經(jīng)泡沫排液施工后，套壓降低，油壓升高，油套管壓差減小，表明油管內(nèi)的堵塞得以清除，使得油套管連通性改善；同時(shí)，排出了大量井底積液和污物，降低了液柱對(duì)井底的回壓，日產(chǎn)氣量提高了25%以上 （一周內(nèi)平均值）。施工20d后，氣井日產(chǎn)量仍維持在2．4×104m3左右，表明泡沫排液施工的有效期較長(zhǎng)，效果良好。

五寶淺5井經(jīng)泡沫排液施工后，套壓降低，油壓升高，油套管壓差減小，大量井底積液被排出，日產(chǎn)氣量提高了40%左右 （一周內(nèi)平均值）。施工20d后，氣井日產(chǎn)量仍維持在1．2×104m3左右，排液效果良好。

以上結(jié)果表明：所研究泡沫排液配方能夠使該類氣井日產(chǎn)氣量顯著提高且有效期較長(zhǎng)，平均有效期在3周以上，恢復(fù)氣井產(chǎn)能。同時(shí)能大大節(jié)約放空提液造成的天然氣浪費(fèi)，防止放空點(diǎn)火造成的環(huán)境污染及安全問(wèn)題。直至2011年6月，所研究泡沫排液體系已成功在川渝地區(qū)氣井應(yīng)用2年以上，效果明顯，為高含凝析油積液的清除作業(yè)提供了一條新思路。

4 結(jié) 論

1）QPJ的攜液能力明顯優(yōu)于其他起泡劑，尤其是在高含凝析油條件下。綜合考慮，最終將QPJ確定為川渝地區(qū)氣井泡沫排液清除井底積液用的起泡劑主劑；并通過(guò)對(duì)起泡劑QPJ的復(fù)配及性能研究，最終將適合川渝地區(qū)氣井泡沫排液施工的起泡劑體系確定為：2．0%QPJ＋0．035%pH值調(diào)節(jié)劑TJJ＋0．03%胍膠 （質(zhì)量配比）。該復(fù)配起泡劑體系抗溫、抗鹽能力較好，具有極強(qiáng)的抗凝析油能力，在不同凝析油含量條件下均具有良好的起泡能力、泡沫穩(wěn)定性和攜液能力。

2）有機(jī)硅消泡劑XP對(duì)研究出的復(fù)配起泡劑體系產(chǎn)生的泡沫具有良好的消泡作用，最終將適合川渝地區(qū)氣井泡沫排液施工的消泡劑確定為XP。

3）所研究的復(fù)配起泡劑配方體系具有良好的排液能力，抗凝析油能力好，可以用于川渝地區(qū)低壓、低產(chǎn)、高含凝析油惡劣排液井況的氣井。

［1］楊川東 ．四川氣田排水采氣工藝技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用效果 ［J］．鉆采工藝，1993，16（1）：6～19．

［2］彭年穗 ．含凝析油含硫氣水井泡沫排液研究 ［J］．鉆采工藝，1990，13（4）：40～44．

［3］彭年穗 ．氣井泡沫排液中的起泡劑 ［J］．油田化學(xué)，1989，6（1）：84～98．