固體消泡劑在鄂爾多斯盆地靖邊氣田的試驗與效果評價

張振文 任濤 牛斌 許飛 呂玉海

中國石油長慶油田公司第一采氣廠

隨著鄂爾多斯盆地靖邊氣田的持續(xù)開發(fā)，部分產(chǎn)水井由于產(chǎn)量低不能滿足自主攜液生產(chǎn)的要求，井底及井筒產(chǎn)生積液，導致氣井無法正常生產(chǎn)[1－2]。泡沫排水采氣的大面積推廣及與其他助排工藝的聯(lián)合作業(yè)，成為保障氣田產(chǎn)水氣井連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的有效措施[3－4]。

目前，靖邊氣田泡排氣井主要是采取集氣站內(nèi)連續(xù)泵注消泡劑工藝進行消泡[5－6]。該方式流程需要人員操作維護，消泡距離短影響下游設備正常運行，消泡劑加注參數(shù)無法隨產(chǎn)泡沫水狀況及時調(diào)整，且冬季受氣溫影響管線易凍堵[7－9]。因此，近年來，靖邊氣田通過分析現(xiàn)有消泡工藝優(yōu)缺點，研制出一種固體消泡劑，并在多口氣井開展現(xiàn)場試驗。

1 固體消泡劑性能評價

針對靖邊氣田現(xiàn)用起泡劑（A1）及泡排棒（A2），篩選出B1型固體消泡劑進行適用性性能評價。

1.1 固體消泡劑破泡、抑泡能力

通過模擬實驗分別測試固體消泡劑B1對A1、A2在不同泡排濃度、不同礦化度、不同出液量的破泡、抑泡能力測試，評價固體消泡劑對這兩種起泡劑在不同情況下的破泡、抑泡性能[10－11]，結(jié)果如表1、2所示。

表1 固體消泡劑對A1、A2在不同泡排濃度、不同礦化度的破泡、抑泡能力測試表

固體消泡劑對A1、A2在不同泡排濃度、不同礦化度、不同出液量的情況下，都具有良好破泡、抑泡能力。破泡時間均小于30s，抑泡高度均小于300mL。

1.2 固體消泡劑加藥周期室內(nèi)測試

分別測試固體消泡劑在用量小于1.5m3／d、1.5～3m3／d和大于3.0m3／d的礦化度水連續(xù)濕潤、氣流連續(xù)沖刷下的溶化情況，確定固體消泡劑在不同用量液體濕潤下的加藥周期[12]（圖1、表3）。

表2 固體消泡劑對A1、A2在不同泡排濃度、不同出水量的破泡、抑泡能力測試表

圖1 消泡劑加入裝置后的變化情況圖

每天用不同體積的礦化度水沖刷固體消泡劑，消耗2根（60cm）藥劑的時間較長。其中礦化度水用量小于1.5m3／d時，加藥周期為15d左右；當?shù)V化度水用量在1.5～3m3／d之間時，加藥周期為12d左右；當?shù)V化度水用量大于3.0m3／d時，加藥周期為10d左右，每次加注2根藥劑。

2 固體消泡載體

2.1 固體消泡劑安裝位置

固體消泡載體應用于需要開展泡沫排水采氣的低壓弱噴產(chǎn)水氣井，對所產(chǎn)生的泡沫進行消泡的工藝裝置。裝置安裝在采氣樹到集氣站之間的采氣管線上，裝置如圖2所示。

在使用一段時間，待裝置內(nèi)的藥劑消耗到一定程度，不需要拆卸裝置，只需泄壓后將裝置上的藥劑安裝閥門打開，利用專用工具裝入固體消泡劑即可。本裝置的投入應用，可以改進傳統(tǒng)液體消泡劑加注工藝，在操作和維護上十分方便、快捷。

表3 藥劑在不同出水量的情況下消耗情況統(tǒng)計表

圖2 固體消泡載體安裝位置圖

2.2 固體消泡工藝原理

高壓天然氣流、地層水等混合流體經(jīng)裝置入口端閥門，通過特制三通管道，經(jīng)入口導流錐，然后進入入口螺旋葉輪，流體產(chǎn)生強烈離心力，并按螺旋運動軌跡前行。根據(jù)流體數(shù)理分析，流體接近管道中心區(qū)域處，與中部的固體消泡劑棒產(chǎn)生圓周切削力，使消泡棒均勻緩慢地進行溶解，溶解后的消泡液在通過裝置出口端導正葉輪的反作用力，再次使消泡液與天然氣、泡沫、地層水相互混溶，從而最大限度的提高消泡劑的擴散的能力，使消泡功效得到最大限度發(fā)揮。

3 現(xiàn)場試驗效果評價

3.1 試驗氣井概況

G1井于2006年投產(chǎn)開井，開井生產(chǎn)后油套壓分別為10.2、11.0MPa，2007年6月產(chǎn)氣量出現(xiàn)波動，并呈下降趨勢，日均產(chǎn)水2m3，2008年4月開始定期加注泡排棒生產(chǎn)，日均產(chǎn)氣3.0×104m3，產(chǎn)水2m3，油、套壓為9.8、10.0MPa。2009年2月開始加起泡劑連續(xù)助排生產(chǎn)，目前泡排制度：起泡劑20L，稀釋比例1∶20，3d加注一次；消泡工藝為站內(nèi)連續(xù)加注液體消泡劑（1∶20稀釋比例）進行消泡。

3.2 試驗方法

現(xiàn)場試驗共分為3個階段，其評價內(nèi)容見表4。

3.3 固體消泡工藝消泡效果評價

3.3.1 固體消泡劑加注周期

根據(jù)氣井產(chǎn)水量、氣流速度、藥劑剩余長度可以推算出固體消泡劑在不同產(chǎn)水量下的溶解速度（圖3）。

G1井試驗期間日產(chǎn)水量1.8～3.0m3，新加藥劑在被液體濕潤、氣流沖刷時，開始時溶化較緩慢，但隨著時間的延長，藥劑的溶解速度越來越快，當藥劑少于30cm時，就填補兩根固體消泡劑，以滿足生產(chǎn)需要。

表4 消泡劑抗凍性實驗結(jié)果表

圖3 固體消泡劑溶解速度圖

從該井試驗情況看，藥劑溶解到只有30cm時的時間為12d，加藥周期為10～14d，每次加注2根。

3.3.2 固體消泡劑消泡、抑泡能力

測試方法：消泡能力測試方法：集氣站內(nèi)用兩只形狀相似的瓶分別取放空中期、后期的等量水樣，均勻搖晃10次，靜置，觀察。

抑泡能力測試方法：量取100mL水樣倒入500 mL量筒內(nèi)，然后通入0.3m3／h的氣體20min后，觀察抑泡體積。

現(xiàn)場測試結(jié)果：固體消泡劑對G1井水樣具有良好破泡、抑泡能力。破泡時間小于30s，抑泡高度小于300mL（表5）。

表5 固、液體消泡劑消泡效果對比表

3.4 固體消泡工藝與液體消泡工藝對比

3.4.1 加注工藝對比

固、液體消泡劑加注工藝對比情況如表6所示。

3.4.2 加注成本對比

針對G1井試驗期間液體消泡劑和固體消泡劑溶劑消耗情況對比，液體消泡劑日均加注成本為98元，固體消泡劑日均加注成本50元，僅為液體消泡劑的1／2。

表6 固、液體消泡劑加注工藝對比表

通過G1井進行固體消泡工藝試驗，對比固、液兩種消泡劑加注工藝和加注成本可以看出：固體消泡劑除具有較好的消泡效果外，固體消泡加注工藝比液體消泡工藝更為簡便、快捷；更加節(jié)約勞動力和生產(chǎn)成本的投入。

4 結(jié)論與認識

1）通過現(xiàn)場試驗，認識到固體消泡工藝能夠滿足靖邊氣田泡排氣井消泡要求，裝置運行穩(wěn)定，能夠滿足產(chǎn)水量小于5m3／d氣井的消泡需要。從試驗效果來看，加裝藥劑周期可為10～14d，每次加注2根。

2）在固體消泡裝置這個載體下，固體消泡劑對G1井水樣具有良好破泡、抑泡能力。破泡時間小于30s，抑泡高度小于300mL。

3）對比固、液體兩種消泡劑加注工藝可以看出：固體消泡裝置是安裝在采氣樹管組至集氣站間采氣管線上的地面裝置，消泡距離長，相比液體消泡工藝更為簡便、快捷。

4）對比固、液體兩種消泡劑加注成本可以看出：固體消泡工藝的消泡成本只占液體消泡成本的一半。固體消泡裝置運行過程中不消耗能源，且消泡劑只有在氣井產(chǎn)液攜帶出泡沫的情況發(fā)生消耗，是一種低成本高效率的消泡工藝。

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