東海氣田小直徑加藥管線泡沫排水發(fā)泡劑實驗研究

包建銀，王敉邦，蔣林宏，李浩哲

（中國石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院，北京　102249）

東海氣田小直徑加藥管線泡沫排水發(fā)泡劑實驗研究

包建銀，王敉邦，蔣林宏，李浩哲

（中國石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院，北京102249）

為研究現(xiàn)有發(fā)泡劑對東海氣田的適應(yīng)性，優(yōu)選發(fā)泡劑進(jìn)行管線泡沫排水，選取目前常用的陰離子、兩性離子、非離子型發(fā)泡劑，以藥劑在高溫、凝析油、礦化度水情況下的最大發(fā)泡體積和析水半衰期作為實驗指標(biāo)優(yōu)選發(fā)泡性能良好的發(fā)泡劑；結(jié)合東海氣田的地層溫度、地層水礦化度、凝析油含量確定了發(fā)泡劑的使用配比及參數(shù)。結(jié)果表明，非離子類型的發(fā)泡劑FP-08具有良好的熱穩(wěn)定性，在具一定礦化度的地層水和凝析油環(huán)境中均具有良好的發(fā)泡性能，能滿足東海氣田氣井小直徑管線注藥泡沫排液采氣工藝要求。根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，F(xiàn)P-08發(fā)泡劑的合理使用濃度為0.5％～1.0％，稀釋比例不低于1：1，發(fā)泡劑使用時凝析油含量應(yīng)不高于30％。

發(fā)泡劑；發(fā)泡性能實驗；使用配比；方案設(shè)計；東海氣田

小直徑加藥管線泡沫排水工藝在東海氣田積液氣井已經(jīng)廣泛運用［1，2］。國內(nèi)外學(xué)者做過很多的實驗研究［3-7］，但目前還沒有針對東海氣田液體發(fā)泡劑性能及適用性的實驗研究，也沒有明確的發(fā)泡劑適用類型和配比。根據(jù)東海氣田各井地層水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)，TWT區(qū)塊地層水礦化度為5 326 mg/L～16 985 mg/L，水型有NaHCO3、Na2SO4、CaCl2等，凝析油含量為5％～28％。PH區(qū)塊各井地層水礦化度為3 711 mg/L～8 488 mg/L，水型以NaHCO3為主，凝析油含量為5％～28％。本文根據(jù)東海氣田實測基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)計了優(yōu)選適合該區(qū)的液體發(fā)泡劑的實驗方案，并確定了發(fā)泡劑的類型和配比。

1　發(fā)泡劑優(yōu)選及發(fā)泡性能實驗

1.1發(fā)泡性能優(yōu)選實驗

實驗選取FP-01、FP-02、FP-03、FP-04、FP-05、FP-06、FP-07、FP-08共8種發(fā)泡劑［8］。采用攪拌法，以最大發(fā)泡體積Vmax和析水半衰期S為指標(biāo)進(jìn)行發(fā)泡性能實驗。其中Vmax指含一定發(fā)泡劑濃度的溶液在固定體積時完全發(fā)泡所產(chǎn)生泡沫的最大體積；S指完全發(fā)泡所產(chǎn)生的泡沫靜置后析出一半水溶液所需時間，主要表征所產(chǎn)生泡沫的穩(wěn)定性。將發(fā)泡劑分別用蒸餾水配制成0.5％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的溶液200 mL，室溫下機械攪拌（轉(zhuǎn)速為2 000 r/min）至溶液完全成泡，然后將泡沫轉(zhuǎn)移至量筒中室溫靜置，記錄Vmax及S（以析出100 mL水溶液計時），實驗結(jié)果（見表1）。

表1　發(fā)泡劑靜態(tài)發(fā)泡性能實驗結(jié)果表

由表1可見，除FP-05外，其他7種藥劑的Vmax均大于1 000 mL，說明FP-05的發(fā)泡能力比其他藥劑差；從析水半衰期S可以看出，7種藥劑均具有良好的泡沫穩(wěn)定性（析水周期大于300 s）。

1.2發(fā)泡劑熱穩(wěn)定性實驗

實驗溫度設(shè)定為120℃，將發(fā)泡劑FP-02至FP-08分別配制成2％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的溶液，置于老化罐中，在滾子爐中老化72 h后觀察溶液現(xiàn)象，實驗結(jié)果（見表2）。

表2　發(fā)泡劑熱穩(wěn)定性實驗結(jié)果表

由表2可見，老化后FP-02、FP-06、FP-08這3種發(fā)泡劑溶液清澈，無渾濁、無沉淀，發(fā)泡劑熱穩(wěn)定性良好。

1.3發(fā)泡劑在地層中的發(fā)泡性能

表面活性劑易與地層水中的金屬離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)失去其發(fā)泡性能，實驗取TWT-A1S井地層水（礦化度為12 927.2 mg/L）測定發(fā)泡劑FP-02、FP-06、FP-08在地層水中的發(fā)泡性能。

將FP-02、FP-06、FP-08用地層水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的200 mL溶液，攪拌3 min（轉(zhuǎn)速為2 000 r/min），完全成泡后轉(zhuǎn)移至量筒中，室溫下靜置，記錄最大發(fā)泡體積Vmax及析水半衰期S，實驗結(jié)果（見表3）。

表3　TWT-A1S井地層水中發(fā)泡性能實驗結(jié)果表

由表3可見，在具有一定礦化度的地層水中，F(xiàn)P-02的發(fā)泡性能較差，而對FP-06和FP-08幾乎沒有影響，表明其在地層水中性能穩(wěn)定。

由以上實驗可知：非離子類型的發(fā)泡劑FP-08具有良好的熱穩(wěn)定性，在地層水環(huán)境中均具有良好的發(fā)泡性能。

2　東海氣田發(fā)泡劑研究

2.1發(fā)泡劑對凝析油含量的適應(yīng)范圍

為研究FP-08對凝析油含量的適用范圍，配制6 份0.5％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的FP-08發(fā)泡劑溶液（注：FP-08是一種發(fā)泡劑，將其配制成為溶液后就變成了FP-08發(fā)泡劑溶液），其中凝析油含量分別為5％、10％、20％、30％、40％、50％，攪拌3 min（轉(zhuǎn)速為2 000 r/min），完全成泡后轉(zhuǎn)移至量筒中，室溫下靜置，記錄最大發(fā)泡體積Vmax及析水半衰期S，實驗結(jié)果（見圖1）。

圖1　FP-08在不同凝析油含量水溶液中的發(fā)泡性能圖

由圖1可知，當(dāng)凝析油含量達(dá)40％～50％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時，Vmax明顯降低，S明顯縮短，發(fā)泡性能受到一定影響。發(fā)泡劑FP-08在現(xiàn)場應(yīng)用時，井筒積液或氣井產(chǎn)液的凝析油質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不高于30％。當(dāng)產(chǎn)液（積液）凝析油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％～40％時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場工況適當(dāng)提高發(fā)泡劑濃度，不建議在產(chǎn)液（積液）凝析油質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于40％的氣井中使用該發(fā)泡劑。

2.2地層水適應(yīng)性評價

為驗證發(fā)泡劑FP-08對TWT和PH區(qū)塊地層水的適應(yīng)性，選取不同礦化度和水型的代表性地層水開展配伍性實驗。

將發(fā)泡劑FP-08用各井地層水配制成1.0％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的水溶液，在室溫及120℃時觀察是否有渾濁或沉淀產(chǎn)生，實驗結(jié)果（見表4）（TWT-A1S井地層水）。

由實驗結(jié)果可見，F(xiàn)P-08發(fā)泡劑與PH和TWT區(qū)塊各氣井地層水配伍性良好，無論是室溫還是加熱條件下發(fā)泡劑溶液均澄清，無渾濁或沉淀產(chǎn)生。

2.3井筒中熱穩(wěn)定性評價

發(fā)泡劑在地層（井筒）溫度下長時間放置會發(fā)生分解變性［6］，生產(chǎn)沉淀傷害地層甚至失去起泡性能。用TWT-A1S井地層水配制2％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）FP-08溶液200 mL，在130℃分別放置3 d和7 d，觀察溶液狀態(tài)并對發(fā)泡性能進(jìn)行實驗（見表5）。

表4　FP-08與不同水型及礦化度地層水配伍性表

表5　發(fā)泡性能實驗結(jié)果表

由實驗可知，F(xiàn)P-08發(fā)泡劑在井筒中熱穩(wěn)定性良好，130℃下7 d內(nèi)未分解變性，溶液澄清無沉淀，且保證了良好的起泡性能，可以滿足現(xiàn)場技術(shù)要求。

2.4發(fā)泡劑現(xiàn)場使用濃度確定

評價不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)發(fā)泡劑的發(fā)泡性能，對現(xiàn)場施工進(jìn)行指導(dǎo)。用地層水將FP-08發(fā)泡劑配制成不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)（0.1％、0.3％、0.5％、0.7％、1.0％、1.5％、2.0％）的水溶液，攪拌（轉(zhuǎn)速為2 000 r/min），完全成泡后轉(zhuǎn)移至量筒中，室溫下靜置，記錄最大發(fā)泡體積Vmax及析水半衰期S，實驗結(jié)果（見圖2）。

圖2　不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)FP-08的發(fā)泡性能評價實驗結(jié)果圖

由圖2可見，質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.5％的發(fā)泡劑溶液發(fā)泡性能穩(wěn)定?？紤]到發(fā)泡劑作為一種表面活性劑在遇油和水時會產(chǎn)生一定消耗，同時在管線、管柱上的吸附也會造成發(fā)泡劑損耗。綜合考慮，推薦現(xiàn)場使用發(fā)泡劑濃度為0.5％～1.0％。

2.5發(fā)泡劑配比確定

發(fā)泡劑為長鏈聚合物分子，其原液黏度較高，經(jīng)小直徑管線注入時摩阻較高，為了便于現(xiàn)場注入，需要對發(fā)泡劑原液進(jìn)行清水稀釋。為確定合理注入稀釋比例，分別測定不同稀釋比例的FP-08發(fā)泡劑在20℃～90℃內(nèi)的溶液黏度，結(jié)果（見圖3）。

圖3　不同稀釋比例下發(fā)泡劑FP-08的黏度-溫度曲線圖

實驗表明，發(fā)泡劑FP-08原液黏度較高，隨著稀釋比例提高，發(fā)泡劑溶液濃度降低，黏度明顯下降，建議現(xiàn)場使用時發(fā)泡劑原液的稀釋比例不小于1：1的體積比，并根據(jù)現(xiàn)場工況調(diào)整。

3　小結(jié)

（1）通過系列室內(nèi)實驗，優(yōu)選出一種發(fā)泡性能、熱穩(wěn)定性良好的非離子型發(fā)泡劑FP-08。并確定了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～1.0％的適用范圍。

（2）針對東海氣田地層水，凝析油含量做了FP-08的配伍性實驗，確定了滿足東海氣田氣井小直徑管線泡沫排液采氣工藝要求的發(fā)泡劑FP-08使用濃度和稀釋比例。

［1］楊川東.采氣工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2006.

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Experimental research of vesicant used in the east China sea gasfield

BAO Jianyin，WANG Mibang，JIANG Linhong，LI Haozhe
（College of Petroleum Engineering，China University of Petroleum（Beijing），Beijing 102249，China）

Small-diameter gas pipeline dosing foam drainage process is extensive used in east China sea gasfield.In order to study the adaptability of surfactant，the experiment selected anion，zwitterionic，non-ionic type of agents from the most commonly anionic surfactants in industrial as the subjects for the experiment.By detecting the performance of the maximum expansion volume（Vmax）and half-period of precipitation water（S）at elevated temperatures，condensate oil，salinity water condition we have selected the most compatible foaming vesicant.Combing with the formation temperature，formation water salinity，condensate oil of east China sea gasfield，this article search the most appropriate vesicant.According to the site conditions of east China sea gasfield in the final test，this article filters the best vesicant to meet the requirements of process，which gives a strong direction for the sit.

vesicant；performance test；use ratio；program design；east sea gasfield

TE377

A

1673-5285（2016）08-0039-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.08.010

2016-06-21

包建銀，男（1989-），碩士，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)開采理論與工程方面的研究工作，郵箱：BJY891117@163.com。