新型抗溫抗油泡排劑的室內研究

王明鳳，李揚，余書漫

（1.克拉瑪依新捷能源有限公司，新疆克拉瑪依　834000；2.中國石油克拉瑪依紅山油田有限責任公司，新疆克拉瑪依　834000）

新型抗溫抗油泡排劑的室內研究

王明鳳1，李揚2，余書漫2

（1.克拉瑪依新捷能源有限公司，新疆克拉瑪依834000；
2.中國石油克拉瑪依紅山油田有限責任公司，新疆克拉瑪依834000）

在有水氣藏開采的中后期，為排除井底積液，通常采用泡沫排水采氣工藝以提高氣井采收率，但是井筒積液中凝析油以及積液溫度等都會影響泡排劑的性能。針對這一問題，本文通過室內實驗，以長鏈氧化胺表面活性劑（起泡劑A）和合成兩性離子表面活性劑（起泡劑B）為主劑，并加入特種表面活性劑E穩(wěn)泡劑，羅氏-邁爾斯法，以泡沫高度為指標，研制出了一種抗溫抗油的泡排劑YS-1，并對與現(xiàn)場應用較多的泡排劑UT-11C進行對比實驗。實驗結果表明，泡排劑YS-1具有突出的抗溫抗油能力以及良好的抗鹽抗甲醇能力，并且現(xiàn)場地層水具有良好的配伍性能，可適用于高溫和高含油的氣井生產。

起泡劑；抗溫性；抗油性；復配；性能評價

在天然氣井開采過程中，由于邊水、底水的推進等會造成井筒內不斷積水，從而使產氣量不斷下降，甚至壓死氣井。在目前眾多的排水采氣工藝方法中，泡沫排水采氣技術由于具有諸多優(yōu)點，近年來在國內外采氣工業(yè)中得到了廣泛的應用。該技術是將一定量的泡排劑注入氣井中，井底積液與泡排劑接觸后，借助天然氣流的攪動，生成大量低密度含水泡沫，被氣流從井底攜帶到地面，從而達到排水、穩(wěn)產、增產和延長氣井自噴期的目的［1］。泡沫排水采氣的關鍵在于泡排劑的性能，即在一定的地層水礦化度、甲醇含量、凝析油含量及地層溫度下，要求泡排劑有盡可能好的起泡能力、適中的泡沫穩(wěn)定性。本文通過室內實驗研制出一種具有優(yōu)異的抗溫抗油能力和較好的抗鹽抗甲醇能力的泡排劑。

圖1　30 s時不同起泡劑在不同溫度下的泡沫高度　

1　實驗部分

1.1實驗器材

羅氏泡沫儀，天長市天滬分析儀器有限公司；電子天平精度0.01 g，上海維菱科學儀器；超級恒溫水浴，上海隆拓儀器設備有限公司；起泡劑A，起泡劑B，起泡劑C，起泡劑D，穩(wěn)泡劑E，穩(wěn)泡劑F，上海建鴻有限公司；氯化鈉，氯化鎂，氯化鈣，分析純，鄭州派尼化學試劑廠；凝析油，X油田；現(xiàn)場地層水，X油田Y氣井。1.2評價方法

圖2　8 min時不同起泡劑在不同溫度下的泡沫高度

實驗按照標準SY/T6465-2000《泡沫排水采氣用起泡劑評價方法》和GB/T7462-1994《發(fā)泡力的測定》對泡排劑的起泡能力進行評價，采用羅氏-邁爾斯法測定起泡劑的起泡性能。

采用1251羅氏泡沫儀進行實驗，待起泡液滴完后再記錄0 s、3 min、5 min、8 min時刻的泡沫高度，定性比較各起泡劑的泡沫高度。

1.3起泡劑的室內實驗研究

1.3.1主劑的選擇

（1）抗溫起泡劑的優(yōu)選，采取羅氏-邁爾斯法測試其起泡性和穩(wěn)泡性［2-6］，記錄不同溫度下30 s和8 min的泡沫高度，實驗結果（見圖1、圖2）。由實驗數(shù)據(jù)可知，隨著溫度逐漸升高，起泡劑A、B、C、D的最大泡沫高度整體上呈現(xiàn)增大的趨勢，當溫度高于70℃時，起泡劑D的最大泡沫高度減小，說明泡沫破裂速度極快，起泡劑D的抗溫性能較差；且當溫度升高時，起泡劑A、B、C、D的泡沫高度的下降速度逐漸升高。根據(jù)高溫條件下起泡劑的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性，篩選出起泡劑A、B和C，進行下一步的耐油篩選實驗。

表1　不同凝析油含量下的泡沫高度

（2）抗油起泡劑的優(yōu)選，本實驗測定不同凝析油含量下起泡劑A、B、C的起泡能力。將實驗溫度設置為20℃，實驗數(shù)據(jù)（見表1）。

根據(jù)表1中的實驗數(shù)據(jù)可知，在不同凝析油含量下，起泡劑A、B、C在30 s時的泡沫高度相差不大，說明它們的起泡能力相當，但在3 min、5 min時，起泡劑A和B的泡沫高度明顯優(yōu)于C，說明起泡劑A和B的穩(wěn)泡性較C強。綜合考慮起泡能力和穩(wěn)泡能力，最終篩選出A和B作為復配主劑的材料。

表2　主劑復配實驗數(shù)據(jù)

1.3.2主劑的復配在70℃條件下，A和B以不同比例配制起泡劑，測定不同時刻的泡沫高度，實驗結果（見表2）。

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知，其中A與B比例在7：3和6：4時起泡能力和穩(wěn)定性較好。將A、B按照這個比例配制作為主劑。

1.3.3穩(wěn)泡劑的選擇選擇這兩個比例分別與特種表面活性劑E、F穩(wěn)泡劑復配，穩(wěn)泡劑E、F的體積分數(shù)分別為0.03％、0.04％和0.05％的條件下，再次實驗確定最終復配方案。添加穩(wěn)泡劑后的實驗數(shù)據(jù)（見表3）。

表3　復配實驗數(shù)據(jù)

實驗數(shù)據(jù)表明，當起泡劑A、起泡劑B的質量比為7：3、穩(wěn)泡劑E濃度為0.04％時，起泡效果和穩(wěn)泡效果都優(yōu)于其他組合。

2　泡排劑性能評價

應用泡沫排水采氣技術時，需要考慮到泡排劑的抗溫能力、抗油能力、抗鹽能力及抗甲醇能力，同時，所采用的泡排劑必須具有優(yōu)良的地層水配伍性。因此，需要對YS-1各項性能進行評價。測試泡排劑YS-1在30 s，3 min，5 min，8 min泡沫高度，并與市場常用泡排劑UT-11C進行對比。

2.1抗溫性

溫度對泡沫的穩(wěn)定性具有較大的影響：一方面，氣泡中分子的運動隨著溫度的升高而加劇，導致氣體膨脹、液體蒸汽壓升高，最終導致液膜變薄，甚至破裂；另一方面，溫度的升高將導致泡排劑的表面黏度降低，泡沫穩(wěn)定性下降，對泡沫的起泡能力造成嚴重的影響。對泡排劑YS-1進行抗溫性能評價，記錄不同溫度下泡沫高度的變化。實驗結果（見表4）。

表4　不同溫度下不同時刻YS-1的泡沫高度

實驗數(shù)據(jù)表明，隨著溫度升高，泡沫30 s高度逐漸增大，但是泡沫衰變程度也越來越大，泡沫越來越不穩(wěn)定。說明溫度升高對泡沫的生成是有利的，但溫度升高對泡沫穩(wěn)定是不利的。同時，將泡排劑YS-1和UT-11C進行對比，在80℃條件下，泡排劑YS-1的起泡能力和穩(wěn)泡能力均優(yōu)于泡排劑UT-11C，說明泡排劑YS-1具有較強的抗溫性能。

表5　不同凝析油含量下不同時刻YS-1的泡沫高度

2.2抗油性

井底積液常含有一定量的凝析油，由于凝析油具有較強的消泡作用。因此，要求泡排劑具有一定的抗凝析油能力。在20℃條件不同凝析油濃度下，抗油性能評價實驗數(shù)據(jù)（見表5）。

實驗數(shù)據(jù)表明，隨著凝析油含量增加，泡排劑YS-1的起泡高度越來越低、泡沫穩(wěn)定性越來越差。在15％凝析油含量下，泡排劑YS-1的起泡能力和穩(wěn)泡能力遠優(yōu)于UT-11C，表明該泡排劑抗油能力較好。

2.3抗鹽性

泡排劑需要具有良好抗鹽性，尤其是陰離子表面活性劑抗電解質能力較差，陰離子表面活性劑常常會與Ca2+反應生成沉淀。實驗室以CaCl2、NaCl的質量比1：4配制不同礦化度的配液用水，進行抗鹽實驗，結果（見表6）。

表6　不同礦化度下不同時刻YS-1的泡沫高度

實驗數(shù)據(jù)表明，隨著礦化度增加起泡高度逐漸降低；相同礦化度下，泡沫高度變化越來越平緩。在同一礦化度下，泡排劑YS-1的起泡能力和穩(wěn)泡能力均優(yōu)于泡排劑UT-11C，表明研制的泡排劑具有較好的抗鹽能力。

2.4抗醇性

向氣井中注入甲醇，不僅可以防凍，還可以防止井內管柱和集輸流程的水合物堵塞，但是甲醇的加入會對泡排劑的起泡效果造成嚴重影響。本實驗采用甲醇來進行抗醇性能評價，測定不同濃度甲醇下泡沫高度。實驗結果（見表7）。

表7　不同甲醇含量下不同時刻YS-1的泡沫高度

實驗數(shù)據(jù)表明，甲醇含量較低時，甲醇對泡排劑的性能影響不大；當甲醇含量較大時，泡排劑性能受到很大影響。在甲醇含量為20％時，泡排劑YS-1的起泡能力和穩(wěn)泡能力均優(yōu)于泡排劑UT-11C，說明泡排劑YS-1的抗醇性較好。

2.5與地層水配伍性

用自來水、不同礦化度的配液用水、現(xiàn)場地層水分別配制0.1％、0.5％、1.0％的泡排劑溶液，30℃溫度下靜置24 h，泡排劑溶液無沉淀產生，均一透明，說明泡排劑與配水、地層水具有優(yōu)良的配伍性。

2.6現(xiàn)場地層水實驗

取自X油田Y凝析氣井的現(xiàn)場地層水，井底溫度為70℃，經鑒定，地層水中凝析油含量為20％，礦化度為14.7×104mg/L。用此地層進行試驗，并與UT-11C形成對比。實驗溫度為70℃，結果（見表8）。

表8　現(xiàn)場地層水實驗

實驗數(shù)據(jù)表明，YS-1試用在現(xiàn)場地層水中的泡沫高度明顯優(yōu)于UT-11C，說明YS-1在溫度、凝析油、礦化度等綜合因素的影響下仍具有較強的適用性。

3　結論

（1）通過主劑的篩選、起泡劑的復配，確定以陰離子表面活性劑A和兩性表面活性劑B為主劑，添加特種表面活性劑E研制出的抗溫抗油泡排劑YS-1，其配方為起泡劑A、起泡劑B的質量比為7：3、穩(wěn)泡劑E濃度為0.04％。

（2）該泡排劑具有突出的抗溫能力、抗油能力和良好的抗鹽能力、抗醇能力，并且與自來水、配水、地層水都具有優(yōu)良的配伍性。

［1］金光明，于建良.泡沫驅油現(xiàn)狀與展望［J］.科技信息，2008，（30）：52-53.

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TE377

A

1673-5285（2016）08-0122-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.08.027

2016-06-01