適應(yīng)中國(guó)主要?dú)馓锏募{米粒子泡排劑系列

熊春明，曹光強(qiáng)，張建軍，李楠，徐文龍，武俊文，李雋，張娜

（1.中國(guó)石油集團(tuán)采油采氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；2.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司油氣工藝研究院，西安 710018）

0 引言

截至2018年底，中國(guó)已投入開發(fā)的氣田中80%以上為有水氣藏，其天然氣儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的 75%，是天然氣穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)的基石。這類氣藏的出水井?dāng)?shù)隨開發(fā)時(shí)間的延續(xù)迅速增加，一方面，地層水進(jìn)入井筒形成氣、水兩相流動(dòng)，加劇能量損失，使氣井自噴能力減弱，產(chǎn)量大幅度降低，據(jù)對(duì)中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司（中國(guó)石油）8個(gè)典型氣田氣井出水前后產(chǎn)氣量的統(tǒng)計(jì)，出水后氣井產(chǎn)量下降了 20%～85%，甚至水淹停產(chǎn)[1-3]；另一方面，由于侵入水對(duì)氣層的分隔與阻擋，造成大量?jī)?chǔ)量無(wú)法有效采出，降低氣藏采收率。國(guó)內(nèi)外數(shù)十年的開發(fā)實(shí)踐表明，排水采氣技術(shù)是保障出水氣田穩(wěn)產(chǎn)和提高采收率的主要工藝技術(shù)，其中，泡沫排水采氣因其操作簡(jiǎn)單、見效快、成本低，是應(yīng)用最廣泛的排水采氣工藝技術(shù)[4-5]。中國(guó)石油年泡沫排水采氣井?dāng)?shù)約占總排水采氣措施井的 70%，作業(yè)量超過9×104井次，在老氣田穩(wěn)產(chǎn)方面發(fā)揮了重要作用。

目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)形成了幾十種泡排劑，多為幾種表面活性劑的組合，并輔以穩(wěn)定泡沫的添加劑組分[6]。常用的泡排劑表面活性劑種類包括兩性表面活性劑[7-11]、聚合物類表面活性劑[12-13]、陰離子表面活性劑[14-15]、季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑[16]等。近年來(lái)，隨著中國(guó)老氣田開發(fā)程度的不斷加深，以及高溫、高礦化度地層水、高含酸性氣體、高含凝析油等復(fù)雜類型氣藏的增加，作為泡沫排水采氣技術(shù)核心的泡排劑面臨性能適應(yīng)性差、成本高的問題，嚴(yán)重影響了該技術(shù)應(yīng)用的效率和效益。同時(shí)，國(guó)內(nèi)產(chǎn)水氣田類型復(fù)雜多樣，影響泡排劑性能的主控因素不同，現(xiàn)有泡排劑不能滿足各類氣田高效低成本排水采氣的需要，因此，開展適應(yīng)中國(guó)主要?dú)馓锏募{米粒子泡排劑系列的研發(fā)與規(guī)模應(yīng)用，對(duì)中國(guó)產(chǎn)水氣田穩(wěn)產(chǎn)及提高采收率、氣田開采降本增效均具有重要意義。

為解決上述問題，作者研究團(tuán)隊(duì)制定了以Gemini雙子表面活性劑作為主劑提升起泡性和穩(wěn)泡性、接枝修飾后的納米粒子作為穩(wěn)泡劑進(jìn)一步提升生成泡沫的穩(wěn)定性、優(yōu)選特征助劑適應(yīng)不同類型氣藏的“三位一體”研發(fā)思路。Gemini雙子表面活性劑具有特殊的分子結(jié)構(gòu)，可有效增強(qiáng)分子間的內(nèi)聚力和生成泡沫液膜的黏彈性[17-18]；接枝修飾的納米粒子穩(wěn)泡劑在生成泡沫的過程中分散吸附在液膜上形成致密膜，阻止氣泡間的聚并與歧化[19]；優(yōu)選可以適應(yīng)不同類型氣田的特征助劑，利用不同特征助劑之間以及與主劑、穩(wěn)泡劑之間的協(xié)同作用，研發(fā)出適應(yīng)中國(guó)主要?dú)馓锏募{米粒子泡排劑系列。通過與國(guó)內(nèi)常用泡排劑進(jìn)行性能和成本的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用對(duì)比，考察其性能的優(yōu)越性和礦場(chǎng)適應(yīng)性。

1 泡排劑基礎(chǔ)體系研制

1.1 性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方法

在研發(fā)泡排劑過程中，需要對(duì)其生成泡沫的性能進(jìn)行系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。目前用于表征泡沫性質(zhì)的方法較多，較常用的有振蕩法[20]、攪拌法[21]、羅氏泡沫法（Ross-Miles法）[22]等。其中，羅氏泡沫法是目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推薦的泡排劑評(píng)價(jià)方法[23]，但該方法在評(píng)價(jià)過程中不能加載壓力，溫度最高達(dá)到90 ℃，與天然氣氣井實(shí)際的生產(chǎn)情況相差較大，難以真實(shí)反映井筒條件下泡排劑的關(guān)鍵性能參數(shù)，在礦場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用中也經(jīng)常出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)結(jié)論與現(xiàn)場(chǎng)效果不一致的情況。因此，在本次泡排劑研發(fā)中采用作者團(tuán)隊(duì)前期研制的泡排劑高溫高壓實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)設(shè)備[24]進(jìn)行性能測(cè)試與評(píng)價(jià)（見圖1），評(píng)價(jià)溫度和壓力達(dá)200 ℃和25 MPa，可在真實(shí)井筒條件下為泡排劑合成和評(píng)價(jià)提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

圖1 泡排劑高溫高壓實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)設(shè)備示意圖（據(jù)文獻(xiàn)[24]修改）

1.2 基礎(chǔ)體系研制

1.2.1 Gemini雙子表面活性劑合成與測(cè)試

通過連接基將2個(gè)或2個(gè)以上的單體表面活性劑分子在親水基或接近親水基處連接在一起形成Gemini雙子表面活性劑，其特殊的梳狀結(jié)構(gòu)有利于構(gòu)筑分子致密排列的吸附膜[17]，其雙尾鏈可有效增強(qiáng)吸附分子間的內(nèi)聚力，大幅提高吸附膜的黏彈性和生成泡沫的穩(wěn)定性，因而主劑采用Gemini雙子表面活性劑可有效增強(qiáng)泡排劑的基礎(chǔ)性能。通過改變連接基長(zhǎng)度、在連接基上連接羥基、增加尾鏈長(zhǎng)度等方式合成了一種Gemini雙子表面活性劑[25-26]，并進(jìn)行性能測(cè)試與評(píng)價(jià)。測(cè)試實(shí)驗(yàn)過程中溫度、地層水礦化度、H2S含量分別設(shè)置為160 ℃、250 000 mg/L和100 mg/L，以涵蓋國(guó)內(nèi)大部分氣田的地層和井筒流體性質(zhì)條件；同時(shí)，由于進(jìn)入開發(fā)中后期，需要開展排水采氣的大部分氣田井底壓力基本都降到 15 MPa以下，且當(dāng)壓力超過 8 MPa后對(duì)泡排劑性能的影響已不再明顯[24]，所以將實(shí)驗(yàn)壓力設(shè)置為15 MPa，對(duì)于井底壓力高于15 MPa的氣井無(wú)需再進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)壓力。測(cè)試結(jié)果如圖2和圖3所示，其中起泡性、穩(wěn)泡性和攜液性分別由初始起泡體積、泡沫半衰期、攜液速率3個(gè)參數(shù)進(jìn)行表征。

圖2 初始起泡體積和半衰期與起泡劑體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系

圖3 攜液速率與起泡劑體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系

從測(cè)試結(jié)果曲線上可以看出，Gemini雙子表面活性劑隨著濃度的變化，起泡性、穩(wěn)泡性以及攜液性均呈先增強(qiáng)后下降的趨勢(shì)，在起泡劑體積分?jǐn)?shù)為 0.3%（即臨界膠束濃度）時(shí)達(dá)到最大，因此確定主劑的最佳體積分?jǐn)?shù)為0.3%。為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有一致性和可對(duì)比性，后續(xù)所有實(shí)驗(yàn)均在此濃度下進(jìn)行。

1.2.2 納米粒子穩(wěn)泡劑及制備方法

泡沫體系是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系[27]，泡沫在井底生成后隨氣流返出到井口需要幾到幾十分鐘的時(shí)間，如果生成的泡沫不夠穩(wěn)定，在中途破碎，所攜帶的液體又會(huì)落入井底形成積液，達(dá)不到排水采氣的效果。因此，尋求高性能穩(wěn)泡劑對(duì)研發(fā)高性能泡排劑十分關(guān)鍵。經(jīng)過接枝修飾的納米粒子在提升泡沫體系穩(wěn)定性方面具有顯著效果[28]，其作用機(jī)理是在生成泡沫的過程中以一定接觸角吸附在氣液相界面上，形成一層緊密的納米粒子膜，防止氣泡之間的聚并和歧化，從而大幅提高泡沫穩(wěn)定性。納米粒子穩(wěn)泡劑的制備過程一般分2步[19]：①通過St?ber水解法制備直徑小于100 nm的球形納米二氧化硅顆粒；②用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)含豐富羥基的二氧化硅球溶液進(jìn)行接枝改性，即可制備出接觸角為65°～85°的納米顆粒固體穩(wěn)泡劑。

1.2.3 泡排劑主劑與納米粒子穩(wěn)泡劑配比優(yōu)化

為了確定Gemini雙子表面活性劑與納米粒子穩(wěn)泡劑的最佳配比，將主劑配制成濃度為0.3%的溶液，然后加入不同量的納米粒子穩(wěn)泡劑，檢測(cè)不同納米粒子含量下的性能。實(shí)驗(yàn)溫度、地層水礦化度、H2S含量和壓力分別設(shè)置為160 ℃、250 000 mg/L、100 mg/L和15 MPa，測(cè)試結(jié)果如表1所示。由測(cè)試結(jié)果可以看出，隨著納米粒子質(zhì)量濃度的增加，對(duì)應(yīng)的起泡性、穩(wěn)泡性以及攜液性均呈先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì)，在質(zhì)量濃度為60 mg/L時(shí)性能達(dá)到最強(qiáng)，據(jù)此可確定基礎(chǔ)體系為主劑與納米粒子穩(wěn)泡劑質(zhì)量比為 50∶1的混合溶液。該基礎(chǔ)體系在實(shí)驗(yàn)條件下初始起泡體積達(dá) 2 204 mL、泡沫半衰期達(dá)936 s、攜液速率達(dá)12.1 mL/min，具備良好的耐高溫、高礦化度、高酸性氣體性能。

表1 初始起泡體積、半衰期和攜液速率與納米粒子穩(wěn)泡劑濃度的關(guān)系

2 適應(yīng)不同類型氣田泡排劑系列的研制與性能評(píng)價(jià)

2.1 泡排劑系列劃分

溫度、地層水礦化度、酸性氣體含量、凝析油含量等都是影響泡排劑性能的重要因素[29]。中國(guó)已開發(fā)氣田的類型復(fù)雜多樣，不同地區(qū)、不同氣田的溫度、井筒流體組成差異巨大，通常需要根據(jù)不同類型氣田的井筒環(huán)境和流體特征研發(fā)針對(duì)性的泡排劑，一種泡排劑通常只能適應(yīng)一類或幾類地層流體，尚未研發(fā)出具有普適性且性能優(yōu)良的泡排劑。為研發(fā)適應(yīng)不同類型氣田的納米粒子泡排劑系列，首先需要根據(jù)主要?dú)馓锏木矞囟燃傲黧w性質(zhì)進(jìn)行氣田類型分類，據(jù)此劃分泡排劑系列。為此，收集了國(guó)內(nèi)6個(gè)主要產(chǎn)氣盆地11個(gè)典型氣田的地層溫度、井筒流體等相關(guān)資料（見表2）。

表2 中國(guó)主要產(chǎn)氣盆地典型氣田的地層溫度和流體性質(zhì)統(tǒng)計(jì)

從表2可以看出，在11個(gè)典型氣田中除澀北氣田的地層溫度外，其他氣田的地層溫度、礦化度等都比較高，且一部分富含酸性氣體，另一部分富含凝析油?；A(chǔ)體系在耐高溫、高礦化度、高酸性氣體方面具有較好的性能，但尚不具備抗凝析油的功能，因?yàn)槟鲇偷拇嬖谑沟镁矁?nèi)流體由氣水兩相變?yōu)橛蜌馑啵緛?lái)全部聚集在氣水界面上的泡排劑有很大一部分轉(zhuǎn)移到油水界面上，造成生成泡沫的能力大幅下降，甚至無(wú)法起泡。對(duì)于產(chǎn)出液中含凝析油的氣田，需要篩選專門抗凝析油的特征助劑，而抗凝析油的特征助劑一般價(jià)格昂貴，且不含凝析油的氣田一般不需要。從性能和成本 2個(gè)角度考慮，以產(chǎn)出流體是否含凝析油為標(biāo)準(zhǔn)，將納米粒子泡排劑系列首先劃分為 2個(gè)大類，即不抗凝析油類與抗凝析油類。

初步劃分后，再根據(jù)具體氣田的儲(chǔ)集層溫度和井筒流體性質(zhì)，結(jié)合降本增效的需求，在 2大類別的基礎(chǔ)上歸類與細(xì)化為 6種泡排劑系列，并根據(jù)各氣田影響泡排劑性能的關(guān)鍵因素，設(shè)置了一套高標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)目標(biāo)性能指標(biāo)（見表3），以覆蓋和適應(yīng)主要?dú)馓锏呐菽潘蓺庑枰?/p>

表3 適應(yīng)中國(guó)主要?dú)馓锏募{米粒子泡排劑系列劃分及性能指標(biāo)設(shè)置

2.2 泡排劑系列研制

針對(duì)泡排劑系列的研發(fā)，需要基于基礎(chǔ)體系并根據(jù)各氣田影響泡排劑性能的主要因素優(yōu)選不同的特征助劑來(lái)進(jìn)一步提升體系的性能。6種泡排劑體系需要優(yōu)選的特征助劑類型如表4所示。

表4 6種納米粒子泡排劑體系需要優(yōu)選的特征助劑類型

6種納米粒子泡排劑體系的研發(fā)過程類似，只是優(yōu)選特征助劑的類型、種類數(shù)量和加入量不同，因此，以耐高溫、抗高含量凝析油體系為例進(jìn)行研發(fā)過程的闡述。實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置為溫度 160 ℃、地層水礦化度50 000 mg/L，凝析油含量40%，壓力15 MPa，基礎(chǔ)體系在該條件下的初始起泡體積與半衰期分別為 645 mL、52 s。從前面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，攜液性與起泡性、穩(wěn)泡性正相關(guān)，為了減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，僅通過起泡性和穩(wěn)泡性 2個(gè)指標(biāo)對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行性能評(píng)價(jià)，優(yōu)選出最終配方后再進(jìn)行系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)。

為了最大限度地提升體系的抗高凝析油性能，在對(duì)20余種抗凝析油助劑考察和篩選的基礎(chǔ)上優(yōu)選出其中4種，通過二元配比和正交實(shí)驗(yàn)來(lái)確定基礎(chǔ)體系和4種特征助劑（抗凝析油助劑A、B為氟碳類，C、D為聚會(huì)類）的優(yōu)化配比，以充分發(fā)揮基礎(chǔ)體系與特征助劑之間以及各助劑之間的協(xié)同作用來(lái)提高體系整體性能。實(shí)驗(yàn)分2步進(jìn)行：①基礎(chǔ)體系與4種特征助劑二元配比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖谴_定基礎(chǔ)體系與不同抗凝析油特征助劑的最佳配比，由測(cè)試結(jié)果（見表5）可以看出，加入抗凝析油助劑后，體系的抗凝析油性能大幅提升，基礎(chǔ)體系與 4種抗凝析油助劑的優(yōu)化體積配比分別是 15∶1、5∶1、10∶1、1∶1。②基礎(chǔ)體系與 4種特征助劑正交實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖谴_定 4種抗凝析油特征助劑之間以及與基礎(chǔ)體系的最優(yōu)配比，以確定耐高溫、抗高含量凝析油體系的最終配方，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6所示。從表6可以看出，正交實(shí)驗(yàn)體系的性能較各個(gè)單獨(dú)的二元體系有大幅提升，其中 5號(hào)樣品的性能最優(yōu)，初始起泡體積、半衰期分別達(dá)到了2 215 mL和 817 s。

表5 基礎(chǔ)體系與不同抗凝析油特征助劑二元配比實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表6 基礎(chǔ)體系與4種抗凝析油特征助劑正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

按照同樣的方法和步驟，對(duì)其余 5種泡排劑體系進(jìn)行了配比優(yōu)化，并系統(tǒng)評(píng)價(jià)了各體系的性能，測(cè)試結(jié)果均達(dá)到了表3所設(shè)置的指標(biāo)要求，形成了適應(yīng)中國(guó)主要?dú)馓锏募{米粒子泡排劑系列。該泡排劑系列總體耐溫可達(dá)160 ℃，耐礦化度250 000 mg/L，抗H2S為100 mg/L，抗CO2、抗凝析油分別可達(dá)100%、40%。為了表述簡(jiǎn)潔方便，在后續(xù)與常規(guī)泡排劑的實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果對(duì)比分析中，用納米粒子泡排劑代指納米粒子泡排劑系列的各種泡排劑。

2.3 納米粒子泡排劑系列與常規(guī)泡排劑的對(duì)比

為了對(duì)比納米粒子泡排劑與常規(guī)泡排劑的性能及成本，收集了中國(guó)主要?dú)鈪^(qū)現(xiàn)場(chǎng)廣泛應(yīng)用的泡排劑進(jìn)行系統(tǒng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明納米粒子泡排劑系列性能及成本均明顯優(yōu)于常規(guī)泡排劑。以耐高溫、耐高礦化度、抗高含量凝析油體系為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比。

2.3.1 性能對(duì)比

收集了 4種應(yīng)用于長(zhǎng)慶蘇里格、青海東坪等氣田的常規(guī)泡排劑與納米粒子泡排劑進(jìn)行性能對(duì)比，這些氣田都具有高溫、高礦化度、高凝析油特征。為了減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，將地層水礦化度和凝析油含量分別設(shè)置為最高值250 000 mg/L和40%。評(píng)價(jià)對(duì)比初始起泡體積和泡沫半衰期時(shí)，將溫度作為變量進(jìn)行測(cè)試；對(duì)比攜液速率時(shí)，實(shí)驗(yàn)溫度設(shè)置為160 ℃；實(shí)驗(yàn)環(huán)境壓力設(shè)置為與現(xiàn)場(chǎng)較為接近的15 MPa，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4—圖6所示。

從對(duì)比結(jié)果可以看出，耐高溫、耐高礦化度、抗高含量凝析油納米泡排劑體系的起泡性、穩(wěn)泡性和攜液能力均明顯優(yōu)于常規(guī)泡排劑，溫度越高穩(wěn)泡性優(yōu)勢(shì)越明顯，130 ℃以后半衰期較常規(guī)泡排劑提升一倍以上，可有效適應(yīng)高溫、高礦化度、高含凝析油復(fù)雜井況下的泡排需求。

圖4 5種泡排劑樣品初始起泡體積隨溫度變化曲線對(duì)比

圖5 5種泡排劑樣品生成泡沫半衰期隨溫度變化曲線對(duì)比

圖6 5種泡排劑樣品在不同濃度下攜液速率變化曲線對(duì)比

2.3.2 成本對(duì)比

目前主要采用藥劑的銷售價(jià)格進(jìn)行成本比較，這種方式的不足在于沒有體現(xiàn)泡排劑的性能，不能真實(shí)反映礦場(chǎng)使用的綜合成本，價(jià)格便宜的泡排劑可能性能較差，礦場(chǎng)為了達(dá)到預(yù)期的增產(chǎn)效果就需要大幅增加泡排劑的用量，最終導(dǎo)致綜合成本可能高于價(jià)格高但性能優(yōu)、用量少的泡排劑。為了解決這一問題，實(shí)驗(yàn)時(shí)采用排噸水成本進(jìn)行對(duì)比，即每排出1 t水所花費(fèi)的藥劑費(fèi)用，這種方法兼顧了藥劑的成本與性能。

成本實(shí)驗(yàn)中泡排劑的種類及實(shí)驗(yàn)條件與性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)中相同，對(duì)比結(jié)果如表7所示。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，納米粒子泡排劑因?yàn)榫哂懈玫钠鹋菪?、穩(wěn)泡性以及攜液能力，排噸水藥劑成本較同類常規(guī)藥劑可降低45%以上。

表7 納米粒子泡排劑與常規(guī)泡排劑排噸水成本實(shí)驗(yàn)對(duì)比

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果及推廣應(yīng)用前景

3.1 總體應(yīng)用效果

2015—2018年，納米粒子泡排劑系列先后在長(zhǎng)慶、西南、青海、大慶等氣區(qū)的低產(chǎn)低壓出水井應(yīng)用了8 685井次，施工后單井平均天然氣產(chǎn)量增加62.48%、油套壓差降低 18.9%，藥劑用量及綜合成本較常規(guī)泡排劑降低45%以上，降本增效作用明顯。

3.2 納米粒子泡排劑與常規(guī)泡排劑應(yīng)用效果對(duì)比

為了全面驗(yàn)證納米粒子泡排劑系列的礦場(chǎng)應(yīng)用效果，以耐高溫、抗高含量凝析油體系為例，在蘇里格氣田設(shè)計(jì)了 3組與常規(guī)泡排劑的礦場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)，整個(gè)試驗(yàn)過程持續(xù)了 2年，系統(tǒng)檢驗(yàn)了納米粒子泡排劑的礦場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用效果。

3.2.1 試驗(yàn)區(qū)概況

蘇里格氣田是中國(guó)目前最大的氣田，儲(chǔ)集層具有低滲透、低豐度等特點(diǎn)[30]，平均井深3 000 m，地層溫度90～120 ℃，地層水礦化度30 000～50 000 mg/L，大部分區(qū)塊凝析油含量 5%～20%。截至 2018年底，低產(chǎn)低壓氣井?dāng)?shù)量占比超過 60%，氣井積液嚴(yán)重，目前已全面開展排水采氣措施，其中泡沫排水采氣占比近 70%。隨著開發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)，地層壓力與產(chǎn)量不斷降低，常規(guī)泡排劑適應(yīng)性較差且成本高。

3.2.2 同類型氣井納米粒子泡排劑與常規(guī)泡排劑效果對(duì)比

2016年，在蘇里格氣田3個(gè)作業(yè)區(qū)塊開展了納米粒子泡排劑與常規(guī)泡排劑同區(qū)塊、同類型氣井的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)前試驗(yàn)井的基準(zhǔn)產(chǎn)量、油壓、套壓基本一致，試驗(yàn)時(shí)間為 2個(gè)月。試驗(yàn)結(jié)果表明：納米粒子泡排劑較常規(guī)泡排劑施工有效率提高15.04%，試驗(yàn)期平均單井累增氣增加125.87%，增產(chǎn)萬(wàn)方天然氣藥劑用量降低56.05%，施工次數(shù)減少61.26%（見表8）。

3.2.3 同井納米粒子泡排劑與常規(guī)泡排劑效果對(duì)比

2017年，在長(zhǎng)慶蘇里格某區(qū)塊45口井開展了先使用常規(guī)泡排劑后改用納米粒子泡排劑的效果對(duì)比試驗(yàn)。這45口井5月—7月采用常規(guī)泡排劑排水采氣生產(chǎn)，7月—9月改用納米粒子泡排劑，更換泡排劑后平均有效率提高了8.52%，相同時(shí)間內(nèi)平均單井累增氣量增加 39.76%，增產(chǎn)萬(wàn)方天然氣平均藥劑用量降低32.73%，施工次數(shù)減少17.86%。

表8 蘇里格氣田同區(qū)塊同類型氣井常規(guī)泡排劑與納米泡排劑試驗(yàn)效果對(duì)比

3.2.4 同井跨年納米粒子泡排劑與常規(guī)泡排劑效果對(duì)比

2015—2016年，在蘇里格某區(qū)塊開展了8口井的同井跨年納米粒子泡排劑與常規(guī)泡排劑效果對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，即2015年5月—9月對(duì)這8口井開展常規(guī)泡排劑作業(yè)，2016年同時(shí)間段內(nèi)開展納米粒子泡排劑作業(yè)。通過系統(tǒng)對(duì)比，不核減跨年產(chǎn)量自然遞減的前提下，納米粒子泡排劑的平均用量降低50%，同樣時(shí)間段內(nèi)平均單井日產(chǎn)氣量增加8.04%，油套壓差降低20.83%（見表9）。

3.3 推廣應(yīng)用前景

在不同類型氣田開展了納米粒子泡排劑系列的規(guī)模應(yīng)用，充分驗(yàn)證了其適應(yīng)性和高效性。目前中國(guó)不同類型氣田低產(chǎn)出水氣井已超過 8 000口，且每年以3%～5%的速度增加，其中大部分氣井適用于泡沫排水采氣工藝，按前期效果推算，該技術(shù)全面應(yīng)用后，將發(fā)揮重要的排水增氣和降本增效作用，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

表9 蘇里格某區(qū)塊同井跨年納米粒子泡排劑與常規(guī)泡排劑試驗(yàn)效果對(duì)比

4 結(jié)論

采用Gemini雙子表面活性劑作為主劑研發(fā)形成了2大類6種適應(yīng)中國(guó)主要?dú)馓锏募{米粒子泡排劑系列，耐溫可達(dá)160 ℃、耐礦化度達(dá)250 000 mg/L，抗H2S達(dá)100 mg/L，抗CO2達(dá)100%，抗凝析油達(dá)40%。納米粒子泡排劑無(wú)論是起泡性、穩(wěn)泡性、攜液性還是成本均較常規(guī)泡排劑具有明顯優(yōu)勢(shì)，溫度越高穩(wěn)泡性優(yōu)勢(shì)越明顯，溫度超過130 ℃后半衰期較常規(guī)泡排劑提升一倍以上，排噸水成本較常規(guī)同類藥劑可降低45%以上。

在中國(guó)長(zhǎng)慶、西南等主要?dú)馓镩_展了8 685井次的規(guī)模應(yīng)用，充分驗(yàn)證了納米粒子泡排劑系列在改善氣井生產(chǎn)狀況、提高氣井產(chǎn)量方面較常規(guī)泡排劑的優(yōu)越性和適應(yīng)性。與常規(guī)藥劑相比，施工后平均單井天然氣產(chǎn)量增加 62.48%，油套壓差降低18.9%，藥劑用量及綜合成本降低 45%以上，降本增效作用顯著，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。