新型防凍型泡排劑技術(shù)研究

張光生，楊日麗，王華軍

(1.隴東學(xué)院 能源工程學(xué)院,甘肅 慶陽 745000；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司 第二采氣廠，陜西 榆林 719000)

隨著榆林氣田的逐步開發(fā)，伴隨天然氣的開采，地層水不同程度地進(jìn)入井底，從榆林氣田的生產(chǎn)現(xiàn)狀看，使氣井生產(chǎn)條件惡化和產(chǎn)量降低的主要原因之一是井底和井筒積液(地層水或輕質(zhì)油)，特別是冬季低溫造成泡沫排水采氣性能顯著降低。為提高榆林氣田采氣產(chǎn)能，在冬季低溫條件下，傳統(tǒng)型泡排劑不容易起泡，造成泡排劑效果不理想，使得油氣田開發(fā)效果變差，效益降低。為此，本文根據(jù)常用的防凍劑性能及榆林氣田部分開采數(shù)據(jù)，提出新型防凍泡排劑研制思路[1-2]。

1 泡排原理

表面活性劑具有兩種不同的功能基團(tuán)，一是水溶性的、帶極性的親水基團(tuán)，一是油溶性的、無極性的親油基團(tuán)。在天然氣氣流的不斷攪動(dòng)下，注入井筒的表面活性劑(泡排劑)溶液，因天然氣-氣田水之間表面張力的降低，從而形成大量的、性能穩(wěn)定的泡沫[3]，最終導(dǎo)致井筒流體密度下降，如圖1所示。

圖1 泡沫形成過程示意圖

天然氣-氣田水表面張力變化對(duì)氣井生產(chǎn)的影響，可通過Turner等人的臨界攜液流量典型方程加以解釋[4]。如連續(xù)攜液臨界流量與天然氣-氣田水表面張力的關(guān)系曲線如圖2所示。

圖2 連續(xù)攜液臨界流量與氣水表面張力的關(guān)系

從圖2可清楚地看出，在現(xiàn)有產(chǎn)水氣井產(chǎn)氣量不變的情況下，隨著天然氣氣田水表面張力的下降，產(chǎn)水氣井連續(xù)攜液臨界流量也隨之降低。在冬季氣溫較低的情況下，通過注入表面活性劑降低天然氣-氣田水表面張力和井筒流體的壓力梯度，進(jìn)而降低產(chǎn)水氣井連續(xù)攜液臨界流量[5]，可以維持產(chǎn)水氣井實(shí)際產(chǎn)氣量不變的條件下，恢復(fù)產(chǎn)水氣井的正常帶水生產(chǎn)。

2 防凍型泡排劑研究

2.1 評(píng)價(jià)用配制礦化水確定

現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)分析數(shù)據(jù)見表1。

表1 現(xiàn)場(chǎng)水分?jǐn)?shù)據(jù)

由表1可見，現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)礦化度范圍為：0.47-75.84g/L，水型為CaCl2、NaHCO3。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)分析數(shù)據(jù)，用CaCl2和NaCl按5g/L、50g/L配制礦化水進(jìn)行模擬評(píng)價(jià)。

2.2 起泡劑本身的防凍性能評(píng)價(jià)

兩種起泡劑的凝點(diǎn)溫度見表2。

由表2可見，兩種起泡劑本身的凝點(diǎn)在-40℃以下，可以在現(xiàn)場(chǎng)-25℃的環(huán)境溫度下保持液體狀態(tài)。

表2 防凍起泡劑凝點(diǎn)

2.3 泡排性能及泡排返出水樣的防凍性能評(píng)價(jià)

泡排性能及泡排返出水樣的凝點(diǎn)如表3、表4。

表3 LDYT-Ⅰ性能評(píng)價(jià)

表4 LDYT-Ⅱ性能評(píng)價(jià)

由表3、表4可見，兩種起泡劑按產(chǎn)水量計(jì)算用量在200-400g/L下，起泡力、穩(wěn)泡性及攜液性均很好，在200g/L時(shí)排出起泡劑溶液凝點(diǎn)為-10℃，400g/L時(shí)排出起泡劑溶液凝點(diǎn)低于-25℃，能滿足現(xiàn)場(chǎng)的溫度條件。同時(shí)隨著用量的降低，排出起泡劑溶液中防凍成分含量降低，凝點(diǎn)會(huì)升高，適應(yīng)的環(huán)境溫度條件也升高[6]。

為了滿足現(xiàn)場(chǎng)冬季-20至-25℃的氣溫，并保證從氣井返出的地層水不會(huì)凝固，因此在防凍起泡劑配方中起泡劑有效成分較低，在200-400g/L的用量時(shí)，對(duì)應(yīng)的起泡成分有效濃度為5-10g/L，其中LDYT-Ⅱ的起泡成分有效含量為L(zhǎng)DYT-Ⅰ的2倍。

2.4 抗油性能評(píng)價(jià)

按現(xiàn)場(chǎng)凝析油含量20%～30%的情況評(píng)價(jià)20%、30%、40%含油條件下的泡排性能，見表5。

表5 LDYT-Ⅰ抗油性能評(píng)價(jià)

由表5可見，LDYT-Ⅰ在20%和30%的含油下攜液量較好，能滿足泡排的需要，在40%含油量時(shí)，攜液量較低，因此該抗油起泡劑適用的含油范圍<30%。由于LDYT-Ⅱ的起泡成分有效含量為L(zhǎng)DYT-Ⅰ的2倍，因此LDYT-Ⅱ也適用于含油范圍<30%的氣井的泡排。

3 結(jié)論

在冬季低溫條件下，傳統(tǒng)型泡排劑不容易起泡，造成泡排劑效果不理想，根據(jù)常用的防凍劑性能及榆林氣田部分開采數(shù)據(jù)，不影響泡排劑的起泡、穩(wěn)泡能力，針對(duì)高凝析油、高甲醇、高礦化度積液氣井[7]，提出新型防凍泡排劑LDYT-Ⅰ、LDYT-Ⅱ在榆49-4井現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和水樣的室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)分析。LDYT-Ⅰ在20%和30%的含油下攜液量較好，能滿足泡排的需要，在40%含油量時(shí)，攜液量較低[8]，因此該抗油起泡劑適用的含油范圍<30%。由于LDYT-Ⅱ的起泡成分有效含量為L(zhǎng)DYT-Ⅰ的2倍，因此LDYT-Ⅱ也適用于含油范圍<30%的氣井的泡排。