天然氣井用泡沫排水劑的篩選及應(yīng)用研究

夏星 馬凡塵 馬君良 郭錦軒

摘要：隨著天然氣的不斷開(kāi)發(fā)，氣體中的含水率會(huì)逐漸上升，利用泡沫排水劑可以提高含水氣藏的采收率。泡沫排水劑一般是用于產(chǎn)水量不大且具有一定自噴能力的氣體，在利用泡沫排水劑的過(guò)程中，需要對(duì)天然氣井進(jìn)行合理分析，選擇合適的泡沫排水劑，能夠在很大程度上提升天然氣的產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：天然氣井;泡沫排水劑;應(yīng)用研究

天然氣為一種新型能源，能夠滿足工業(yè)和生活上的需求，因此世界各國(guó)對(duì)天然氣的開(kāi)采非常重視，并且天然氣為環(huán)保優(yōu)質(zhì)性能源。天然氣在生產(chǎn)階段主要分為無(wú)水生產(chǎn)期和排水采氣生產(chǎn)期，天然氣在無(wú)水生產(chǎn)期的產(chǎn)量比較高，而且工藝簡(jiǎn)單，采用合理的開(kāi)采措施能夠延長(zhǎng)天然氣井的開(kāi)采期限，隨著天然氣的不斷開(kāi)采，地層中的能量會(huì)逐漸消失，會(huì)導(dǎo)致地層水或凝析液被帶出地面，如果不采取有效措施進(jìn)行治理，就會(huì)造成天然氣產(chǎn)量降低的情況，根據(jù)氣井的實(shí)際情況，可以選擇排水采氣的工藝進(jìn)行生產(chǎn)，泡沫排水劑在排水采氣工藝中的應(yīng)用非常廣泛，可以有效提升氣井產(chǎn)量。

1泡沫排水采氣技術(shù)的特點(diǎn)

泡沫排水采氣技術(shù)的主要原理為將表面活性劑注入井底，借助天然氣氣流的攪動(dòng)作用，使表面活性劑與井底積液充分接觸，從而減少液體的表面張力，并產(chǎn)生大量的含水泡沫，減少井管內(nèi)的油管摩擦損失和井內(nèi)重力梯度，在天然氣氣流的作用下帶出井底。

泡沫排水采氣工藝對(duì)環(huán)境條件的要求低，工藝操作比較簡(jiǎn)單，對(duì)于設(shè)備的維修比較方便，天然氣采氣增效快等特點(diǎn)，不同類型的生產(chǎn)井需要不同的泡沫排水劑。泡沫排水采氣的應(yīng)用能夠增加氣井的產(chǎn)量，使用泡沫排水采氣過(guò)程中對(duì)氣井的自噴能力有一定的要求，沒(méi)有自噴能力的氣井，需要采用放噴或者其他誘噴的措施，來(lái)協(xié)助泡沫排水劑進(jìn)行開(kāi)采。

2泡沫排水劑的分類和使用要求

2.1泡沫排水劑的分類

（1）非離子起泡劑

這種類型的起泡劑實(shí)際上為非離子表面活性劑，該表面活性劑在運(yùn)用的過(guò)程中不會(huì)發(fā)生離子肽的變化，而是以分子或者膠束的狀態(tài)存在于水溶液中，該類型泡沫劑的起泡性能一般，但是在水溶液中的抗電解質(zhì)能力比較強(qiáng)，對(duì)于礦化度比較高的氣井，常規(guī)的離子性起泡劑會(huì)發(fā)生不溶解的沉淀現(xiàn)象出現(xiàn)。而非離子型起泡劑這類表面活性劑，不僅擁有較好的表面活性，而且吸附損失比較小，在礦化度高的氣井中，起泡能力更大。

（2）兩性離子起泡劑

這種類型的泡沫排水劑主要是兩性離子表面活性劑，兩性離子表面活性劑在水溶液的作用下能夠分離出即帶有陽(yáng)離子又帶有陰離子的兩性離子，這種兩性離子會(huì)隨著PH值的變化而出現(xiàn)改變，在酸性條件下會(huì)顯示出陽(yáng)離子，在堿性條件下會(huì)顯示出陰離子。兩性離子起泡劑的氣泡性能比較好，而且毒性也比較低，具有一定的生物降解性，由于該起泡劑的成本比較高，所以在很多油田沒(méi)有廣泛使用。

（3）高分子聚合物表面活性劑

這種類型的泡沫排水劑主要是高分子表面活性劑，高分子表面活性劑主要由親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)兩部分組成，并且具有較高的分子質(zhì)量，高分子表面活性劑擁有高粘度，分散性好和成膜性等特點(diǎn)，在高溫條件下能夠擁有較好的穩(wěn)定性，并且在使用過(guò)程中起泡穩(wěn)定性比較好，對(duì)于氣井的開(kāi)采非常有幫助。

（4）復(fù)合型起泡劑

由于陰離子起泡劑在進(jìn)行使用的過(guò)程中抗電解質(zhì)能力比較差，因此在高含鈣的氣井中，需要采用復(fù)合型起泡劑。復(fù)合型起泡劑擁有較高的抗靜電能力，適用于高含鈣的氣井。對(duì)于含礦化水和凝析油的氣井中可以采用多組分的復(fù)合氣泡劑，表面活性劑在使用過(guò)程中具有協(xié)同效應(yīng)，因此同時(shí)使用兩種或者兩種以上類型的表面活性劑，能夠取到更好的開(kāi)采效果。

2.2泡沫排水劑的使用要求

由于天然氣井比較復(fù)雜，要求起泡排水劑需要滿足不同井礦，目前所擁有的泡沫排水劑很難適應(yīng)不同氣井的要求，因此為了提高天然氣產(chǎn)量達(dá)到增產(chǎn)的目的，需要結(jié)合起泡劑的起泡性能和穩(wěn)定性對(duì)不同的氣井進(jìn)行研究，從而解決氣井排液困難。常規(guī)泡沫排水劑除了要具備表面活性劑的性能外，還需要具有以下特殊要求：（1）較強(qiáng)的起泡能力。在進(jìn)行起泡過(guò)程中，只需要微量的泡排劑，就能夠在天然氣的攪動(dòng)下形成大量的泡沫，在較低的氣流速度下，能夠?qū)⒌兔芏鹊暮菽瓗У降孛?，從而?shí)現(xiàn)排水采氣的效效果。（2）良好的泡沫穩(wěn)定性。氣井采用泡沫排水的過(guò)程中，由于從井底到井口的距離比較遠(yuǎn)，如果泡沫的穩(wěn)定性比較差，就會(huì)導(dǎo)致水分落失，達(dá)不到將水帶到地面的目的，但是如果泡沫的穩(wěn)定性過(guò)強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致泡沫在進(jìn)入分離器以后會(huì)給消泡及氣水分離造成困難。

3適應(yīng)不同氣井條件下的泡排體系

（1）選擇適當(dāng)?shù)陌l(fā)泡劑

應(yīng)當(dāng)根據(jù)氣井的實(shí)際情況選擇發(fā)泡劑，可以降低液面的表面張力，增加所形成液膜的強(qiáng)度和彈性，起泡劑的分子結(jié)構(gòu)將影響泡沫穩(wěn)定性和起泡能力。因此需要對(duì)起泡劑的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理分析，起泡劑的親水基匹配上合適的親油基，就會(huì)形成一個(gè)良好的起泡劑。

（2）選擇適當(dāng)?shù)姆€(wěn)泡劑

氣泡劑在和水溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后所產(chǎn)生的泡沫穩(wěn)定性不夠，因此需要加入泡沫穩(wěn)定劑來(lái)提高泡沫的穩(wěn)定性。在利用泡沫排水劑的過(guò)程中加入穩(wěn)泡劑有著非常重要的作用。穩(wěn)泡劑能夠幫助泡沫形成致密的混合膜，增加表面活性劑分子之間的引力。并且能夠降低溶液中的活性劑濃度，能夠保持泡沫的穩(wěn)定性，不同的穩(wěn)泡劑所帶來(lái)的效果也會(huì)有所不同，因此在使用穩(wěn)泡劑的過(guò)程中需要結(jié)合實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行選擇，才能夠提高泡沫的穩(wěn)定性。

4結(jié)束語(yǔ)

天然氣利用泡沫排水劑進(jìn)行排水采氣已經(jīng)取得了非常大的進(jìn)展，但是由于每個(gè)天然氣井的環(huán)境和地層條件不相同，在利用泡沫排水劑過(guò)程中需要根據(jù)不同的氣田進(jìn)行分類，才能選擇合適的泡沫排水劑進(jìn)行排水采氣。可以選擇新型合成或天然高分子表面活性劑來(lái)作為起泡劑，比單一的泡沫排水劑及作用更強(qiáng)，而且擁有更強(qiáng)的界面吸附能力。只有合理利用泡沫排水劑，才能提高氣井產(chǎn)量，推動(dòng)了天然氣的進(jìn)一步發(fā)展。

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