陜北氣井用氧化胺型泡排劑的性能評(píng)價(jià)

馮 揚(yáng)，李全全，關(guān) 沖，董嘉偉，郭力瑋

（陜西延長(zhǎng)石油責(zé)任有限公司延長(zhǎng)氣田采氣三廠，陜西 延安 716000）

我國(guó)大多數(shù)油氣井已經(jīng)進(jìn)入開(kāi)采的中后期，多數(shù)高效油氣井的井底都已出現(xiàn)嚴(yán)重的積液現(xiàn)象。高效油氣井的井底積液會(huì)導(dǎo)致油氣產(chǎn)量嚴(yán)重下降，甚至?xí)痪追e液水徹底淹死[1]。在目前眾多的排水采氣工藝和方法中，泡沫排水采氣工藝技術(shù)在設(shè)計(jì)上具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低且不影響油氣井的日常生產(chǎn)，是有效排出井底積液、提高油氣利用率和產(chǎn)量、延長(zhǎng)油氣井開(kāi)采生產(chǎn)周期的最經(jīng)濟(jì)有效的排水采氣方法[2-3]。近年來(lái)，針對(duì)高效氣井泡沫排水采氣的技術(shù)問(wèn)題，研究者進(jìn)行了大量的技術(shù)研究和推廣應(yīng)用，但針對(duì)高效氣井起泡劑的起泡機(jī)理、穩(wěn)泡機(jī)理、影響因素等，以及高效氣井起泡劑的優(yōu)選原則，尚未有進(jìn)一步的系統(tǒng)研究和討論[4-5]。

本文通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，研制出一種抗高礦化度且具有較好的耐溫抗油性能的高效氣井泡排劑DC-1，探究了泡沫穩(wěn)定機(jī)理及衰減行為，考察了現(xiàn)場(chǎng)氣井條件下泡排劑的穩(wěn)定性能，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)氣井的泡排劑進(jìn)行優(yōu)選，以指導(dǎo)泡排劑的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品

羅氏-邁爾斯泡沫儀、恒溫水浴鍋、恒溫器，各種玻璃儀器等。

泡排劑DC-1、泡排劑UT-11C、凝析油、延長(zhǎng)氣田延439 井區(qū)水樣。

1.2 評(píng)價(jià)方法

實(shí)驗(yàn)按照SY/T6465-2000《泡沫排水采氣用起泡劑評(píng)價(jià)方法》和GB/T 7462-1994《發(fā)泡力的測(cè)定》，對(duì)泡排劑的起泡性能和穩(wěn)泡性能進(jìn)行測(cè)評(píng)。

1.3 延長(zhǎng)井區(qū)現(xiàn)場(chǎng)水樣水質(zhì)分析

對(duì)延長(zhǎng)井區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)水樣進(jìn)行水質(zhì)分析，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1 可知，延長(zhǎng)井區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)水樣具有較高的礦化度，Ca2+、Mg2+含量較高。Ca2+、Mg2+含量是影響礦化度的最關(guān)鍵因素，針對(duì)此特點(diǎn)，要求泡排劑必須有特別好的抗高礦化度性能，能夠很好地抑制Ca2+、Mg2+對(duì)起泡高度和穩(wěn)泡能力的影響。

表1 各現(xiàn)場(chǎng)水樣礦化度

1.4 泡排劑的優(yōu)選

影響泡排劑起泡高度的關(guān)鍵因素是表面張力，泡排劑的穩(wěn)泡能力則主要與液膜的黏度和彈性有關(guān)，兩個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)之間并沒(méi)有明顯的關(guān)聯(lián)。依據(jù)泡排劑的0s 起泡高度和3min 穩(wěn)泡高度，實(shí)驗(yàn)室對(duì)不同種類(lèi)的泡排劑進(jìn)行優(yōu)選，結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可知，泡排劑DC-1 的起泡能力和穩(wěn)泡能力均優(yōu)于其他種類(lèi)的泡排劑。DC-1 的主要成分是氧化胺和甜菜堿類(lèi)表面活性劑，甜菜堿類(lèi)具有特別好的表面活性，在高礦化度、高溫的復(fù)雜環(huán)境中仍有較好的起泡和穩(wěn)泡能力，且和氧化銨進(jìn)行復(fù)配后，性能更佳，可應(yīng)用于氣井泡沫排水。

圖1 不同種類(lèi)泡排劑的起泡高度和穩(wěn)泡高度

2 泡排劑的性能評(píng)價(jià)

2.1 泡排劑的耐溫性能評(píng)價(jià)

溫度是影響泡沫穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。泡沫溫度的升高，會(huì)加劇泡沫分子的運(yùn)動(dòng)，致使氣泡液膜因膨脹而變薄。隨著泡沫溫度升高，泡沫的表面黏度也會(huì)降低，泡沫的穩(wěn)定性明顯下降，易破裂，從而影響泡排劑的起泡能力和穩(wěn)泡能力[6]。圖2 是泡排劑DC-1 和泡排劑UT-11C 在不同溫度下的耐溫性能。

圖2 泡排劑在不同溫度下的起泡能力和穩(wěn)泡能力

由圖2 可知，隨著溫度上升，0s 起始泡高逐漸上升，而3min 泡沫高度逐漸下降，原因是隨著溫度上升，泡沫膨脹，體積變大，但是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，液膜水分被蒸發(fā)，液膜變薄變脆，最終破裂，導(dǎo)致泡沫穩(wěn)定性下降。攜液量在60℃時(shí)達(dá)到最大，經(jīng)測(cè)定可達(dá)到135mL。泡排劑DC-1 在不同溫度下的起泡高度和穩(wěn)泡高度，均顯著高于現(xiàn)場(chǎng)常用的泡排劑UT-11C。

2.2 泡排劑的抗凝析油性能

在油氣井的開(kāi)采過(guò)程中，井底地層水中總是含有部分凝析油，嚴(yán)重影響了井區(qū)的日常生產(chǎn)。凝析油嚴(yán)重影響泡排劑的起泡性能和穩(wěn)泡性能，甚至一些普通的起泡劑會(huì)與含凝析油的地層水發(fā)生油水乳化反應(yīng)，導(dǎo)致不能起泡，因此泡排劑一定要有良好的抗油性能[7]。本實(shí)驗(yàn)考察了泡排劑DC-1 在不同凝析油含量的水樣中的起泡性能和穩(wěn)泡性能，并與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用較多的氣井泡排劑UT-11C 進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 泡排劑在不同凝析油含量下的起泡能力和穩(wěn)泡能力

由圖3 可知，隨著凝析油含量增加，泡排劑的起泡性能和穩(wěn)泡性能均呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明凝析油對(duì)泡排劑的起泡性能和穩(wěn)泡性能的影響較大。在相同的凝析油含量下，泡排劑DC-1 的起泡高度和穩(wěn)泡高度都顯著高于泡排劑UT-11C，說(shuō)明泡排劑DC-1 有良好的抗凝析油能力。

2.3 高礦化度下泡排劑的穩(wěn)泡性能

油氣井井底積液的礦化度主要是指積液中含鹽量的多少。井底積液中含有大量的礦物質(zhì)離子，而泡排劑中含量較多的表面活性劑，在高礦化度的井底積液中易出現(xiàn)“鹽析”效應(yīng)，影響泡排劑的排液性能。為了確保井區(qū)排液工作的正常進(jìn)行，要求泡排劑要有一定的抗高礦化度性能，以保證泡排劑的起泡能力和穩(wěn)泡能力[8]。采用不同礦化度的現(xiàn)場(chǎng)水樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，考察泡排劑的起泡能力和穩(wěn)泡能力，結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4 可知，礦化度越高，泡排劑的起泡性能和穩(wěn)泡性能越差。在相同的礦化度條件下，泡排劑DC-1 的性能顯著強(qiáng)于泡排劑UT-11C。泡排劑DC-1 抗高礦化度的性能更好，更適合在延長(zhǎng)井區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

圖4 泡排劑在不同礦化度下的起泡和穩(wěn)泡能力

2.4 泡排劑的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

對(duì)延439 井區(qū)有積液的氣井，采用泡排劑DC-1進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，泡排劑加量為0.3%，利用現(xiàn)場(chǎng)傳輸系統(tǒng)，記錄氣井在泡排前后的油壓、套壓及產(chǎn)氣量的變化情況，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2 可知，泡排劑加量?jī)H為積液量的0.3%，產(chǎn)氣量即有較大幅度的提高，最高增幅可達(dá)104.5%；油套壓差呈下降趨勢(shì)，下降幅度最大為82.6%，表明泡排劑DC-1 具有很好的現(xiàn)場(chǎng)適用性。

表2 泡排劑DC-1 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

3 結(jié)論

1）以氧化胺和甜菜堿類(lèi)表面活性劑為主要成分制備的泡排劑DC-1，具有良好的抗高礦化度、耐溫和抗油性能，在較高礦化度的條件下，泡排劑DC-1 仍具有良好的起泡能力和穩(wěn)泡能力。

2）在相同的介質(zhì)環(huán)境下，泡排劑DC-1 的起泡能力和穩(wěn)泡能力，都顯著優(yōu)于泡排劑UT-11C，在延長(zhǎng)井區(qū)取得了很好的應(yīng)用效果。