延113氣田泡沫排水劑的選擇與效果分析

張紅梅

延安大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院，陜西延安 716000

延113氣田投產(chǎn)至今，由于氣井積液問題導(dǎo)致氣井產(chǎn)量下降，選用投資少、見效快、工藝簡單的泡沫排水法進行排水采氣以提高產(chǎn)氣量。影響泡沫排水采氣法效果的主要因素有泡排劑的起泡性、攜液能力、使用濃度以及消泡劑的消泡性、使用濃度等。筆者對這些影響因素進行了分析，為現(xiàn)場使用提供理論依據(jù)并指導(dǎo)后續(xù)優(yōu)化的方向。

1 延113氣田特征

延113氣田位于鄂爾多斯盆地天然氣富集區(qū)的南緣，在其北面自西向東有蘇里格氣田、靖邊氣田、長北氣田、子洲氣田以及延長石油集團的延氣2和延128氣田等。井區(qū)內(nèi)為典型的黃土高原梁峁丘陵河谷區(qū)，海拔900～1 600 m。黃土覆蓋數(shù)米至300 m，長期受自然力的侵蝕，形成復(fù)雜的陡坡、梁、峁、溝等特征的地形地貌。氣田水質(zhì)化驗結(jié)果顯示，地層水總體呈弱酸性，平均礦化度較高，變化范圍較廣，水型以氯化鈣為主，不含硫化氫，凝析油含量高，波動范圍大。初期產(chǎn)水是凝析水或因動力條件改變而產(chǎn)出的部分束縛水以及部分返排液。

2 實驗部分

2.1 試劑及儀器

磺酸鹽復(fù)合表面活性劑UT-6；多元醇復(fù)合表面活性劑UT-7；植物皂甙復(fù)合表面活性劑UT-11C；二甲基硅油乳液FG-7；水樣 pH為6.11，密度為1.048 g/cm3，磚紅色渾濁液體。

羅氏泡沫儀；移液管；恒溫攜液儀；玻璃轉(zhuǎn)子流量計，60～600 L/h；溫度計，精度 0.2 ℃；電子天平，精度 0.01 g；超級恒溫水浴，控溫精度±2 ℃；電磁式空氣泵，最大排氣量為50 L/min；玻璃棒；100 mL 和1000 mL玻璃燒杯；充氣泵；10 mL醫(yī)用注射器。

2.2 實驗方法

2.2.1 發(fā)泡能力測試

稱取0.40 g試驗藥劑置于1000 mL燒杯中，加入水樣稀釋至400 mL，置待測樣液于恒溫水浴里加熱至70 ℃，得到0.1%泡排劑的待測樣液，備用。用超級恒溫水浴預(yù)熱羅氏泡沫儀并恒溫在70 ℃，用200 mL移液管移取50 mL待測樣液沿羅氏泡沫儀管壁放下沖洗管壁，待沖洗液流完后關(guān)閉羅氏泡沫儀下端閥門，然后移取50 mL待測樣液沿羅氏泡沫儀管壁放下，在底部形成液面，再用移液管移取200 mL待測樣液置于羅氏泡沫儀上端中心位置，對準液面垂直放下，待樣液放完后立即記下羅氏泡沫儀內(nèi)泡沫上升的高度，即為該實驗樣品的發(fā)泡能力[1]。

2.2.2 攜液能力測試

稱取0.40 g試驗藥劑置于1000 mL燒杯中，加入延113氣田1號站水樣稀釋至400 mL，置待測樣液于恒溫水浴里加熱至70 ℃，得到0.1%泡排劑的待測樣液，備用。用超級恒溫水浴預(yù)熱恒溫攜液儀并恒溫在70 ℃，打開充氣泵，以480 L/h的速率充入氣體，將已預(yù)熱好的待測樣液倒入恒溫攜液儀中，使溶液起泡，用集液器收集帶出的液體，至無泡沫帶出為止，量取帶出液體的體積，即可得出該實驗樣品的攜液能力[2]。攜液率=帶出液體體積/樣液總體積×100%。

2.2.3 消泡能力測試

稱取100 g含試驗藥劑的起泡液置于100 mL 燒杯中(純起泡劑用量為0.2%)，倒入 500 mL 量筒，將量筒置于恒溫水浴里，恒溫至30 ℃。插入石英砂氣體分散頭至量筒底部，用充氣泵以300 L/h的速率充入氣體，使溶液產(chǎn)生細密的泡沫，當(dāng)細密泡沫到達量筒 500 mL 刻度線位置時停止充氣，然后用注射器取2.0 mL FG-7稀釋液均勻噴灑在量筒內(nèi)泡沫上(純消泡劑用量為0.1%)，開始計時，當(dāng)泡沫破到液面后停止計時，此段時間為破泡時間[3]。待泡沫完全破滅后，插入抑泡氣體分散頭向樣液中繼續(xù)以300 L/h的速率通入氣體，開始計時，5 min后觀察500 mL 量筒內(nèi)產(chǎn)生泡沫的體積(泡沫到達量筒刻度線位置)，即為抑泡能力。

3 結(jié)果與討論

3.1 泡沫排水劑的選型

泡沫排水劑UT-6、UT-7和UT-11C 的用量為 0.1%時，在水樣中的發(fā)泡能力和攜液能力如圖1和圖2所示。

圖1 泡排劑在水樣中的發(fā)泡能力測試結(jié)果

圖2 泡排劑在水樣中的攜液能力測試結(jié)果

3種泡沫排水劑在水樣中均有一定的發(fā)泡和攜液能力。相同濃度下，固體起泡劑 UT-6 和液體起泡劑 UT-7 在延113氣田水樣中的發(fā)泡和攜液能力較好。因此選用UT-6和UT-7進行后續(xù)的研究。

3.2 泡沫排水劑的使用濃度

測試UT-6和UT-7在水樣中不同濃度下的發(fā)泡能力和攜液能力，結(jié)果見表1、圖3和圖4。

表1 水樣中不同濃度下的攜液率測試結(jié)果

圖3 UT-6在水樣中的發(fā)泡和攜液能力

圖4 UT-7在水樣中的發(fā)泡和攜液能力

當(dāng)UT-6的用量為0.2%時，攜液率為77.50%，在實驗室中攜液率達到75%時能滿足生產(chǎn)需求，因此UT-6的最佳用量為井底積液的0.2%。當(dāng)UT-7的用量為0.25%時攜液率達78.75%，UT-7的最佳用量為井底積液的0.25%。

3.3 消泡劑的使用濃度

泡沫排水采氣工藝中固體起泡劑使用UT-6，液體起泡劑使用UT -7，分別測試在含0.2%UT-6或0.2%UT-7的水樣起泡液中，消泡劑FG-7在不同用量時的破泡時間和抑泡能力，結(jié)果見圖5和圖6。

圖5 FG-7 在含UT-6的起泡液中的破泡及抑泡能力

圖6 FG-7 在含UT-7的起泡液中的破泡及抑泡能力

在含0.2%UT-6的起泡液中，當(dāng)消泡劑用量為0.3%時，破泡時間為27 s，5 min泡沫體積為238 mL。在含0.25%UT-7的起泡液中，當(dāng)消泡劑用量為0.3%時，破泡時間為28 s，5 min泡沫體積為240 mL。實驗室數(shù)據(jù)和現(xiàn)場應(yīng)用數(shù)據(jù)對比分析結(jié)果顯示，在實驗室破泡能力測試破泡時間小于30 s，抑泡能力測試泡沫體積度小于250 mL時，滿足現(xiàn)場破泡、抑泡效果。因此在含UT-6、UT-7的起泡液中使用FG-7，其用量均為排出積液的0.3%～0.4%。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

4.1 泡排劑用量

根據(jù)鄂爾多斯盆地蘇里格氣田和延長氣田的施工經(jīng)驗[1-5]，結(jié)合延113氣田前期泡排施工效果，泡排劑理論加注量與井筒液面的比值為0.5%，設(shè)計每次處理井筒油管和環(huán)空內(nèi)液量3 m3，處理液柱高度500 m。泡排劑的原液加注量為15 L，原液按照20%濃度進行配比注入，配液為75 L，從環(huán)空注入。理論上泡排棒加注量為1根可攜液0.5～0.6 m3，設(shè)計每次處理井筒油管內(nèi)液量2 m3，處理液柱高度500 m，泡排棒的加注量為3根，關(guān)井4 h，從油管投棒加注。泡排劑和泡排棒加注頻次根據(jù)泡排效果和消泡效果暫定為每7 d加注1次，每月加注4次。根據(jù)延113氣田的井況，現(xiàn)場試驗時可采用投藥筒和泡排車加注工藝。

4.2 消泡劑用量

消泡劑的注入方式主要有兩種：一是泵注入法，將配制好的消泡劑溶液由泵泵入分離器前的地面輸氣管線內(nèi)，消除從井口返出的泡沫；二是在沒有動力電源的地方采用平衡罐法，將已經(jīng)配制好的消泡劑溶液倒入平衡罐，再通過壓差作用將溶液壓入輸氣管內(nèi)。一般消泡劑的加注位置選在分離器前針形閥之間，這樣能提高消泡能力，使氣水通過分離器的分離效果更好。不同質(zhì)量的消泡劑使用的濃度不同，但一般采用1∶(5～10)，即1 kg消泡劑加清水5～10 kg。

消泡劑注入量根據(jù)起泡劑的用量、氣井產(chǎn)水量、井溫等參數(shù)來確定，同時還要看經(jīng)分離器后排污管流出的液體中有無泡沫或泡沫的量，一般可按起泡劑的用量和排污管流出泡沫的量而定。其用量一般為1∶(0.15～0.10)，即氣井注入起泡劑0.15～0.10 kg用消泡劑為1 kg[6-7]，并根據(jù)分離器后的排污管線流出泡沫的量來適當(dāng)調(diào)整消泡劑的注入量。

4.3 現(xiàn)場試驗結(jié)果

現(xiàn)場選用延113氣田1號站YB01、YB02氣井作為試驗井，分別使用UT-6、UT-7進行泡排試驗，泡排前后的油壓、套壓、產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量見表2和表3。油壓、產(chǎn)水、產(chǎn)氣都有大幅增加，泡沫排水效果較好。

表2 UT-6在YB01井的泡排效果

表3 UT-7在YB02井的泡排效果

5 結(jié)論

1)UT-6和UT-7在延113氣田水樣中具有良好的發(fā)泡能力和攜液能力，可作為現(xiàn)場使用泡排劑。

2)UT-6的最佳用量為0.2%，UT-7的最佳用量為0.25%。

3)消泡劑FG-7在含 0.2%UT-6 或 0.25%UT-7 的起泡體系中具有較強的破泡、抑泡能力，用量為排出積液的 0.3%～0.4%。

4)在延113氣田使用UT-6和UT-7，油套壓差縮小，產(chǎn)氣量增加，泡排效果好。