蘇里格氣田抗凝析油型泡排劑CQF-1 的開發(fā)及應(yīng)用

王 婉，萬 華，王妍瓊

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司西安長(zhǎng)慶化工集團(tuán)有限公司，陜西西安 710018）

目前，蘇里格氣田的許多氣井已進(jìn)入開采中后期，氣井壓力低、產(chǎn)量小、攜液能力差，嚴(yán)重影響氣井正常生產(chǎn)，為了提高氣田的采收率，采用多種方法來消除井底積液，其中泡沫排水采氣法以其適用范圍廣、低成本、易操作、安全環(huán)保、不影響氣井正常生產(chǎn)等特點(diǎn)，已成為解決井底積液的最有效的措施之一。蘇里格氣田屬于低滲透及超低滲透氣田，井底環(huán)境復(fù)雜，多數(shù)氣井凝析油含量在10 %～30 %，礦化度含量在50 g/L～250 g/L，部分氣井還含有甲醇，而氣井生產(chǎn)中現(xiàn)用的泡排劑，分別在高礦化度、高凝析油和高甲醇含量的條件下，其起泡力、穩(wěn)泡力和攜液能力均有所降低，尤其是在一些復(fù)雜的環(huán)境條件下，有些甚至不產(chǎn)生泡沫。

因此，開發(fā)出一種適用于蘇里格氣田儲(chǔ)層物性的抗凝析油型泡排劑，其抗凝析油達(dá)30 %、抗礦化度達(dá)250 g/L、抗甲醇達(dá)30 %，具有較好的起泡力、穩(wěn)泡力和攜液能力。

1 蘇里格氣田抗凝析油型泡排劑的研發(fā)

針對(duì)蘇里格氣田的高礦化度、高凝析油含量的儲(chǔ)層物性，在兩性表面活性劑K 中引入帶有親油基團(tuán)的表面活性劑分子，主要選擇了兩類，一類是帶有醚鍵的長(zhǎng)鏈烷基E，形成了體系A(chǔ)；另一類是帶有醚鍵的氧乙烯基G，形成了體系B，在不同濃度下，分別對(duì)其表面張力進(jìn)行了評(píng)價(jià)，其結(jié)果（見圖1）。

從圖1 可以看出，引入親油基團(tuán)后，表面活性劑分子排列的更致密，體系表面張力明顯降低，表面活性劑親水基周圍的定向水分子減少、自由水分子增多，易于形成膠束[1]，使得CMC 變小，而表面張力的降低，有利于泡排劑各項(xiàng)性能的提升。另外一方面，可以看出，含有聚氧乙烯鏈的G 對(duì)體系的表面活性降低能力低于含有長(zhǎng)鏈烷基的E。因此，選用帶有醚鍵的長(zhǎng)鏈烷基E，形成體系A(chǔ)。同時(shí)，為了保證泡排劑的攜液率的最大化，在60 ℃下，表面活性劑濃度0.5 %，加熱0.5 h，分別評(píng)價(jià)了不同比例K、E 的體系A(chǔ) 的攜液率，結(jié)果（見圖2）。

圖1 表面張力隨濃度變化曲線圖

從圖2 可以看出，體系A(chǔ) 確實(shí)比體系B 的攜液能力強(qiáng)，并且體系A(chǔ) 中，當(dāng)表面活性劑K、E 質(zhì)量比為1:0.01～1:0.02 時(shí)，體系A(chǔ) 的攜液率最大。同時(shí)，為了增強(qiáng)體系的正電荷比例，提高體系電性相互作用，增加其協(xié)同效應(yīng)，引入了四種不同類型的陽(yáng)離子表面活性劑，但其配用比例至關(guān)重要，其結(jié)果（見表1）。

圖2 混合體系的攜液能力隨配比變化圖

表1 E 和陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配相容性

根據(jù)以上評(píng)價(jià)結(jié)果，陰離子表面活性劑E 與陽(yáng)離子表面活性劑1#、2#的相容性更好，同時(shí)，當(dāng)陰離子表面活性劑比陽(yáng)離子表面活性劑溶解的多，溶液不易出現(xiàn)沉淀，這種不等比的復(fù)合乳化劑體系不僅能夠保證體系性能穩(wěn)定，還能夠產(chǎn)生較高的表面活性和增效作用，可得到較高的發(fā)泡體積和較穩(wěn)定的泡沫[2]。分別將每種陽(yáng)離子表面活性劑按照T1～T7 七種比例加入體系A(chǔ) 中，在60 ℃下，混合體系加樣濃度0.5 %，加熱0.5 h，對(duì)比評(píng)價(jià)這四種陽(yáng)離子表面活性劑對(duì)體系攜液率的影響，其結(jié)果（見圖3）。從圖3 可以看出，1#表面活性劑對(duì)體系攜液量的提高影響最大，且在T6 比例中，攜液量最大。因此，選擇了1#表面活性劑，最終合成了蘇里格氣田抗凝析油型泡排劑CQF-1，并與現(xiàn)場(chǎng)上應(yīng)用最廣、性能最好的FJ-1 進(jìn)行了綜合性能的對(duì)比評(píng)價(jià)[3]。

2 泡排劑CQF-1 性能評(píng)價(jià)

2.1 基本性能評(píng)價(jià)

表2 CQF-1 的基本性能

2.2 起泡力、穩(wěn)泡力和攜液能力評(píng)價(jià)

將0.5 %的CQF-1 和市場(chǎng)現(xiàn)用樣FJ-1，分別在11種條件下，依次為10 %凝析油、20 %凝析油、30 %凝析油、50 g/L 礦化水、150 g/L 礦化水、250 g/L 礦化水、10 %甲醇、20 %甲醇、30 %甲醇、50 g/L 礦化水+10 %凝析油和150 g/L 礦化水+10 %凝析油中，60 ℃下加熱0.5 h，并在此溫度下，采用Ross-miles 法，評(píng)價(jià)其起泡力、穩(wěn)泡力和攜液能力，結(jié)果（見圖4，圖5，圖6）。

從對(duì)比結(jié)果來看，無論是在單一的高濃度礦化水、凝析油、甲醇含量下，還是在復(fù)合條件下，CQF-1 的起泡力、穩(wěn)泡力和攜液能力都全面優(yōu)于蘇里格氣田現(xiàn)用樣FJ-1 泡排劑，完全滿足天然氣開采的需要。

2.3 表面張力性能評(píng)價(jià)

在30 ℃，利用KRUSS K100-MK2 表界面張力儀，對(duì)1.0 %泡排劑FJ-1 和CQF-1 分別進(jìn)行了表、界面張力測(cè)定，結(jié)果（見表3）。

表3 CQF-1 與FJ-1 的表、界面張力

從表3 中可以看出，F(xiàn)J-1 和研發(fā)的CQF-1 的界面張力都較低，而研發(fā)的CQF-1 表面張力低于現(xiàn)用樣FJ-1，且表面張力低于35 mN/m。由于表面張力越低，形成的多面體泡沫越多，表面活性劑分子在表面膜的排列越好[4]，產(chǎn)生的泡沫越穩(wěn)定，其表面性能越高，越利于提高泡排劑的各項(xiàng)性能。

圖3 不同陽(yáng)離子表面活性劑混合體系的攜液能力隨配比變化圖

圖4 CQF-1 與FJ-1 起泡力對(duì)比圖

圖5 CQF-1 與FJ-1 穩(wěn)泡力對(duì)比圖

圖6 CQF-1 與FJ-1 攜液能力對(duì)比圖

表4 CQF-1 與FJ-1 的耐熱穩(wěn)定性

2.4 耐熱穩(wěn)定性性能評(píng)價(jià)

分別配制0.5 %的FJ-1 和CQF-1 溶液，裝入老化罐，在120 ℃，老化4 h 后，取出冷卻至60 ℃，分別測(cè)定其在30 %凝析油、250 g/L 礦化水、30 %甲醇條件下，兩種泡排劑的起泡力、穩(wěn)泡力和攜液能力，結(jié)果（見表4）。

從表4 可以看出，分別在高凝析油、高礦化度和高甲醇含量條件下，泡排劑CQF-1 在老化前后性能基本不變，而泡排劑FJ-1 的各項(xiàng)性能則有所下降，說明泡排劑CQF-1 具有更好的耐熱穩(wěn)定性能，說明其在較深井的高溫地層中，具有更穩(wěn)定的泡沫排水性能。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

目前，抗凝析油型泡排劑CQF-1 已經(jīng)生產(chǎn)51.5 t，產(chǎn)品應(yīng)用覆蓋長(zhǎng)慶油田五個(gè)采氣廠和長(zhǎng)南項(xiàng)目部。已完成現(xiàn)場(chǎng)94 口井的加注實(shí)驗(yàn)。加注后氣井平均油壓2.25 MPa，套壓6.52 MPa，平均產(chǎn)氣量0.65×104m3/d，平均單井累計(jì)增產(chǎn)氣量9.24×104m3，共計(jì)增產(chǎn)氣量868.56×104m3，效果顯著[5]。

4 結(jié)論

（1）通過室內(nèi)研發(fā)，針對(duì)性地開發(fā)出適用于蘇里格氣田的抗凝析油型泡排劑CQF-1，抗礦化度達(dá)250 g/L、抗凝析油達(dá)30 %、抗甲醇達(dá)30 %。

（2）CQF-1 與氣田現(xiàn)用性能最好、應(yīng)用最廣的泡排劑FJ-1 進(jìn)行性能對(duì)比評(píng)價(jià)，其在各種實(shí)驗(yàn)條件下的起泡力、穩(wěn)泡力、攜液能力、表面張力和耐熱穩(wěn)定性均優(yōu)于FJ-1，綜合性能較好，尤其是抗凝析油性能突出。

（3）2014 年，CQF-1 泡排劑現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)51.5 t，涉及長(zhǎng)慶油田五個(gè)采氣廠和長(zhǎng)南項(xiàng)目部，共2 個(gè)作業(yè)區(qū)和94 口井，平均單井累計(jì)增產(chǎn)氣量9.24×104m3，效果顯著。

［1］ 賴崇偉.新型抗油－抗鹽起泡劑體系的研究［D］.成都：四川大學(xué)，2007：17-18.

［2］ 陳偉章，徐國(guó)財(cái)，張建忠，等.陰離子表面活性劑溶液泡沫性能與靜態(tài)力學(xué)模型研究［J］.日用化學(xué)工業(yè)，2007，37（2）：71-75.

［3］ 彭年穗. 氣井泡沫排液起泡劑CT5-2［J］. 天然氣工業(yè)，1989，9（3）：45-49.

［4］ 王仲妮.陰陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配體系在水溶液中的表面吸附［J］.日用化學(xué)工業(yè)，1993，（4）：5-7.

［5］ 劉琦，蔣建勛，石慶，等.國(guó)內(nèi)外排液采氣方法應(yīng)用效果分析［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2006，29（3）：51-54.