東海氣田小直徑加藥管線泡沫排水發泡劑實驗研究

包建銀，王敉邦，蔣林宏，李浩哲

（中國石油大學（北京）石油工程學院，北京　102249）

東海氣田小直徑加藥管線泡沫排水發泡劑實驗研究

包建銀，王敉邦，蔣林宏，李浩哲

（中國石油大學（北京）石油工程學院，北京102249）

為研究現有發泡劑對東海氣田的適應性，優選發泡劑進行管線泡沫排水，選取目前常用的陰離子、兩性離子、非離子型發泡劑，以藥劑在高溫、凝析油、礦化度水情況下的最大發泡體積和析水半衰期作為實驗指標優選發泡性能良好的發泡劑；結合東海氣田的地層溫度、地層水礦化度、凝析油含量確定了發泡劑的使用配比及參數。結果表明，非離子類型的發泡劑FP-08具有良好的熱穩定性，在具一定礦化度的地層水和凝析油環境中均具有良好的發泡性能，能滿足東海氣田氣井小直徑管線注藥泡沫排液采氣工藝要求。根據現場數據，FP-08發泡劑的合理使用濃度為0.5％～1.0％，稀釋比例不低于1：1，發泡劑使用時凝析油含量應不高于30％。

發泡劑；發泡性能實驗；使用配比；方案設計；東海氣田

小直徑加藥管線泡沫排水工藝在東海氣田積液氣井已經廣泛運用［1，2］。國內外學者做過很多的實驗研究［3-7］，但目前還沒有針對東海氣田液體發泡劑性能及適用性的實驗研究，也沒有明確的發泡劑適用類型和配比。根據東海氣田各井地層水水質分析數據，TWT區塊地層水礦化度為5 326 mg/L～16 985 mg/L，水型有NaHCO3、Na2SO4、CaCl2等，凝析油含量為5％～28％。PH區塊各井地層水礦化度為3 711 mg/L～8 488 mg/L，水型以NaHCO3為主，凝析油含量為5％～28％。本文根據東海氣田實測基礎數據設計了優選適合該區的液體發泡劑的實驗方案，并確定了發泡劑的類型和配比。

1　發泡劑優選及發泡性能實驗

1.1發泡性能優選實驗

實驗選取FP-01、FP-02、FP-03、FP-04、FP-05、FP-06、FP-07、FP-08共8種發泡劑［8］。采用攪拌法，以最大發泡體積Vmax和析水半衰期S為指標進行發泡性能實驗。其中Vmax指含一定發泡劑濃度的溶液在固定體積時完全發泡所產生泡沫的最大體積；S指完全發泡所產生的泡沫靜置后析出一半水溶液所需時間，主要表征所產生泡沫的穩定性。將發泡劑分別用蒸餾水配制成0.5％（質量分數）的溶液200 mL，室溫下機械攪拌（轉速為2 000 r/min）至溶液完全成泡，然后將泡沫轉移至量筒中室溫靜置，記錄Vmax及S（以析出100 mL水溶液計時），實驗結果（見表1）。

表1　發泡劑靜態發泡性能實驗結果表

由表1可見，除FP-05外，其他7種藥劑的Vmax均大于1 000 mL，說明FP-05的發泡能力比其他藥劑差；從析水半衰期S可以看出，7種藥劑均具有良好的泡沫穩定性（析水周期大于300 s）。

1.2發泡劑熱穩定性實驗

實驗溫度設定為120℃，將發泡劑FP-02至FP-08分別配制成2％（質量分數）的溶液，置于老化罐中，在滾子爐中老化72 h后觀察溶液現象，實驗結果（見表2）。

表2　發泡劑熱穩定性實驗結果表

由表2可見，老化后FP-02、FP-06、FP-08這3種發泡劑溶液清澈，無渾濁、無沉淀，發泡劑熱穩定性良好。

1.3發泡劑在地層中的發泡性能

表面活性劑易與地層水中的金屬離子發生化學反應失去其發泡性能，實驗取TWT-A1S井地層水（礦化度為12 927.2 mg/L）測定發泡劑FP-02、FP-06、FP-08在地層水中的發泡性能。

將FP-02、FP-06、FP-08用地層水配制質量分數為0.5％的200 mL溶液，攪拌3 min（轉速為2 000 r/min），完全成泡后轉移至量筒中，室溫下靜置，記錄最大發泡體積Vmax及析水半衰期S，實驗結果（見表3）。

表3　TWT-A1S井地層水中發泡性能實驗結果表

由表3可見，在具有一定礦化度的地層水中，FP-02的發泡性能較差，而對FP-06和FP-08幾乎沒有影響，表明其在地層水中性能穩定。

由以上實驗可知：非離子類型的發泡劑FP-08具有良好的熱穩定性，在地層水環境中均具有良好的發泡性能。

2　東海氣田發泡劑研究

2.1發泡劑對凝析油含量的適應范圍

為研究FP-08對凝析油含量的適用范圍，配制6 份0.5％（質量分數）的FP-08發泡劑溶液（注：FP-08是一種發泡劑，將其配制成為溶液后就變成了FP-08發泡劑溶液），其中凝析油含量分別為5％、10％、20％、30％、40％、50％，攪拌3 min（轉速為2 000 r/min），完全成泡后轉移至量筒中，室溫下靜置，記錄最大發泡體積Vmax及析水半衰期S，實驗結果（見圖1）。

圖1　FP-08在不同凝析油含量水溶液中的發泡性能圖

由圖1可知，當凝析油含量達40％～50％（質量分數）時，Vmax明顯降低，S明顯縮短，發泡性能受到一定影響。發泡劑FP-08在現場應用時，井筒積液或氣井產液的凝析油質量分數應不高于30％。當產液（積液）凝析油質量分數為30％～40％時，應根據現場工況適當提高發泡劑濃度，不建議在產液（積液）凝析油質量分數高于40％的氣井中使用該發泡劑。

2.2地層水適應性評價

為驗證發泡劑FP-08對TWT和PH區塊地層水的適應性，選取不同礦化度和水型的代表性地層水開展配伍性實驗。

將發泡劑FP-08用各井地層水配制成1.0％（質量分數）的水溶液，在室溫及120℃時觀察是否有渾濁或沉淀產生，實驗結果（見表4）（TWT-A1S井地層水）。

由實驗結果可見，FP-08發泡劑與PH和TWT區塊各氣井地層水配伍性良好，無論是室溫還是加熱條件下發泡劑溶液均澄清，無渾濁或沉淀產生。

2.3井筒中熱穩定性評價

發泡劑在地層（井筒）溫度下長時間放置會發生分解變性［6］，生產沉淀傷害地層甚至失去起泡性能。用TWT-A1S井地層水配制2％（質量分數）FP-08溶液200 mL，在130℃分別放置3 d和7 d，觀察溶液狀態并對發泡性能進行實驗（見表5）。

表4　FP-08與不同水型及礦化度地層水配伍性表

表5　發泡性能實驗結果表

由實驗可知，FP-08發泡劑在井筒中熱穩定性良好，130℃下7 d內未分解變性，溶液澄清無沉淀，且保證了良好的起泡性能，可以滿足現場技術要求。

2.4發泡劑現場使用濃度確定

評價不同質量分數發泡劑的發泡性能，對現場施工進行指導。用地層水將FP-08發泡劑配制成不同質量分數（0.1％、0.3％、0.5％、0.7％、1.0％、1.5％、2.0％）的水溶液，攪拌（轉速為2 000 r/min），完全成泡后轉移至量筒中，室溫下靜置，記錄最大發泡體積Vmax及析水半衰期S，實驗結果（見圖2）。

圖2　不同質量分數FP-08的發泡性能評價實驗結果圖

由圖2可見，質量分數高于0.5％的發泡劑溶液發泡性能穩定。考慮到發泡劑作為一種表面活性劑在遇油和水時會產生一定消耗，同時在管線、管柱上的吸附也會造成發泡劑損耗。綜合考慮，推薦現場使用發泡劑濃度為0.5％～1.0％。

2.5發泡劑配比確定

發泡劑為長鏈聚合物分子，其原液黏度較高，經小直徑管線注入時摩阻較高，為了便于現場注入，需要對發泡劑原液進行清水稀釋。為確定合理注入稀釋比例，分別測定不同稀釋比例的FP-08發泡劑在20℃～90℃內的溶液黏度，結果（見圖3）。

圖3　不同稀釋比例下發泡劑FP-08的黏度-溫度曲線圖

實驗表明，發泡劑FP-08原液黏度較高，隨著稀釋比例提高，發泡劑溶液濃度降低，黏度明顯下降，建議現場使用時發泡劑原液的稀釋比例不小于1：1的體積比，并根據現場工況調整。

3　小結

（1）通過系列室內實驗，優選出一種發泡性能、熱穩定性良好的非離子型發泡劑FP-08。并確定了質量分數為0.5％～1.0％的適用范圍。

（2）針對東海氣田地層水，凝析油含量做了FP-08的配伍性實驗，確定了滿足東海氣田氣井小直徑管線泡沫排液采氣工藝要求的發泡劑FP-08使用濃度和稀釋比例。

［1］楊川東.采氣工程［M］.北京：石油工業出版社，2006.

［2］黃艷，佘朝毅，鐘曉瑜，等.國外排水采氣工藝技術現狀及發展趨勢［J］.鉆采工藝，2015，28（4）：57-59.

［3］趙仁保，吳亞紅，王占軍，等.泡排劑性能評價實驗研究［J］.天然氣技術，2008，2（3）：35-36.

［4］李農，蔣華全，曹世昌，等.高溫對泡沫排水劑性能的影響［J］.天然氣工業，2012，29（11）：77-79.

［5］JHA B K，PATIST A，SHAH D O.Effect of antifoaming agents on the micellar stability and foamability of sodium dodecyl sulfate solutions［J］.Langmuir，1999，15（9）：3042-3044.

［6］王莉娟，張高勇，董金鳳，等.泡沫性能的測試和評價方法進展［J］.日用化學工業，2005，35（3）：171-173.

［7］MALYSA K.Formation properties and mechanism of stability［J］.Adv Col Interf Sci，1992，（40）：37-83.

［8］朱瑤，趙國璽，黃建濱，等.表面活性劑水溶液的起泡性研究［J］.精細化工，1994，11（3）：6-12.

Experimental research of vesicant used in the east China sea gasfield

BAO Jianyin，WANG Mibang，JIANG Linhong，LI Haozhe
（College of Petroleum Engineering，China University of Petroleum（Beijing），Beijing 102249，China）

Small-diameter gas pipeline dosing foam drainage process is extensive used in east China sea gasfield.In order to study the adaptability of surfactant，the experiment selected anion，zwitterionic，non-ionic type of agents from the most commonly anionic surfactants in industrial as the subjects for the experiment.By detecting the performance of the maximum expansion volume（Vmax）and half-period of precipitation water（S）at elevated temperatures，condensate oil，salinity water condition we have selected the most compatible foaming vesicant.Combing with the formation temperature，formation water salinity，condensate oil of east China sea gasfield，this article search the most appropriate vesicant.According to the site conditions of east China sea gasfield in the final test，this article filters the best vesicant to meet the requirements of process，which gives a strong direction for the sit.

vesicant；performance test；use ratio；program design；east sea gasfield

TE377

A

1673-5285（2016）08-0039-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.08.010

2016-06-21

包建銀，男（1989-），碩士，現從事油氣田開發開采理論與工程方面的研究工作，郵箱：BJY891117@163.com。