一種耐鹽耐甲醇耐凝析油泡排劑的室內研究

白慧芳　李穎川　陳　勇　王小魏　劉治彬

鄧　琪1　石偉志1　石亮亮1　何乾偉1

1.西南石油大學石油與天然氣工程學院,　四川　成都　610500；2.西南石油大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室,　四川　成都　610500；3.川慶鉆探工程有限公司長慶鉆井總公司,　陜西　西安　710000

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一種耐鹽耐甲醇耐凝析油泡排劑的室內研究

白慧芳1李穎川2陳勇3王小魏1劉治彬1

鄧琪1石偉志1石亮亮1何乾偉1

1.西南石油大學石油與天然氣工程學院,四川成都610500；2.西南石油大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室,四川成都610500；3.川慶鉆探工程有限公司長慶鉆井總公司,陜西西安710000

在天然氣開采中后期,通常采用泡沫排水采氣工藝來清除井底積液,但井筒積液具有較高礦化度,有時含有甲醇、凝析油等，都會影響泡排劑的性能。為了復配出性能更優的泡排劑,以6種常用的泡排劑為主劑,通過評價分析,優選2種泡排劑,確定最佳配比與濃度后,加入3種助劑,增加起泡高度以及半衰期,以改善泡排劑的起泡性能與穩定性能,最后對所復配出的泡排劑進行各項敏感性分析。最終,證明了所復配出的混合型泡排劑具有很好的耐鹽性、耐溫性、抗甲醇性以及抗凝析油性。

泡排劑；抗甲醇性；抗凝析油性；復配

0　前言

在天然氣開采過程中,隨著地層能量和產氣量的降低,氣井會逐漸在井底產生積液,嚴重時甚至會導致停產,因此要在井底積液威脅氣井正常生產之前及時采用排水工藝,泡沫排水采氣就是常用方法之一[1-2]。其區別于其他排水采氣方式的獨特優勢在于成本低、施工容易、收效快且不影響氣井正常生產,特別是生產少量水的深井,泡排是非常經濟的排水采氣工藝。泡排的關鍵在于泡排劑的性能,即在一定的地層水礦化度、甲醇含量、凝析油含量及地層溫度下,要求泡排劑有盡可能好的起泡能力、適中的泡沫穩定性和較高的攜液量[3-5]。本文通過室內實驗研制出一種新型、高效,適用于高溫、含高礦化度水的天然氣井的泡排劑,以滿足天然氣開采需要。

1　實驗部分

1.1主要藥劑與儀器

藥劑：泡排劑UT-11C、UT-12、UT-14,工業級,成都孚吉科技有限公司；泡排劑XHY-2、XHY-4 j、XHY-4 k,工業級,興華科技有限公司；NaCl、Na2SO4、CaCl2、MgCl2鹽類；十二烷基磺酸鈉(AS)、十二烷基苯磺酸鈉(ABS)、乙二胺四乙酸(EDTA)、三乙醇胺(TEA)、甲醇、凝析油等[6-7]。

儀器：恒溫水浴鍋、Ross-Mils泡沫儀、電子天平、燒杯、量筒等。

1.2實驗方法

實驗按照SY/T 6465-2000《泡沫排水采氣用起泡劑評價方法》和GB/T 7462-1994《發泡力的測定》對泡排劑的起泡能力和穩定性能進行評價。

將200 mL泡排劑溶液從長900 mm、內徑2.9 mm的滴液管中流下,滴入50 mL同樣溫度和濃度的泡排劑溶液中,記錄200 mL泡排劑溶液流完后不同時間的泡沫高度,記錄泡沫高度下降一半時的時間。

表征起泡劑的起泡性能和穩定性能的參數分別為起泡高度和半衰期。起泡高度指200 mL泡排劑溶液流完時的泡沫高度。半衰期指泡沫高度下降一半時的時間[4]。本實驗中藥劑濃度均為質量濃度,液體試劑含量均為體積含量。

2　實驗結果與討論

2.1混合型泡排劑研究

2.1.1主劑配比

為了研究單種泡排劑在地層水中的泡沫性能,在實驗溫度為60 ℃時用傾注法測定了UT-11 C、UT-12、UT-14、XHY-2、XHY-4 j和XHY-4 k 6種泡排劑在礦化度為 10 g/L 的地層水中不同濃度時的起泡性能和穩定性能,進而記錄每種泡排劑在起泡高度最高時的濃度和半衰期[8-9],此時濃度為泡排劑的最佳濃度。實驗表明,UT-11C、XHY-4 j和XHY-4 k的起泡性能和穩定性能明顯優于其他泡排劑,測試結果見表1。

表1不同種類泡排劑最佳起泡性能和穩定性能對比

泡排劑種類最佳濃度/(%)起泡高度/mm半衰期/minUT-11C0.733516UT-120.430012UT-140.352803XHY-20.43503.5XHY-4j0.334015XHY-4k0.333512

由上述實驗可知,不同泡排劑的性能有較大差異。一般來說,隨著泡排劑濃度的增加,起泡高度和穩定性能先增加后減小,存在一個性能最佳的濃度。從表1可知,UT-11C、XHY-4 j和XHY-4 k的起泡性能和穩定性能明顯高于其他泡排劑,同時XHY-4 j和XHY-4 k的最佳濃度較低。

圖1　定濃度不同比例XHY-4 j、XHY-4 k性能

圖2　定比例不同濃度XHY-4 j、XHY-4 k性能

2.1.2助劑優選

為了進一步獲得起泡性能和穩定性能較好的泡排劑,可以在配方中加入適量的添加劑。本文選擇4種添加劑(起泡劑十二烷基磺酸鈉AS、十二烷基苯磺酸鈉ABS,穩泡劑乙二胺四乙酸EDTA、三乙醇胺TEA),其中AS和ABS為陰離子表面活性劑,易溶于水,與其他試劑配伍性好,具有良好的乳化、發泡、滲透和分散性能,能夠增強泡排劑的起泡性[10-11]。EDTA為鈣鎂離子掩蔽劑,可以減少地層水中鈣鎂離子對泡排劑的影響,能夠增強泡排劑的穩定性。EDTA是一種高黏度液體,加入后可進一步增強液膜強度,提高泡沫穩定性。

本文實驗采用逐個加入的方式,改變助劑濃度確定最佳比例,所得實驗結果見圖3,加入助劑后泡沫最佳性能見表2。

表2不同助劑加入后泡沫性能

試劑種類起泡高度/mm半衰期/min0.25%XHY-4k0.25%XHY-4j29514.5加入0.02%ABS32516再加入0.04%AS38019再加入0.015%EDTA38525.5再加入0.020%TEA35024

2.2混合型泡排劑性能評價

現場應用泡排工藝的井往往是含有凝析油、甲醇等成分的生產井,同時伴隨有高溫、高壓、高礦化度等特點,要求泡排劑具有一定的耐鹽、耐溫、抗甲醇和抗凝析油能力。因此,需要對所配置的混合型泡排劑進行各種敏感性分析[12-13]。

a) 加入ABS

b) 加入AS

c) 加入EDTA

d) 加入TEA圖3　不同助劑加入后泡沫高度隨時間變化曲線

2.2.1耐鹽性能

地層水礦化度較高時,一些泡排劑的起泡能力和穩泡能力會受到很大影響,尤其是陰離子表面活性劑可與Ca2+、Mg2+等陽離子發生反應產生沉淀[14-15]。因此,本文實驗測試了混合型泡排劑在不同礦化度下的起泡性能和穩定性能,結果見圖4、表3。

圖4　不同礦化度含量混合型泡排劑泡沫高度隨時間變化曲線

表3不同礦化度時混合型泡排劑性能

泡排劑類型礦化度/(g·L-1)起泡高度/mm半衰期/min混合型泡排劑5285301036027.54034030802952512029035XHY-4j1034015XHY-4k1033512

由圖4及表3可知,混合型泡排劑在很低礦化度時起泡性能略差,隨著地層水礦化度的上升,起泡性能先上升后下降。總體來說,混合型泡排劑在任意礦化度地層水中的起泡性能都較好,且泡沫壽命較長。

2.2.2耐溫性能

圖5　不同溫度泡沫高度隨時間變化曲線

表4不同溫度混合型泡排劑性能

泡排劑類型溫度/℃起泡高度/mm半衰期/min混合型泡排劑303304045340356036022.5753758904004XHY-4j6034015XHY-4k6033512

由圖5及表4可知,隨著溫度的升高,泡排劑的起泡性能逐漸增強,而穩定性能卻逐漸減弱。隨著溫度的上升,起泡高度和1 min后泡沫高度一直上升,而3 min、8 min 以及15 min后的泡沫高度先上升后下降。總之,該混合型泡排劑在任意溫度下都能充分起泡,在小于或等于75℃時泡沫壽命較長,攜液時間充裕。

2.2.3抗甲醇性能

圖6　不同甲醇含量泡沫高度隨時間變化曲線

表5不同甲醇含量混合型泡排劑性能

泡排劑類型甲醇含量/(%)起泡高度/mm半衰期/min混合型泡排劑035026103552320340203036517.54033515XHY-4j2028010XHY-4k2032512.5

2.2.4抗凝析油性能

圖7　不同凝析油含量泡沫高度隨時間變化曲線

表6不同凝析油含量混合型泡排劑性能

泡排劑類型凝析油含量/(%)起泡高度/mm半衰期/min混合型泡排劑0350261038013.520335103034517.54035520XHY-4j203153XHY-4k203403.5

從表6可知,隨著凝析油含量的增加,泡排劑起泡高度小范圍內波動變化,而半衰期先縮短再增長。從圖7可知,凝析油的存在能夠延緩泡沫的生成,滴液管中液體流完3 min后的泡沫高度最大,任意含量凝析油下產生的最高泡沫高度均高于不含凝析油下產生的泡沫高度。而泡沫半衰期隨著凝析油含量的增加先縮短后增長,在較高凝析油含量下泡沫壽命較長,攜液時間較為充裕。

3　結論

除此之外，還有許多其他的外國文化元素作為時尚出現在田子坊，如印度海娜手繪紋身、日本天空之城，等等。顯然，上海作為一座國際化大都市，包容了各種來自不同地域和背景的文化，田子坊作為創意產業園區，吸納了二十多個國家和地區的創意企業入駐，經營者中有80余人是外籍人士，因此，這里的異國情調也比別的城市里的旅游街區更為明顯。

2)通過對泡排劑耐鹽性、耐溫性、抗甲醇性以及抗凝析油性的研究,證明了所復配出的混合型泡排劑具有一定的耐鹽性、耐溫性、抗甲醇性以及抗凝析油性。

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能源互聯網建設鎖定十大重點先期開展試點示范

由國家發展改革委、國家能源局、工業和信息化部聯合制定的《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》(以下簡稱《意見》)，日前發布。《意見》提出，能源互聯網建設近中期將分為兩個階段推進，先期開展試點示范，后續進行推廣應用，并明確了10大重點任務。

《意見》明確了能源互聯網建設目標：2016～2018年，著力推進能源互聯網試點示范工作，建成一批不同類型、不同規模的試點示范項目；2019～2025年，著力推進能源互聯網多元化、規模化發展，初步建成能源互聯網產業體系，形成較為完備的技術及標準體系并推動實現國際化。

《意見》明確了能源互聯網建設10大重點任務：一是推動建設智能化能源生產消費基礎設施。鼓勵建設智能風電場、智能光伏電站等設施；鼓勵煤、油、氣開采加工及利用全鏈條智能化改造，實現化石能源綠色、清潔和高效生產；鼓勵建設以智能終端和能源靈活交易為主要特征的智能家居等。二是加強多能協同綜合能源網絡建設。推動不同能源網絡接口設施的標準化、模塊化建設，大幅提升可再生能源、分布式能源及多元化負荷的接納能力。三是推動能源與信息通信基礎設施深度融合。促進智能終端及接入設施的普及應用，促進水、氣、熱、電的遠程自動集采集抄，實現多表合一。四是營造開放共享的能源互聯網生態體系，培育售電商、綜合能源運營商和第三方增值服務供應商等新型市場主體。五是發展儲能和電動汽車應用新模式。積極開展電動汽車智能充放電業務，探索電動汽車利用互聯網平臺參與能源直接交易、電力需求響應等新模式。六是發展智慧用能新模式。建設面向智能家居、智能樓宇、智能小區、智能工廠的能源綜合服務中心，通過實時交易引導能源的生產消費行為，實現分布式能源生產、消費一體化。七是培育綠色能源靈活交易市場模式。建設基于互聯網的綠色能源靈活交易平臺，支持風電、光伏、水電等綠色低碳能源與電力用戶之間實現直接交易；構建可再生能源實時補貼機制。八是發展能源大數據服務應用。實施能源領域的國家大數據戰略，拓展能源大數據采集范圍。九是推動能源互聯網的關鍵技術攻關。支持直流電網、先進儲能、能源轉換、需求側管理等關鍵技術、產品及設備的研發和應用。十是建設國際領先的能源互聯網標準體系。

(曾妍摘自中國石油新聞中心網)

2015-12-04

國家科技重大專項課題“大牛地致密低滲氣田特殊結構井滲流機理與采氣工藝研究”(2011.ZX.05045-05-01)

白慧芳(1990-)，女，河南濮陽人，碩士研究生，主要從事泡沫排水采氣工藝研究。

10.3969/j.issn.1006-5539.2016.02.013