天然氣井用泡沫排水劑的篩選及應用研究

夏星 馬凡塵 馬君良 郭錦軒

摘要：隨著天然氣的不斷開發，氣體中的含水率會逐漸上升，利用泡沫排水劑可以提高含水氣藏的采收率。泡沫排水劑一般是用于產水量不大且具有一定自噴能力的氣體，在利用泡沫排水劑的過程中，需要對天然氣井進行合理分析，選擇合適的泡沫排水劑，能夠在很大程度上提升天然氣的產量。

關鍵詞：天然氣井;泡沫排水劑;應用研究

天然氣為一種新型能源，能夠滿足工業和生活上的需求，因此世界各國對天然氣的開采非常重視，并且天然氣為環保優質性能源。天然氣在生產階段主要分為無水生產期和排水采氣生產期，天然氣在無水生產期的產量比較高，而且工藝簡單，采用合理的開采措施能夠延長天然氣井的開采期限，隨著天然氣的不斷開采，地層中的能量會逐漸消失，會導致地層水或凝析液被帶出地面，如果不采取有效措施進行治理，就會造成天然氣產量降低的情況，根據氣井的實際情況，可以選擇排水采氣的工藝進行生產，泡沫排水劑在排水采氣工藝中的應用非常廣泛，可以有效提升氣井產量。

1泡沫排水采氣技術的特點

泡沫排水采氣技術的主要原理為將表面活性劑注入井底，借助天然氣氣流的攪動作用，使表面活性劑與井底積液充分接觸，從而減少液體的表面張力，并產生大量的含水泡沫，減少井管內的油管摩擦損失和井內重力梯度，在天然氣氣流的作用下帶出井底。

泡沫排水采氣工藝對環境條件的要求低，工藝操作比較簡單，對于設備的維修比較方便，天然氣采氣增效快等特點，不同類型的生產井需要不同的泡沫排水劑。泡沫排水采氣的應用能夠增加氣井的產量，使用泡沫排水采氣過程中對氣井的自噴能力有一定的要求，沒有自噴能力的氣井，需要采用放噴或者其他誘噴的措施，來協助泡沫排水劑進行開采。

2泡沫排水劑的分類和使用要求

2.1泡沫排水劑的分類

（1）非離子起泡劑

這種類型的起泡劑實際上為非離子表面活性劑，該表面活性劑在運用的過程中不會發生離子肽的變化，而是以分子或者膠束的狀態存在于水溶液中，該類型泡沫劑的起泡性能一般，但是在水溶液中的抗電解質能力比較強，對于礦化度比較高的氣井，常規的離子性起泡劑會發生不溶解的沉淀現象出現。而非離子型起泡劑這類表面活性劑，不僅擁有較好的表面活性，而且吸附損失比較小，在礦化度高的氣井中，起泡能力更大。

（2）兩性離子起泡劑

這種類型的泡沫排水劑主要是兩性離子表面活性劑，兩性離子表面活性劑在水溶液的作用下能夠分離出即帶有陽離子又帶有陰離子的兩性離子，這種兩性離子會隨著PH值的變化而出現改變，在酸性條件下會顯示出陽離子，在堿性條件下會顯示出陰離子。兩性離子起泡劑的氣泡性能比較好，而且毒性也比較低，具有一定的生物降解性，由于該起泡劑的成本比較高，所以在很多油田沒有廣泛使用。

（3）高分子聚合物表面活性劑

這種類型的泡沫排水劑主要是高分子表面活性劑，高分子表面活性劑主要由親水基團和疏水基團兩部分組成，并且具有較高的分子質量，高分子表面活性劑擁有高粘度，分散性好和成膜性等特點，在高溫條件下能夠擁有較好的穩定性，并且在使用過程中起泡穩定性比較好，對于氣井的開采非常有幫助。

（4）復合型起泡劑

由于陰離子起泡劑在進行使用的過程中抗電解質能力比較差，因此在高含鈣的氣井中，需要采用復合型起泡劑。復合型起泡劑擁有較高的抗靜電能力，適用于高含鈣的氣井。對于含礦化水和凝析油的氣井中可以采用多組分的復合氣泡劑，表面活性劑在使用過程中具有協同效應，因此同時使用兩種或者兩種以上類型的表面活性劑，能夠取到更好的開采效果。

2.2泡沫排水劑的使用要求

由于天然氣井比較復雜，要求起泡排水劑需要滿足不同井礦，目前所擁有的泡沫排水劑很難適應不同氣井的要求，因此為了提高天然氣產量達到增產的目的，需要結合起泡劑的起泡性能和穩定性對不同的氣井進行研究，從而解決氣井排液困難。常規泡沫排水劑除了要具備表面活性劑的性能外，還需要具有以下特殊要求：（1）較強的起泡能力。在進行起泡過程中，只需要微量的泡排劑，就能夠在天然氣的攪動下形成大量的泡沫，在較低的氣流速度下，能夠將低密度的含水泡沫帶到地面，從而實現排水采氣的效效果。（2）良好的泡沫穩定性。氣井采用泡沫排水的過程中，由于從井底到井口的距離比較遠，如果泡沫的穩定性比較差，就會導致水分落失，達不到將水帶到地面的目的，但是如果泡沫的穩定性過強，會導致泡沫在進入分離器以后會給消泡及氣水分離造成困難。

3適應不同氣井條件下的泡排體系

（1）選擇適當的發泡劑

應當根據氣井的實際情況選擇發泡劑，可以降低液面的表面張力，增加所形成液膜的強度和彈性，起泡劑的分子結構將影響泡沫穩定性和起泡能力。因此需要對起泡劑的分子結構進行合理分析，起泡劑的親水基匹配上合適的親油基，就會形成一個良好的起泡劑。

（2）選擇適當的穩泡劑

氣泡劑在和水溶液發生化學反應后所產生的泡沫穩定性不夠，因此需要加入泡沫穩定劑來提高泡沫的穩定性。在利用泡沫排水劑的過程中加入穩泡劑有著非常重要的作用。穩泡劑能夠幫助泡沫形成致密的混合膜，增加表面活性劑分子之間的引力。并且能夠降低溶液中的活性劑濃度，能夠保持泡沫的穩定性，不同的穩泡劑所帶來的效果也會有所不同，因此在使用穩泡劑的過程中需要結合實際情況來進行選擇，才能夠提高泡沫的穩定性。

4結束語

天然氣利用泡沫排水劑進行排水采氣已經取得了非常大的進展，但是由于每個天然氣井的環境和地層條件不相同，在利用泡沫排水劑過程中需要根據不同的氣田進行分類，才能選擇合適的泡沫排水劑進行排水采氣。可以選擇新型合成或天然高分子表面活性劑來作為起泡劑，比單一的泡沫排水劑及作用更強，而且擁有更強的界面吸附能力。只有合理利用泡沫排水劑，才能提高氣井產量，推動了天然氣的進一步發展。

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