延113氣田泡沫排水劑的選擇與效果分析

張紅梅

延安大學能源與環境學院，陜西延安 716000

延113氣田投產至今，由于氣井積液問題導致氣井產量下降，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，為現場使用提供理論依據并指導后續優化的方向。

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。井區內為典型的黃土高原梁峁丘陵河谷區，海拔900～1 600 m。黃土覆蓋數米至300 m，長期受自然力的侵蝕，形成復雜的陡坡、梁、峁、溝等特征的地形地貌。氣田水質化驗結果顯示，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。初期產水是凝析水或因動力條件改變而產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

磺酸鹽復合表面活性劑UT-6；多元醇復合表面活性劑UT-7；植物皂甙復合表面活性劑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醫用注射器。

2.2 實驗方法

2.2.1 發泡能力測試

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泡沫上升的高度，即為該實驗樣品的發泡能力[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，使溶液產生細密的泡沫，當細密泡沫到達量筒 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泡沫上(純消泡劑用量為0.1%)，開始計時，當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 量筒內產生泡沫的體積(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泡能力測試結果

圖2 泡排劑在水樣中的攜液能力測試結果

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

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泡能力和攜液能力，結果見表1、圖3和圖4。

表1 水樣中不同濃度下的攜液率測試結果

圖3 UT-6在水樣中的發泡和攜液能力

圖4 UT-7在水樣中的發泡和攜液能力

當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%時能滿足生產需求，因此UT-6的最佳用量為井底積液的0.2%。當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。實驗室數據和現場應用數據對比分析結果顯示，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 現場應用

4.1 泡排劑用量

根據鄂爾多斯盆地蘇里格氣田和延長氣田的施工經驗[1-5]，結合延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%，設計每次處理井筒油管和環空內液量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，從環空注入。理論上泡排棒加注量為1根可攜液0.5～0.6 m3，設計每次處理井筒油管內液量2 m3，處理液柱高度500 m，泡排棒的加注量為3根，關井4 h，從油管投棒加注。泡排劑和泡排棒加注頻次根據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。根據延113氣田的井況，現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，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。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。

消泡劑注入量根據起泡劑的用量、氣井產水量、井溫等參數來確定，同時還要看經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]，并根據分離器后的排污管線流出泡沫的量來適當調整消泡劑的注入量。

4.3 現場試驗結果

現場選用延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、產氣量、產水量見表2和表3。油壓、產水、產氣都有大幅增加，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 結論

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

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，產氣量增加，泡排效果好。