防凍型泡排劑在靖邊氣田的試驗效果評價

何黨聯(lián)，王 維，劉 洋，呂玉海，陳 虎，張 騰，高旺斌

（1.中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川 750006；2.中國石油長慶油田分公司西安長慶化工集團(tuán)有限公司，陜西西安 710021）

隨著開發(fā)時間的延長，地層壓力下降，靖邊氣田產(chǎn)水井逐年增加，氣井連續(xù)攜液能力變得較為困難。靖邊氣田從2006-2008 年開始泡沫排水采氣先導(dǎo)性試驗，已針對不同區(qū)塊氣水質(zhì)特征及氣井產(chǎn)水特點，在300余口弱噴產(chǎn)水氣井推廣應(yīng)用了UT 系列泡排藥劑，措施增產(chǎn)效果顯著。

目前靖邊氣田泡排劑加注方式有三種，分別依托集氣站、加藥車及井口自動化泡排裝置配備的高壓注劑泵，將起泡劑通過井口套壓表考克處注入油套環(huán)空。其中，集氣站依托站內(nèi)外電能有效對加藥箱體進(jìn)行保溫，藥劑不易冰凍；井口自動化泡排裝置主要依靠風(fēng)能及太陽能供電，無法滿足加藥箱體24 h 保溫需求，導(dǎo)致裝置冬季無法運行；常規(guī)加藥車冬季作業(yè)時加藥泵泵頭易凍堵，現(xiàn)場實施較為困難。

因此，在氣田常用泡排藥劑基礎(chǔ)上，通過室內(nèi)實驗篩選防凍因子及優(yōu)化組分比例，并開展現(xiàn)場試驗評價應(yīng)用效果。

1 防凍因子優(yōu)選

結(jié)合泡排劑加注工藝，防凍因子選擇主要有如下幾個要求：

（1）良好的防凍性能；（2）防腐及防銹性能；（3）對注劑軟管無溶脹及侵蝕性能；（4）不結(jié)垢；（5）低溫粘度不太大；（6）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。同時，為保證一定的經(jīng)濟(jì)性，選擇了化工行業(yè)中常用甲醇、乙醇、乙二醇、甘油等四種醇類作為防凍因子[1-2]。

發(fā)泡能力試驗方法和試驗儀器均按SY/T6465-2000《泡沫排水采用起泡劑評價方法》進(jìn)行，試驗濃度為3.00 ‰。抗凍性能試驗在-30 ℃條件進(jìn)行，通過測試加入防凍劑對起泡劑泡沫穩(wěn)定性的影響，優(yōu)選出最適合的防凍劑，試驗結(jié)果（見表1）。

表1 不同防凍劑的發(fā)泡能力測試

從表1 測試結(jié)果可以看出：在起泡劑中加入不同抗凍劑后對泡沫的穩(wěn)定性均有一定程度的影響。甲醇破泡快，對泡沫穩(wěn)定性影響最大，乙二醇、甘油相對之下對起泡劑泡沫穩(wěn)定性影響較小。因此選用乙二醇、甘油作為抗凍因子。

2 防凍組分優(yōu)化

為了進(jìn)一步優(yōu)化泡排劑抗凍性能，將乙二醇、甘油兩種抗凍劑按不同比例與起泡劑進(jìn)行復(fù)配后測其發(fā)泡能力，防凍能力以確定出最佳的配制比例，試驗結(jié)果（見表2）。

從表2 測試可以看出：起泡劑與兩種抗凍劑最佳配制比例為：起泡劑：A：B=4：3：3，泡沫高度為87 mm，5 min 后保持在65 mm，說明該配制比例最佳。

表2 不同比例下防凍劑的發(fā)泡能力測試

3 性能評價

通過現(xiàn)場取水樣，進(jìn)行了防凍型起泡劑發(fā)泡能力、攜液能力及配伍性能測試，確定最佳使用濃度，及觀察低溫條件下起泡劑流動性能。

3.1 實驗水樣及藥劑

G1 井現(xiàn)場取水樣：pH：5.84；密度：1.17 g/cm3；起泡劑：防凍型起泡劑；消泡劑：FG-7；緩蝕劑：水溶型、油溶型各一種。

3.2 發(fā)泡能力實驗

稱取0.40 g 防凍泡排劑于1 000 mL 燒杯中，加入G1 井水樣400 mL，得到泡排劑濃度為0.10 %的待測樣液，置待測樣液于恒溫水浴加熱至90±1 ℃，備用。

用恒溫水浴預(yù)熱羅氏泡沫儀并恒溫在90±1 ℃，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(guān)閉羅氏泡沫儀下端閥門，然后移取待測樣液50 mL 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(zhǔn)液面垂直放下，待樣液放完后立即記下羅氏泡沫儀內(nèi)泡沫上升的高度，即為該實驗樣品的發(fā)泡能力。

用以上方法測試：藥劑濃度為0.30 %、0.50 %、0.80 %、1.00 %、1.10 %、1.20 %時，在G1 井水樣中的發(fā)泡能力。

3.3 攜液能力測試

用恒溫水浴預(yù)熱恒溫攜液儀并恒溫在90±1 ℃，打開充氣泵，充入每分鐘8 L 氣體，將已預(yù)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，直到無泡沫帶出為止，量取帶出液體的體積（攜液率＝帶出液體體積/樣液總體積×100 %），即為該實驗樣品的攜液能力。

用以上方法分別測試：藥劑濃度為1.00 %、3.00 ‰時，在G1 井水樣中的攜液能力（見圖1）。

圖1 防凍泡排劑在水樣中不同濃度下發(fā)泡、攜液能力

通過以上測試可以得出：防凍泡排劑在G1 井水樣中具有一定發(fā)泡、攜液能力。當(dāng)藥劑濃度為1.00 %時，攜液率為77.50 %；根據(jù)實驗測試數(shù)據(jù)和現(xiàn)場應(yīng)用數(shù)據(jù)對比分析結(jié)果顯示，泡沫排水劑在實驗室測試攜液率達(dá)到75.00 %時，在現(xiàn)場使用能滿足生產(chǎn)排液需要。

3.4 防凍性能測試

量取200 mL 防凍泡排劑于燒杯中，將樣液放入冰箱中，在-25 ℃條件下靜置24 h 后取出觀察其狀態(tài)。

圖2 防凍泡排劑恒溫前及在-30 ℃靜置24 h 后照片

通過以上實驗照片可以看出：防凍泡排劑具有較好的防凍性能，在-30 ℃靜置24 h 后，不分層、無沉淀、未結(jié)冰，仍具有良好的流動性能。

3.5 配伍性測試

（1）實驗方法，稱取2.00 g 防凍泡排劑于廣口瓶中，加G1 井水樣稀釋至200 mL，再加入2.00 g FG-7，攪拌均勻，觀察狀態(tài)，放入烘箱，在30 ℃條件下恒溫4小時后取出觀察其狀態(tài)（因消泡劑在站內(nèi)分離器前加注，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示此時溫度約為300 ℃左右）。

（2）實驗結(jié)果，由圖3 可以看出，恒溫前后藥劑易溶解于水樣中，混合溶液無沉淀，不分層，有良好的流動性能，表明防凍泡排劑具有較好的配伍性能。

4 現(xiàn)場應(yīng)用效果評價

圖3 恒溫30 ℃靜置4 h 后照片

G1 井2008 年時定產(chǎn)2×104m3/d 生產(chǎn)，通過定期提產(chǎn)至4×104m3/d 帶液氣井生產(chǎn)保持穩(wěn)定。2013 年1 月時，油壓降至5.4 MPa 該井已無法連續(xù)攜液生產(chǎn)，油套壓差達(dá)2.75 MPa，日均產(chǎn)氣量降至1.75×104m3。2013 年7 月底在G1 井開展了自動化泡沫排水采氣，油套壓差降低至0.4 MPa 左右，日均增產(chǎn)氣量0.2×104m3，措施效果明顯。進(jìn)入冬季后，自動化泡排裝置停運，加藥車井口加注泡排劑受環(huán)境溫度及雪天影響，無法保證定期加注，12 月底產(chǎn)氣量降至1.5×104m3/d，產(chǎn)水量降至0.1 m3/d。

2014 年1 月在該井開展防凍型起泡劑現(xiàn)場試驗，投運井口自動化泡排裝置。初始加注量40 L/d，后續(xù)定為30 L/d，不與水配比，每3 天加注1 次，加注時間14：00-14：30，確保裝置動力充足。通過跟蹤自動化泡排裝置運行及氣井生產(chǎn)情況，在環(huán)境溫度最低達(dá)到-22 ℃時（2014 年1 月8 日），裝置仍能正常運行，按設(shè)計制度完成防凍型起泡劑的定量加注，泵體、管線均無凍堵；氣井生產(chǎn)穩(wěn)定，日均產(chǎn)氣2.1×104m3，日均產(chǎn)液0.58 m3。

5 結(jié)論

（1）通過室內(nèi)實驗，優(yōu)選了乙二醇、甘醇兩種防凍因子，與在用起泡劑混合研制的防凍型泡排劑性能較好，滿足氣田環(huán)境及弱噴產(chǎn)水氣井生產(chǎn)需求。

（2）現(xiàn)場試驗結(jié)果表明：防凍型起泡劑在-22 ℃具有較好的流動性能，攜液效果較好，有效確保了弱噴產(chǎn)水氣井的平穩(wěn)生產(chǎn)，提高了自動化泡排現(xiàn)場適用性。建議進(jìn)一步優(yōu)化藥劑組分，降低藥劑成本。

［1］ 王翠艷，白軒.礦用防凍劑的研制［J］.遼寧化工，1996，（5）：19-21.

［2］ 鄧創(chuàng)國，趙玉，等.澀北氣田低溫泡排劑的研制及應(yīng)用［J］.天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2013，7（3）：24-26.