蘇里格氣田集氣站固體消泡工藝應用與評價

張春　張金波　孫立宏　張延　任振華

（中國石油長慶油田公司第四采氣廠，陜西　西安　710021）

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蘇里格氣田集氣站固體消泡工藝應用與評價

張春張金波孫立宏張延任振華

（中國石油長慶油田公司第四采氣廠，陜西西安710021）

摘要蘇里格氣田近幾年開展泡沫排水采氣，有效排除了井筒積液，提高了單井產量。然而規模泡排給集氣站安全平穩運行帶來了影響，為解決泡沫對分離、計量、設備運行等方面的不利影響，開展了蘇里格氣田集氣站消泡工藝應用研究。闡述了固體消泡工藝的特點和機理，介紹了固體消泡裝置及對固體消泡藥劑的選擇，并優選1集氣站開展消泡工藝現場試驗，通過現場的液體和固體兩種消泡工藝對比分析，發現固體消泡自然破泡時間短、抑泡時間長，消泡效果優于液體消泡；固體消泡藥劑成本低、附加成本小，工藝具有操作簡單、易于管理、受限條件少等優勢。

關鍵詞蘇里格氣田集氣站排水采氣固體消泡FG-4消泡劑

修訂回稿日期：2016－01－28

0　引言

自2010年以來，蘇里格氣田歷年開展泡沫排水采氣工程，累計消耗泡排劑約3 000 t，泡沫排水采氣有效排除了井筒積液，提高了單井產量［1］。然而，規模泡排逐步暴露出了影響集輸工藝系統運行的問題，如影響場站設備正常運行及氣田產出水的處理，增加管網運行的阻力。通過對氣田消泡工藝技術的調研，形成了高壓集輸工藝模式下“液體消泡為主、固體消泡為輔”和“站內液體消泡、單井固體消泡”的消泡工藝模式，考慮到蘇里格氣田中低壓集氣模式下的井間串接工藝和分布范圍廣、數量眾多的氣井現狀，單井消泡面臨點多面廣、投資巨大的實際情況，且液體消泡配套工藝相對復雜，無法全面開展應用。因此提出了蘇里格氣田集氣站固體消泡工藝技術，筆者擬就此工藝的應用及評價作探討分析。

1　固體消泡工藝介紹

1.1工藝特點及消泡機理

消泡工藝主要分為液體消泡和固體消泡兩種。液體消泡存在管理成本高、難度大、藥劑調配頻率高，且需要相關的攪拌、霧化配套設施、藥劑連續加注存在藥劑浪費等缺點。而固體消泡具有遇水才溶、不浪費藥劑、消泡更徹底、無需電力、無需清水稀釋、冬季低溫環境不受影響等優勢。

固體消泡機理為在起泡液中分散的消泡劑顆粒，隨著泡膜變薄露到表面，因消泡劑顆粒表面張力比泡膜液低，消泡劑在溶液表面鋪展時會帶走鄰近表面的一層溶液，使液膜變薄，該處受到周圍的拉伸、牽引而不斷變薄，當擴展系數和浸入系數均大于0時，泡沫崩潰導致液膜破裂。消泡劑在溶液表面上鋪展得越快，液膜變得越薄，消泡作用也就越強［2-3］。

1.2固體消泡藥劑選擇

以蘇里格氣田規模應用的UT系列藥劑為評價對象，實驗數據和現場應用結果表明，FG-4型固體消泡劑在以UT-11C或UT-6為起泡源的發泡液中有較強消泡和抑制二次起泡的能力。在實驗室破泡能力測試中破泡時間不到10 s，在抑泡體積不到100 mL時，在現場應用就能達到較好的破泡、抑泡效果，能滿足穩定生產的需要（表1）。

1.3固體消泡裝置簡介

立式固體消泡裝置由17個部分組成，主要部件為旁通閥、主管閥、泄壓閥、主管總成、中心導桿，其工作流程為天然氣、地層水、油、泡沫的混合流體經裝置入口端閥門，通過該裝置特殊通道，使流體按設計運動軌跡前行；流體與主管總成內的藥劑接觸，消泡棒均勻緩慢溶解并迅速分散于混合流體中，在裝置內將泡沫快速消除，使泡沫破滅并不再起泡，最后由出口閥回到生產管線上（圖1）。

表1　FG-4藥劑在不同濃度下的破泡和抑泡試驗表

圖1　固體消泡裝置示意圖

2　固體消泡工藝應用分析

根據場站氣井的生產情況，結合場站集輸工藝流程，優選蘇6-4集氣站開展固體消泡工藝現場試驗，該站投產氣井45口，日產氣能力為26×104m3，其中開展泡沫排水采氣井33口，井均日加注起泡劑230 L，日均產乳狀液1.58 m3。該站因泡沫導致壓縮機停機3次。

2.1固體消泡裝置設計

根據試驗站氣井泡排開展情況，設計加裝立式固體消泡裝置兩套，每個分離器對應安裝1套。消泡裝置設計壓力為6.3 MPa，管線材質為Q345B，裝置通徑為DN200，均滿足集氣站安全生產要求，設計固體消泡棒安裝容量為31根。

2.2固體消泡效果分析

為了深入分析消泡效果，在蘇6-4集氣站開展了未消泡、液體消泡和固體消泡3個階段和FG-7、FG-4兩種藥劑消泡對比試驗達70 d，其中開展固體消泡試驗57 d，試驗固體消泡劑3種。試驗過程中每日定時在分離器出液口取樣，現場開展抑泡試驗，記錄實驗數據，對比分析未消泡、液體消泡和固體消泡的效果。

經過對比分析發現：①固體消泡自然破泡時間短、抑泡時間長，消泡效果優于液體消泡；②經過對比場站的實際產水量和產氣量，發現FG-4（2-9）相對密度較其他型號固體消泡劑大、溶解速度慢、消泡效果更為徹底，更適合場站消泡［4］；③固體消泡期間，產液量、產氣量的變化對抑泡和消泡能力無明顯影響，說明固體消泡能夠滿足集氣站的消泡需求（表2）。

表2　不同消泡方式試驗對比情況表

蘇6-4集氣站開展固體消泡后，站儲液罐內乳狀液明顯減少，乳狀液量由試驗前的1.58 m3／d降至0.014 m3／d，消泡效果良好。

2.3經濟性和管理難度對比分析

按照液體消泡和固體消泡應用推薦條件，對兩種消泡工藝達到完全消泡狀態下的各項成本進行了測算對比，從藥劑成本、人工費用、污水拉運等方面綜合分析發現：固體消泡工藝藥劑成本低、附加成本小（表3）。

表3　液體和固體消泡工藝成本對比表

消泡方式不同，管理方法和操作流程也不同。通過對液體和固體消泡工藝管理難度對比發現：固體消泡工藝具有操作簡單、管理難度小、受限條件少等優勢（表4）。

表4　固體和液體消泡方式管理難度對比表

3　結論

1）固體消泡工藝技術成熟、裝置可靠、效果良好，可滿足蘇里格氣田復雜集輸工藝模式下集氣站集中消泡工藝的需求。

2）FG-4型固體消泡劑具有較強消泡和抑制二次起泡的能力，破泡時間不到10 s、抑泡體積不到100 mL時，可在現場應用達到較好的破泡和抑泡效果。

3）現場固體消泡試驗取得了氣質消泡徹底、分離器無泡沫積聚、儲液罐乳狀液大幅減少的良好效果，達到了試驗目的。

4）固體消泡工藝具有設計簡潔、安裝方便、操作簡單、經濟可靠、消泡徹底、易于管理、受限條件少等特點，推廣應用前景廣闊。

參考文獻

［1］張春，金大權，王晉，等.蘇里格氣田井下渦流排水采氣工藝研究［J］.天然氣技術與經濟，2012，6（5）：45-48.

［2］唐小梅，牛斌，呂玉海，等.泡排氣井井口固體消泡工藝技術應用分析［J］.石油化工應用，2013，32（9）：109-114.

［3］張振文，任濤，牛斌，等.固體消泡劑在鄂爾多斯盆地靖邊氣田的試驗與效果評價［J］.天然氣工業，2013，33 （2）：32-37.

［4］戚杰，魏偉，張磊，等.FG-4固體消泡劑與加藥裝置的研發及應用［J］.天然氣工業，2014，34（2）：61-65.

（編輯：蔣龍）

作者簡介：張春（1984－），工程師，從事天然氣開發采氣工藝技術研究與管理工作。E-mail：zc2_cq@petrochina.com.cn。

doi：10.3969／j.issn.2095-1132.2016.01.011

文獻標識碼：B

文章編號：2095-1132（2016）01-0038-02