新型抗溫抗油泡排劑的室內研究

王明鳳，李揚，余書漫

（1.克拉瑪依新捷能源有限公司，新疆克拉瑪依　834000；2.中國石油克拉瑪依紅山油田有限責任公司，新疆克拉瑪依　834000）

新型抗溫抗油泡排劑的室內研究

王明鳳1，李揚2，余書漫2

（1.克拉瑪依新捷能源有限公司，新疆克拉瑪依834000；
2.中國石油克拉瑪依紅山油田有限責任公司，新疆克拉瑪依834000）

在有水氣藏開采的中后期，為排除井底積液，通常采用泡沫排水采氣工藝以提高氣井采收率，但是井筒積液中凝析油以及積液溫度等都會影響泡排劑的性能。針對這一問題，本文通過室內實驗，以長鏈氧化胺表面活性劑（起泡劑A）和合成兩性離子表面活性劑（起泡劑B）為主劑，并加入特種表面活性劑E穩泡劑，羅氏-邁爾斯法，以泡沫高度為指標，研制出了一種抗溫抗油的泡排劑YS-1，并對與現場應用較多的泡排劑UT-11C進行對比實驗。實驗結果表明，泡排劑YS-1具有突出的抗溫抗油能力以及良好的抗鹽抗甲醇能力，并且現場地層水具有良好的配伍性能，可適用于高溫和高含油的氣井生產。

起泡劑；抗溫性；抗油性；復配；性能評價

在天然氣井開采過程中，由于邊水、底水的推進等會造成井筒內不斷積水，從而使產氣量不斷下降，甚至壓死氣井。在目前眾多的排水采氣工藝方法中，泡沫排水采氣技術由于具有諸多優點，近年來在國內外采氣工業中得到了廣泛的應用。該技術是將一定量的泡排劑注入氣井中，井底積液與泡排劑接觸后，借助天然氣流的攪動，生成大量低密度含水泡沫，被氣流從井底攜帶到地面，從而達到排水、穩產、增產和延長氣井自噴期的目的［1］。泡沫排水采氣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。本文通過室內實驗研制出一種具有優異的抗溫抗油能力和較好的抗鹽抗甲醇能力的泡排劑。

圖1　30 s時不同起泡劑在不同溫度下的泡沫高度　

1　實驗部分

1.1實驗器材

羅氏泡沫儀，天長市天滬分析儀器有限公司；電子天平精度0.01 g，上海維菱科學儀器；超級恒溫水浴，上海隆拓儀器設備有限公司；起泡劑A，起泡劑B，起泡劑C，起泡劑D，穩泡劑E，穩泡劑F，上海建鴻有限公司；氯化鈉，氯化鎂，氯化鈣，分析純，鄭州派尼化學試劑廠；凝析油，X油田；現場地層水，X油田Y氣井。1.2評價方法

圖2　8 min時不同起泡劑在不同溫度下的泡沫高度

實驗按照標準SY/T6465-2000《泡沫排水采氣用起泡劑評價方法》和GB/T7462-1994《發泡力的測定》對泡排劑的起泡能力進行評價，采用羅氏-邁爾斯法測定起泡劑的起泡性能。

采用1251羅氏泡沫儀進行實驗，待起泡液滴完后再記錄0 s、3 min、5 min、8 min時刻的泡沫高度，定性比較各起泡劑的泡沫高度。

1.3起泡劑的室內實驗研究

1.3.1主劑的選擇

（1）抗溫起泡劑的優選，采取羅氏-邁爾斯法測試其起泡性和穩泡性［2-6］，記錄不同溫度下30 s和8 min的泡沫高度，實驗結果（見圖1、圖2）。由實驗數據可知，隨著溫度逐漸升高，起泡劑A、B、C、D的最大泡沫高度整體上呈現增大的趨勢，當溫度高于70℃時，起泡劑D的最大泡沫高度減小，說明泡沫破裂速度極快，起泡劑D的抗溫性能較差；且當溫度升高時，起泡劑A、B、C、D的泡沫高度的下降速度逐漸升高。根據高溫條件下起泡劑的起泡能力和泡沫穩定性，篩選出起泡劑A、B和C，進行下一步的耐油篩選實驗。

表1　不同凝析油含量下的泡沫高度

（2）抗油起泡劑的優選，本實驗測定不同凝析油含量下起泡劑A、B、C的起泡能力。將實驗溫度設置為20℃，實驗數據（見表1）。

根據表1中的實驗數據可知，在不同凝析油含量下，起泡劑A、B、C在30 s時的泡沫高度相差不大，說明它們的起泡能力相當，但在3 min、5 min時，起泡劑A和B的泡沫高度明顯優于C，說明起泡劑A和B的穩泡性較C強。綜合考慮起泡能力和穩泡能力，最終篩選出A和B作為復配主劑的材料。

表2　主劑復配實驗數據

1.3.2主劑的復配在70℃條件下，A和B以不同比例配制起泡劑，測定不同時刻的泡沫高度，實驗結果（見表2）。

根據實驗數據可知，其中A與B比例在7：3和6：4時起泡能力和穩定性較好。將A、B按照這個比例配制作為主劑。

1.3.3穩泡劑的選擇選擇這兩個比例分別與特種表面活性劑E、F穩泡劑復配，穩泡劑E、F的體積分數分別為0.03％、0.04％和0.05％的條件下，再次實驗確定最終復配方案。添加穩泡劑后的實驗數據（見表3）。

表3　復配實驗數據

實驗數據表明，當起泡劑A、起泡劑B的質量比為7：3、穩泡劑E濃度為0.04％時，起泡效果和穩泡效果都優于其他組合。

2　泡排劑性能評價

應用泡沫排水采氣技術時，需要考慮到泡排劑的抗溫能力、抗油能力、抗鹽能力及抗甲醇能力，同時，所采用的泡排劑必須具有優良的地層水配伍性。因此，需要對YS-1各項性能進行評價。測試泡排劑YS-1在30 s，3 min，5 min，8 min泡沫高度，并與市場常用泡排劑UT-11C進行對比。

2.1抗溫性

溫度對泡沫的穩定性具有較大的影響：一方面，氣泡中分子的運動隨著溫度的升高而加劇，導致氣體膨脹、液體蒸汽壓升高，最終導致液膜變薄，甚至破裂；另一方面，溫度的升高將導致泡排劑的表面黏度降低，泡沫穩定性下降，對泡沫的起泡能力造成嚴重的影響。對泡排劑YS-1進行抗溫性能評價，記錄不同溫度下泡沫高度的變化。實驗結果（見表4）。

表4　不同溫度下不同時刻YS-1的泡沫高度

實驗數據表明，隨著溫度升高，泡沫30 s高度逐漸增大，但是泡沫衰變程度也越來越大，泡沫越來越不穩定。說明溫度升高對泡沫的生成是有利的，但溫度升高對泡沫穩定是不利的。同時，將泡排劑YS-1和UT-11C進行對比，在80℃條件下，泡排劑YS-1的起泡能力和穩泡能力均優于泡排劑UT-11C，說明泡排劑YS-1具有較強的抗溫性能。

表5　不同凝析油含量下不同時刻YS-1的泡沫高度

2.2抗油性

井底積液常含有一定量的凝析油，由于凝析油具有較強的消泡作用。因此，要求泡排劑具有一定的抗凝析油能力。在20℃條件不同凝析油濃度下，抗油性能評價實驗數據（見表5）。

實驗數據表明，隨著凝析油含量增加，泡排劑YS-1的起泡高度越來越低、泡沫穩定性越來越差。在15％凝析油含量下，泡排劑YS-1的起泡能力和穩泡能力遠優于UT-11C，表明該泡排劑抗油能力較好。

2.3抗鹽性

泡排劑需要具有良好抗鹽性，尤其是陰離子表面活性劑抗電解質能力較差，陰離子表面活性劑常常會與Ca2+反應生成沉淀。實驗室以CaCl2、NaCl的質量比1：4配制不同礦化度的配液用水，進行抗鹽實驗，結果（見表6）。

表6　不同礦化度下不同時刻YS-1的泡沫高度

實驗數據表明，隨著礦化度增加起泡高度逐漸降低；相同礦化度下，泡沫高度變化越來越平緩。在同一礦化度下，泡排劑YS-1的起泡能力和穩泡能力均優于泡排劑UT-11C，表明研制的泡排劑具有較好的抗鹽能力。

2.4抗醇性

向氣井中注入甲醇，不僅可以防凍，還可以防止井內管柱和集輸流程的水合物堵塞，但是甲醇的加入會對泡排劑的起泡效果造成嚴重影響。本實驗采用甲醇來進行抗醇性能評價，測定不同濃度甲醇下泡沫高度。實驗結果（見表7）。

表7　不同甲醇含量下不同時刻YS-1的泡沫高度

實驗數據表明，甲醇含量較低時，甲醇對泡排劑的性能影響不大；當甲醇含量較大時，泡排劑性能受到很大影響。在甲醇含量為20％時，泡排劑YS-1的起泡能力和穩泡能力均優于泡排劑UT-11C，說明泡排劑YS-1的抗醇性較好。

2.5與地層水配伍性

用自來水、不同礦化度的配液用水、現場地層水分別配制0.1％、0.5％、1.0％的泡排劑溶液，30℃溫度下靜置24 h，泡排劑溶液無沉淀產生，均一透明，說明泡排劑與配水、地層水具有優良的配伍性。

2.6現場地層水實驗

取自X油田Y凝析氣井的現場地層水，井底溫度為70℃，經鑒定，地層水中凝析油含量為20％，礦化度為14.7×104mg/L。用此地層進行試驗，并與UT-11C形成對比。實驗溫度為70℃，結果（見表8）。

表8　現場地層水實驗

實驗數據表明，YS-1試用在現場地層水中的泡沫高度明顯優于UT-11C，說明YS-1在溫度、凝析油、礦化度等綜合因素的影響下仍具有較強的適用性。

3　結論

（1）通過主劑的篩選、起泡劑的復配，確定以陰離子表面活性劑A和兩性表面活性劑B為主劑，添加特種表面活性劑E研制出的抗溫抗油泡排劑YS-1，其配方為起泡劑A、起泡劑B的質量比為7：3、穩泡劑E濃度為0.04％。

（2）該泡排劑具有突出的抗溫能力、抗油能力和良好的抗鹽能力、抗醇能力，并且與自來水、配水、地層水都具有優良的配伍性。

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［5］付美龍，唐善法，黃俊英.油田應用化學［M］.武漢大學出版社，2005.

［6］李農，等.高溫對泡沫排水劑性能的影響［J］.天然氣工業，2009，29（11）：77-79.

TE377

A

1673-5285（2016）08-0122-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.08.027

2016-06-01