泡沫排水劑內控標準的制定及實施探討

中國石油長慶油田分公司西安長慶化工集團有限公司（陜西西安710018）

泡沫排水劑內控標準的制定及實施探討

王 婉，萬 華，王妍瓊，竇亞娟，呂俊華

中國石油長慶油田分公司西安長慶化工集團有限公司（陜西西安710018）

針對現有泡沫排水劑企業標準和行業標準存在的問題，分析了各標準中在實驗條件、實驗儀器和技術指標之間的差異，根據地層水特點和現場的實際生產需求，確定各主要技術指標，制定出適用于本企業的產品內控標準，并對其實施過程中的相關問題進行了探討。

泡沫排水劑；起泡力；穩泡力；攜液量；內控標準

泡沫排水采氣技術是提高氣井采收率的有效措施之一，是目前國內氣田最為普遍的排水采氣方法。其主要是通過向氣井注入一定量的泡沫排水劑，在井底積液與天然氣的共同作用下，產生大量的泡沫，與井底積液的密度相比，泡沫的密度大大降低。更容易被氣體帶到地面，可以解決井底積液使氣井正常生產的影響[1]。而氣田生產中現用的泡排劑種類繁多，絕大多數分別在高礦化度、高凝析油或高甲醇含量的條件下，其起泡力、穩泡力和攜液量都有所降低，尤其是在一些復雜的環境條件下，甚至不產生泡沫,會對生產產生不良影響，因此需要對泡排劑產品進行更為詳細的檢測。目前，泡排劑產品沒有適用的國家標準,各種產品的內控標準成為企業質量監督檢驗的技術依據。而現有企業內控標準，種類繁多、內容參差不齊，且大部分存在制定時間早、技術指標低、實驗條件單一等問題，因此，有必要針對不同氣田的儲層物性，制定出適用于此區塊的泡排劑產品的內控標準，并對其實施進行探討[1]。

1 現有泡排劑的評價標準

市場現有泡排劑標準種類繁多、內容參差不齊，除了各類廠家的產品內控標準，目前，比較權威的泡排劑標準主要是石油天然氣行業標準SY/T 5761-1995《排水采氣用起泡劑CT5-2》和SY/T 6465-2000《泡沫排水采氣用起泡劑評價方法》[2-3]。其中，《泡沫排水采氣用起泡劑評價方法》只有評價方法，未規定技術指標、且評價溫度低（僅40℃），評價方法簡單，評價條件單一。而《排水采氣用起泡劑CT5-2》是1995年制定的針對單一泡排劑產品CT5-2的檢測標準，技術指標較低，且起泡力和穩泡力僅有礦化水條件下的評價，攜液量僅有石油醚條件下的評價。同時，這2個標準規定礦化度都很低，最高僅為50g/L，且對其他實驗條件都未規定，例如現場經常要考慮的凝析油含量、甲醇含量，還有對現場氣井流量的模擬條件的規定等儲多問題。

2 各類內控標準存在的問題

目前，在對各類泡排劑產品進行檢測的過程中，發現其送樣單位所提供的產品內控標準五花八門，這些單位既包含了研發產品的各生產廠家、高校、研發機構，也包括產品的使用機構各氣田的采氣廠。同時，也進行了產品的自主研發，對現場的使用條件進行了調研，從各方面真實的反映出各類內控標準中存在的問題。

2.1 主要技術指標的差異

技術指標的差異主要反映在起泡力、穩泡力和攜液量。

對于含礦化水條件下使用的泡排劑,起泡力有定0min泡高（HO）＞60mm、＞80mm、＞90mm、＞120mm，最大相差60mm;穩泡力有定5min泡高（H5）＞40mm、＞50mm、＞60mm、＞90mm，最大相差50mm，還有穩泡力定3min泡高(H3)＞60mm、＞80mm、＞100mm,兩者相差40mm,甚至有些標準根本沒有定穩泡力指標。對于含凝析油條件下使用的泡排劑,起泡力有定0min泡高（HO）＞20mm、＞40mm、＞60mm、＞90mm,最大相差70mm；穩泡力有定5min泡高（H5）＞10mm、＞20mm、＞40mm、＞60mm，最大相差50mm，還有穩泡力定3min泡高(H3)＞20mm，甚至某些內控標準中完全沒有穩泡力指標。在不同條件下評價攜液量差異更大，指標有定0.29L/min、3.0L/min、57L/min,最大相差190多倍，且評價裝置不盡相同，有的加壓，有的未加壓，造成評價結果差異較大。

2.2 礦化水的差異

礦化水條件下評價泡排劑時,礦化度有100g/L、60g/L、54g/L、50g/L，礦化度差異沒有階梯設置，缺乏針對性，且配制方法也存在差異，不僅各廠家內控標準有差異，行業標準也有差異。石油天然氣行業標準SY/T 5761-1995《排水采氣用起泡劑CT5-2》中礦化水礦化度太低，是150mg/L硬水的配制：稱取0.099 9g氯化鈣，0.148g硫酸鎂，用蒸餾水溶解于1 000mL容量瓶中，并稀釋至刻度，搖勻；SY/T 6465-2000《泡沫排水采氣用起泡劑評價方法》中礦化水的配制分為2種，礦化水1是以上150mg/L硬水的配制方法，礦化水2是50g/L礦化水的配制：稱取10g氯化鈣和40g氯化鈉，用蒸餾水于燒杯中溶解，攪勻后轉入1 000mL容量瓶中，并用蒸餾水沖洗3次，沖洗液全部轉入該容量瓶中，加蒸餾水至總體積1 000mL。可以看出，對于含有高礦化水的氣田，2個標準規定的礦化水的礦化度都太低，最高僅為50g/L，而長慶氣田礦化水的礦化度普遍較高，最高可達到200g/L左右，且大部分水型都是氯化鈣型，因此，在制定針對長慶氣田的企業標準時，采取了SY/T 6465-2000《泡沫排水采氣用起泡劑評價方法》中礦化水2的配制方法和比例，制定了3種礦化度50g/L、150g/L和250g/L，這種對礦化水進行的梯度設置更適合于現場應用。

2.3 凝析油的差異

凝析油含量是影響泡排劑評價結果最重要的因素之一。針對目前許多氣井含有凝析油的情況，許多標準采用煤油或石油醚替代凝析油進行評價,造成攜液量結果偏高，尤其是用石油醚進行評價時，起泡力評價結果比采用凝析油高出幾倍，即使采用凝析油評價，各個標準的含量差別也較大，有5%、10%、20%，而長慶氣田大部分氣井含凝析油較高，普遍在10%左右，最高達20%以上，較低的凝析油含量對長慶氣田并不適用。此外，凝析油品質差異對實驗結果影響也較大[4]，不同凝析油評價的起泡力和穩泡力差別可達10～60mm,攜液量差別可達5～40mL。因此，在制定針對長慶氣田的企業標準時，采用10%、20%和30%的措施井凝析油進行評價。

2.4 溫度的差異

溫度對泡排劑的起泡力、穩泡力、攜液量和表面張力均有所影響,特別是對穩泡力的影響最大，溫度低的穩泡力較高，溫度高的甚至沒有穩泡力。在檢驗過程中發現，2個石油天然氣行業標準的評價溫度僅有40℃，而各內控標準的評價溫度有定40℃、50℃、60℃和70℃，這就造成各產品評價結果之間沒有可比性[5]。

2.5 評價加量的差異

不同廠家泡排劑的評價加量也不盡相同,有0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和3.0%，對于液體泡排劑，加量每增加0.1%，其評價結果都會有很大的差別，而現場實際生產中的加量一般都在0.5%左右。

3 主要技術指標的確定

在泡排劑的各類標準中，在對其性能進行檢測評價時，除了基本的物理性能外，最主要的幾個技術指標是起泡力、穩泡力、攜液量和表面張力。根據氣田現場實際生產需求和大量實驗室現場模擬實驗，在制定泡排劑的內控標準時，規定各指標的評價溫度為60℃，加量為0.5%。

3.1 起泡力和穩泡力

起泡力和穩泡力，有些標準中也叫起泡性能和穩泡性能。目前，除個別廠家的內控標準采用瓦楞法來檢測這2項性能外，其他廠家均采用現在國際上較為通用的Ross-Miles法來檢測。參照GB/T 13173 -2008《表面活性劑洗滌劑試驗方法》[4]中11.4.3和4.5.2的中規定的方法和儀器來進行檢測，這也是目前僅有的2個石油天然氣行業標準SY/T 5761-1995《排水采氣用起泡劑CT5-2》和SY/T 6465-2000《泡沫排水采氣用起泡劑評價方法》規定的方法，唯一不同的是，對實驗條件進行了更為細致、更為嚴苛的劃分與規定。其他標準中，對于配置泡排劑的試液，最多的僅為4種，由于長慶氣田的許多區塊地質條件復雜，地層水礦化度高，還含有凝析油等，例如蘇里格氣田，其地層水礦化度最高可達250g/ L，凝析油含量在10%～30%之間，因此，根據氣田生產中的實際條件和需求，按照將礦化水和凝析油試液的配置擴大到6種，分別為50g/L礦化水、150g/L礦化水、250g/L礦化水、10%凝析油、20%凝析油和30%凝析油，以保證產品在實際生產中的質量。在制定泡排劑產品的內控標準時，除了以上對實驗條件的細化外，規定含凝析油條件下起泡力不低于150mm,穩泡力不低于40mm,含礦化水條件下起泡力不低于150mm，穩泡力不低于150mm，這些指標都高于目前的行業標準和廠家標準。

3.2 攜液量

在現有的泡排劑的各類標準中，對于其攜液量的測定，尚無統一定論，尤其是對攜液裝置的規定問題，差異較大，直接影響到對泡排劑最重要的指標-攜液量的測定。參照SY/T 5761-1995《排水采氣用起泡劑CT5-2》中規定的攜液量裝置（圖1），將連接氣體分散頭的進氣管，由發泡管管口進入改為發泡管出液管口進入（圖2），并將原有的氣體分散頭，直接置于發泡管管底，這樣不僅保證所有待測液體都能得到氣流的沖擊，避免了原來氣體分散頭以下的液體并沒有得到有效氣流的沖擊，而且進氣管由下端進入，也使得整個發泡管內部的待測液體，都得到較為均勻穩定的氣流沖擊，也為后續的排液和清洗工作創造了方便。除了以上對實驗儀器的改進外，規定含凝析油條件下攜液量不低于100mL,含礦化水條件下攜液量不低于120mL,這些指標也都高于目前的行業標準和廠家標準。

3.3 表面張力

按照SY/T 5370-1999《表面及界面張力測定方法》的規定[5]，采用先進的KRUSS K100MK3表界面張力儀進行測定，參照其他標準最高要求，規定在30℃，1.0%的加量下，表面張力不低于35mN/m。

按照以上要求，參照其他各類泡排劑標準，對差異較大的各主要技術指標進行了更加嚴格的修訂，以保證泡排劑在現場應用中的產品質量，最終制定了Q/CHG 070-2014《油氣集輸用泡沫排水劑烷基氧化胺類CQF-1》。

圖1 泡沫攜液量測定流程圖

圖2 發泡管

4 內控標準實施相關問題探討

內控標準的實施不是簡單的發布,而是需要企業各部門的嚴格遵守，并提供一定的物質基礎和相應的文件支持[5]，這就需要配備必需的檢驗手段和試驗設備,編制科學合理的試驗方法。在內控標準發布實施后，嚴格按照標準中規定的儀器和方法進行檢測，但仍然在實施過程中發現了一些問題。

4.1 起泡力和穩泡力的重現性較差的問題

目前,內控標準中對起泡力和穩泡力的評價，是按照國際上通用的Ross-Miles法及其配套的羅氏米爾泡沫儀，即GB/T 13173.6的規定進行評價。在評價過程中發現，即使嚴格按照內控標準執行，多次試驗的數據依然重現性較差，經過仔細的查找，發現幾乎所有相關標準中，都要求將滴液管垂直放置刻度量管內徑中心，下端與羅氏泡沫儀刻度量管上口要求的刻度線對齊。標準中的規定沒有任何問題，但是幾乎所有企業在固定滴液管的時候，均采用鐵架臺或類似的工具，其在每次拆卸安裝時，都是目測校對滴液管位置，難免造成平行樣測定時的人為誤差，尤其是要求在刻度量管內徑中心位置，稍微有所偏離，就會對實驗結果造成一定誤差，而每次的目測校準也較為麻煩，必須經過幾次測試，才能達到要求的位置。為了保證內控標準的準確性，我們仔細分析問題，精確測量儀器，制作了與滴液管配套的敞口玻璃管，其內徑與滴液管外徑相同，保證其可以將滴液管穩穩地固定于其中，下端口比滴液管短，保證待測液體在流出滴液管時，不受配套玻璃管的影響，上端為開放式，方便其取用。將其按滴液管的位置要求，固定于鐵架臺上，每次測定時，只需將滴液管輕輕放入或取出即可，基本每次將滴液管都置于一個固定的位置，操作簡便，清洗容易，大大減少了每次裝卸校對的誤差。

4.2 凝析油差異的問題

內控標準對實驗條件進行了嚴格的規定，其中對礦化水有明確的配制方法和礦化度的規定，而對于凝析油，內控標準僅對其濃度進行了規定，因為氣田生產中，各區塊所含凝析油的成分差別較大，實驗中發現，不同區塊的凝析油對泡排劑起泡力、穩泡力和攜液量均有所影響，起泡力和穩泡力的差別最高可以達到上百毫米，攜液量的差別最高可以達到幾十毫升。針對此問題，為了保證產品的實際應用效果，內控標準中往往采用泡排劑適用區塊的凝析油來評價此泡排劑，若泡排劑的做對比評價時，必須用同一區塊的凝析油評價各待測樣品。

5 結束語

自泡排劑產品內控標準頒布以來，泡排劑在性能評價時，實驗條件的劃分更為細致準確，更符合現場實際需求；規定儀器的改進，使準確度提高，人為誤差減少；技術指標也更加嚴格，均高于目前的行業標準和企業標準，使泡排劑產品質量有了極大的提高，為氣田生產的順利運行提供了有力的保證。

[1]牛振群.氣井泡排及泡排棒在榆林氣田的應用[D].西安：西安石油大學，2010.

[2]油田化學專業標準化委員會.排水采氣用起泡劑CT5-2：SY/T 5761-1995[S].北京:石油工業出版社,1995.

[3]采油采氣專業標準化委員會.泡沫排水采氣用起泡劑評價方法：SY/T 6465-2000[S].北京:石油工業出版社,2000,3.

[4]中國國家標準化管理委員會.表面活性劑洗滌劑試驗方法：GB/T 13173-2008[S].北京:中國標準出版社,2008.

[5]油氣田開發專業標準化委員會.表面及界面張力測定方法：SY/T 5370-1999[S].北京:石油工業出版社,1999.

本文編輯：路萍

In view of the problems existing in the enterprise standards and industry standard for foam drainage agents,the differences among the standards in the experimental conditions,the experimental instruments and the technical indexes are analyzed,the main technical indexes for foam drainage agents are determined according to the characteristics of the formation water and the requirement of actual production,and an internal product quality control standard for foam drainage agents suitable to our enterprise is formulated. And the related problems in the implementation process of the standard are discussed.

foam drainage agent;foaming capacity;foam stability;liquid carrying capacity;internal standard

2015-07-03

王婉（1987-），女，現主要從事油田化學助劑的研發工作。