蘇里格氣田壓裂返排液消泡工藝現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

陳 挺，李世恒，邵澤恩，劉金松，張小均，田 丹

（1.中國(guó)石油渤海鉆探工程技術(shù)研究院壓裂技術(shù)中心，天津 300280；2.中國(guó)石油渤海鉆探油氣合作開發(fā)分公司，天津 300280；3.中國(guó)石油大港油田分公司第六采油廠，天津 300280）

蘇里格氣田壓裂返排液消泡工藝現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

陳 挺1，李世恒2，邵澤恩3，劉金松1，張小均1，田 丹1

（1.中國(guó)石油渤海鉆探工程技術(shù)研究院壓裂技術(shù)中心，天津 300280；2.中國(guó)石油渤海鉆探油氣合作開發(fā)分公司，天津 300280；3.中國(guó)石油大港油田分公司第六采油廠，天津 300280）

蘇里格地區(qū)進(jìn)行壓裂施工時(shí)，在壓裂液中加入發(fā)泡劑來減小施工后的返排時(shí)間，提高返排率。返排液在發(fā)泡劑的作用下會(huì)產(chǎn)生大量的泡沫，對(duì)環(huán)境造成污染，且過多的泡沫影響潛水泵的工作效率，延長(zhǎng)返排時(shí)間。針對(duì)這一問題，采用聚醚改性聚硅氧烷作為消泡劑，在蘇里格兩口直井進(jìn)行了消泡施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)返排液的組成，研究消泡施工工藝，施工效果良好。

壓裂返排液；聚醚改性聚硅氧烷；消泡；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

發(fā)泡劑助排和液氮助排技術(shù)通常被用來減少壓裂液返排時(shí)間，提高壓裂效果。返排過程中，在油嘴高壓條件下氮?dú)馀c水及發(fā)泡劑相互作用產(chǎn)生大量泡沫，在進(jìn)入點(diǎn)火罐后泡沫體積不斷增大，容易發(fā)生冒罐現(xiàn)象，污染環(huán)境。若不采取措施，進(jìn)入地罐后，大量的泡沫造成潛水泵效率低下，延長(zhǎng)了返排時(shí)間。目前油田生產(chǎn)用消泡劑以有機(jī)硅類和聚醚類為主。有機(jī)硅消泡能力強(qiáng)但是抑泡能力弱，而聚醚消泡劑的抑泡能力強(qiáng)但是消泡時(shí)間長(zhǎng)，破泡率低。為達(dá)到理想的應(yīng)用效果，通常將這兩種消泡劑進(jìn)行復(fù)配[1，2]，或者通過添加催化劑的方式將聚醚與有機(jī)硅加成得到聚醚改性聚硅氧烷[3]。為了進(jìn)一步滿足消泡與抑泡要求，也可將聚醚改性聚硅氧烷與有機(jī)硅復(fù)配[4，5]。

本文采用聚醚改性聚硅氧烷作為消泡劑，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了消泡劑對(duì)模擬壓裂返排液的消泡與抑泡性能。在蘇里格兩口井的返排階段進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，消泡效果良好。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

采用振蕩法測(cè)試消泡劑的消泡性能和抑泡性能。在室溫下，用磁力攪拌器將1.0%的十二烷基硫酸鈉水溶液攪拌5 min，靜置后記錄泡沫的體積。加入一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的消泡劑，在攪拌條件下記錄消泡后泡沫的體積和消泡時(shí)間。靜置后，再次攪拌5 min，記錄起泡體積。根據(jù)蘇里格地區(qū)壓裂液配方配制好壓裂液，在90℃條件下破膠，以此來模擬破膠后的壓裂液。采用同樣的振蕩法來測(cè)試消泡劑的消泡性能和抑泡性能。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

根據(jù)點(diǎn)火罐和地罐中泡沫的生成情況與泡沫體積添加。觀察返排液儲(chǔ)罐中泡沫體積大小決定是否進(jìn)一步添加消泡劑。

2 結(jié)果與討論

2.1 模擬壓裂返排液消泡評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

配制模擬壓裂返排液：配制羥丙基胍膠壓裂液，然后加入破膠劑在90℃水浴加熱條件下破膠完全，破膠后體系黏度＜5 mPa·s。取模擬返排液100 mL，高速攪拌5 min，發(fā)泡體積為300 mL，其半衰期45 s。在持續(xù)攪拌的條件下，泡沫體積保持不變。因此，在實(shí)際返排過程中需要投加消泡劑來控制泡沫的體積。

取100 mL模擬返排液樣品，攪拌起泡，加入消泡劑后繼續(xù)攪拌觀察消泡情況。模擬壓裂返排液體系配方中加入發(fā)泡劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%。由表1可知，在常溫條件下，當(dāng)發(fā)泡劑與消泡劑質(zhì)量比為10∶1時(shí)，就能夠有效使體系消泡。溫度升高，對(duì)消泡劑的消泡效果沒有明顯影響（見表1）。

取100 mL返排液，加入一定量消泡劑，攪拌后觀察起泡情況，來評(píng)價(jià)消泡劑的抑泡能力。由表2可知，在發(fā)泡劑與消泡劑質(zhì)量為10∶1的條件下，能夠有效抑制體系起泡。升高溫度，消泡劑的抑制效果沒有受到明顯影響（見表2）。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

2.2.1 蘇25-9-18X井壓裂返排液消泡實(shí)驗(yàn) 放噴初期以未破膠的凍膠為主（見圖1a），此時(shí)沒有泡沫生成。在返排一段時(shí)間后，燃燒罐中積滿了大量的凍膠，表面有少量的泡沫存在（見圖1b）。為防止生成泡沫，泵入少量消泡劑。

表1 模擬壓裂返排液樣品消泡實(shí)驗(yàn)

表2 消泡劑抑泡性能評(píng)價(jià)

圖1 蘇25-9-18X井燃燒罐中情況

大約排出一個(gè)井筒容積的凍膠后，開始排出破膠液。由于第三段的壓裂液中沒有加入起泡劑，因此燃燒罐內(nèi)液體基本沒有泡沫（見圖1c）。為了防止起泡，泵入了少量消泡劑。隨著放噴的進(jìn)行，返排液中的起泡劑含量逐漸增加。在此過程中，間隔地泵入消泡劑。到點(diǎn)火之前，罐內(nèi)液體表面只有一層浮沫（見圖1d）。

隨著放噴的進(jìn)行，地罐中的液量逐漸增加，起泡劑的量也在逐漸增大。在液面上形成了厚層的細(xì)小泡沫（見圖2a）。在進(jìn)水口處泵入消泡劑（見圖2b），可以看出細(xì)小的泡沫逐漸變大，然后破碎，厚層的細(xì)小泡沫逐漸變薄變少（見圖2c），最后液面基本上沒有細(xì)小的泡沫層存在（見圖2d）。潛水泵工作正常，向儲(chǔ)罐中泵入的液量也開始正常。

2.2.2 蘇20-9-20X井壓裂返排液消泡實(shí)驗(yàn) 放噴開始時(shí)，進(jìn)口為破膠后的壓裂液。由于該井是全程添加發(fā)泡劑，因此在放噴過程開始階段就已經(jīng)開始形成泡沫，體積隨著水流的增大而增大（見圖3a）。為了防止泡沫體積進(jìn)一步變大，向進(jìn)水口處泵入消泡劑（見圖3b）。由于消泡劑在進(jìn)水口處濃度較大，液面的泡沫很快消失（見圖3c）。更換油嘴放噴后，出液量大，水流流速快，先前加入的消泡劑在燃燒罐內(nèi)充分?jǐn)U散，液面上已經(jīng)不存在體積較大的泡沫（見圖3d）。

圖2 蘇25-9-18X井地罐中情況

圖3 蘇20-9-20X燃燒罐中的情況

圖4 蘇20-9-20X地罐中的情況

返排開始后，地罐中沒有預(yù)先加入消泡劑。含有起泡劑的返排液進(jìn)入地罐后泡沫體積變大，接近冒罐的程度（見圖4a）。加入消泡劑后，泡沫體積迅速減小，僅在液面上有部分泡沫存在（見圖4b）。在放噴過程中，間歇性地泵入消泡劑，不會(huì)產(chǎn)生泡沫體積增大的情況（見圖4c、4d）。潛水泵工作正常。

蘇25-9-18X井點(diǎn)火前排液46 m3，消泡劑用量30 kg；點(diǎn)火后12 h內(nèi)返排112 m3液體，向地罐中添加消泡劑86 kg。蘇20-9-20X井點(diǎn)火前排液78 m3，消泡劑用量75 kg；點(diǎn)火后返排165 m3液體，向地罐中添加消泡劑110 kg。整個(gè)返排過程中沒有出現(xiàn)冒罐、潛水泵停止工作等情況，返排施工過程順利。

3 結(jié)論

（1）聚醚改性聚硅氧烷消泡劑具有良好的消泡能力和抑泡能力，不需要特殊的設(shè)備，在加量較少的情況下直接添加到點(diǎn)火罐和地罐中就能夠獲得理想的消泡和抑泡效果。

（2）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)返排初期為未破膠或破膠不完全的液體時(shí)，泡沫量少，點(diǎn)火罐中消泡劑的添加量較小；當(dāng)返排初期為破膠完全的液體時(shí)，需要向點(diǎn)火罐中添加較多的消泡劑來抑制泡沫的生成。返排過程中，需要定時(shí)向地罐中加入消泡劑來保證潛水泵的正常工作。

［1］ 李杰訓(xùn)，孫云峰，王志華，等.適用于氣田產(chǎn)出水的消泡劑復(fù)配體系研究［J］.油氣地面工程，2016，35（1）：23-26.

［2］ 付孝錦，雷詞浩，萬世堯.壓裂液用硅油聚醚乳液型消泡劑的制備及性能評(píng)估［J］. 內(nèi)江師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，31（2）：17-20.

［3］ 倪秀，袁桂梅，陳勝利，等.聚醚改性聚硅氧烷原油消泡劑的制備［J］.油田化學(xué)，2009，26（2）：153-157.

［4］ 夏榮良.乳液型有機(jī)硅消泡劑的研究與制備［J］.浙江化工，2016，47（6）：21-24.

［5］ 胡廷，李新超，王超明，等.有機(jī)硅乳液消泡劑的制備及在渤海油田的推廣應(yīng)用［J］.有機(jī)硅科技，2015，29（1）：38-41.

國(guó)內(nèi)首套萬噸級(jí)乙二醇叔丁基醚裝置投產(chǎn)

日前，國(guó)內(nèi)首套萬噸級(jí)乙二醇叔丁基醚（ETB）工業(yè)裝置順利投產(chǎn)，該裝置公稱能力為2萬噸，最大規(guī)模3萬噸，系采用上海傲佳能源科技有限公司開發(fā)的專有技術(shù)，依托閑置液化氣深加工設(shè)備改造建設(shè)，目前ETB純度已達(dá)到進(jìn)口產(chǎn)品水平，并開始接受國(guó)外客戶訂單。

該技術(shù)的成功應(yīng)用，不僅打破了國(guó)外廠商對(duì)該系列產(chǎn)品近30年的市場(chǎng)壟斷，而且對(duì)在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有液化氣深加工產(chǎn)能過剩的大背景下，通過產(chǎn)研學(xué)深度結(jié)合進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和供給側(cè)改革，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化重組，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，加快發(fā)展新材料等戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)，探索出一條可持續(xù)發(fā)展之路。

目前，上海傲佳能源科技有限公司除開發(fā)利用閑置液化氣深加工裝置轉(zhuǎn)產(chǎn)丙二醇、己二醇等系列多元醇醚、醚酯類產(chǎn)品，同時(shí)也在進(jìn)行辛基酚、壬基酚等烷基酚產(chǎn)品的研發(fā)，以進(jìn)一步滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)環(huán)保、綠色功能性化學(xué)品的需求。

（摘自中國(guó)化工信息2017年第13期）

The application of flowback liquid defoaming technology in Sulige gasfield

CHEN Ting1，LI Shiheng2，SHAO Zeen3，LIU Jinsong1，ZHANG Xiaojun1，TIAN Dan1
（1.Fracturing Technology Center，Engineering Technology Research Institute，BHDC of CNPC，Tianjin 300280，China；2.Oil and Gas Cooperative Development Corporation，BHDC of CNPC，Tianjin 300280，China；3.The Sixth Oil Production Plant of Dagang Oilfield，CNPC，Tianjin 300280，China）

The foaming agent was added into fracturing fluids to minimize the flowback time and increase the flowback rate when fracturing construction was done in Sulige area.The flowback fluid can produce a large amount of foam at the time of the foaming agent,causing the enviroment polluted seriously.Besides,the overmuch bubbles affected the work efficiency of immersible pump,increasing the flowback time.In response to this problem,polyether modified silicone was selected as defoamer and two vertical wells were conducted defoaming technology field test.According to the composition of flowback fluids,the technology of defoaming construction was investigated and the construction effect was excellent.

flowback fracturing fluids；polyether modified silicone；defoaming；field application

TE357.12

A

1673-5285（2017）07-0086-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.07.020

2017－06-06

陳挺，男，工程師，2014年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）油氣田開發(fā)工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)從事壓裂酸化等儲(chǔ)層改造工作，郵箱：15315019827@163.com。