蘇里格氣田固體消泡工藝優化研究

韓 勇， 高仕舉， 牟春國， 茹志娟， 曾 萍

(1中石油長慶油田公司油氣工藝研究院 2低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室 3中石油長慶油田公司勘探開發研究院)

0 引言

由于泡沫排水采氣工藝成本低、易操作、見效快，在蘇里格氣田得到較廣泛的應用[1]。長慶油田公司蘇里格氣田隨著泡排工藝的廣泛開展，返排至地面的液體中含有豐富的泡沫，集輸系統泡沫量增多，消泡不徹底，影響分離器氣液分離效果[2]，大量泡沫進入下游工藝，增加管網摩阻造成管網積液、影響集氣站壓縮機正常工作甚至損壞壓縮機、導致處理廠脫水溶劑三甘醇流失或者失效等。因此，消除泡沫影響意義重大，關系到泡沫排水采氣的實施效果，有利于消除對下游工藝的危害。

蘇里格氣田地面集氣工藝流程為:井下節流、井口不加熱、不注醇、井間串接、帶液計量、中低壓集氣、常溫分離、二級增壓、集中處理[3]，蘇里格氣田單井數量多，井口來氣接入采氣干管，干管直接接入集氣站，這種模式使集氣站內進行消泡具有可操作性，隨著泡排工藝的持續開展，消泡工藝技術越來越重要。

目前蘇里格氣田部分集氣站實施液體消泡工藝，少部分集氣站實施了固體消泡工藝。液體消泡主要是利用站內原有注醇泵或可移動注劑泵，在分離器前加注與水稀釋的消泡劑，從而實現消泡。固體消泡工藝通常是在集氣站站內分離器前加裝固體消泡裝置，裝置內加裝消泡劑，泡沫經過設備內的固體消泡劑，藥劑溶解實現消泡。

1 消泡效果評價方法

1)自然消泡時間：用500 mL燒杯在集氣站分離器取樣500 mL靜止觀察，記錄自然消泡的時間，時間越短消泡效果越佳。

2)抑泡時間：取消泡后的液樣100 mL倒入500 mL量筒，用充氣泵在量筒液樣中充氣并按下秒表計時，測試泡沫達到量筒500 mL時間。

2 開展液體消泡試驗

蘇X-1集氣站開展液體消泡試驗期間,集氣站日均產氣量31.56×104m3，日均產液量8.17 m3，日均泡排井數19口。每天加注FG-7有機硅消泡劑50 L,與清水稀釋至700 L，稀釋比例1∶14，24 h連續加注。試驗數據如表1。

液體消泡試驗結果表明: 加注FG-7有機硅消泡劑期間，8 d時間平均自然消泡時間為377 s，平均抑泡測試時間57.67 s。

表1 液體消泡劑消泡評價數據表

3 固體消泡試驗

3.1 固體消泡工藝原理

在集氣站站內原有管線旁施工加裝固體消泡裝置、工藝管線和閥門，消泡裝置內加注固體消泡劑，試驗裝置結構見圖1,試驗裝置工藝圖見圖2。

固體消泡工藝原理：天然氣流體中液相流體通過固體消泡裝置時，根據流體數理分析，流體接近管道中心區域處，與中部的固體消泡劑棒產生圓周切削力，使消泡棒均勻緩慢溶解并與混合流體充分混合[4]，以消除泡沫。溶解的固體消泡劑進入液膜內并在界面上鋪展，帶走鄰近表面的一層溶液，而使液膜變薄，于是達到臨界液膜厚度后導致液膜破裂。

圖1 固體消泡裝置結構示意圖

圖2 固體消泡裝置工藝圖

3.2 FG-4(2-9)和FG-4(2-18)固體消泡劑試驗

FG-4(2-9)和FG-4(2-18)兩種固體消泡劑性能特點見表2。在蘇X-1集氣站開展現場試驗，固體消泡裝置安裝在分離器前。裝置設計壓力6.3 MPa,一次可放置31根消泡劑，添加消泡劑后每天打開裝置觀察使用量。

表2 固體消泡劑性能特點

FG-4(2-9)、FG-4(2-18)固體消泡劑試驗期間集氣站日均產氣量分別為32.92×104m3、29.42×104m3，日均產液量6.79 m3、7.67 m3，日均泡排井數20口、19口。試驗數據如下表3。

表3 FG-4固體消泡劑試驗數據表

試驗結果表明:使用FG-4(2-9)固體消泡劑期間，6 d液樣平均自然消泡時間3～4 min,自然消泡時間較短；6 d抑泡測試無泡沫堆積。6 d 31根消泡劑全部消耗。

試驗結果表明:使用FG-4(2-18)固體消泡劑期間，3 d液樣平均自然消泡時間為3～4 min；3 d平均抑泡測試無泡沫堆積。安裝消泡劑31根,3天合計消耗消泡劑95%。

在上述消泡工藝試驗過程中認識到：①液體消泡試驗中每天集氣站加注FG-7有機硅消泡劑50 L與清水稀釋至700 L，液體消泡用水量大。液體消泡工藝需要稀釋、攪拌，實施工作量大,液體消泡工藝因此應用受到限制;②固體消泡相對液體消泡具有一定優勢，固體消泡裝置運行平穩，運行中不消耗電能,不另外用水,不增加污水量,節能環保[5]。固體消泡工藝實施需要改造工藝管線、前期投入成本高，受到投資成本較高的限制，蘇里格氣田部分集氣站陸續在開展應用。

3.3 固體消泡工藝改進試驗

蘇里格氣田部分集氣站有二級分離器。消泡裝置安裝在一級分離器之前，消泡劑和泡沫接觸時間長，消泡效果好，但此處水量較大，藥劑溶解較快，有效周期短；為改善藥劑用量大的狀況，將固體消泡裝置安裝在一級與二級分離器之間，經一級分離器后水量較小。

蘇X-2站下古工藝區一級分離器3套，二級分離器1套,共有生產井38口。9月15日～10月31日開展泡排試驗，集氣站日均產氣量18.2×104m3，日均產液量9.6 m3，泡排井10口，共計泡排160井次。泡排數據見表4。

表4 蘇X-2站泡沫排水采氣數據表

蘇X-2站固體消泡裝置安裝在一級與二級分離器之間,設計壓力10MPa,藥劑容量47根。消泡工藝數據見表5。

表5 蘇X-2站固體消泡試驗數據表

蘇X-2站集氣站使用FG-4固體消泡劑，試驗43 d，消耗消泡劑55根，平均每天消耗1.2根，折算重量即每天消耗0.72 kg；該裝置更換藥劑時間為39 d。從溶解速度來看10月4日～10月10日較平時溶解速度更快。

圖3 一級分離器泡沫取樣

蘇X-2站消泡效果評價方法：通過二級分離器取樣觀察自然消泡時間，當泡沫完全破滅后充氣，觀察抑泡性能。

一級分離器取樣與二級分離器取樣對比見圖3、圖4。提高泡排劑加注頻率后一級分離器取樣泡沫較多。二級分離器泡沫取樣，室內實驗通過長時間(10～30 min)充入氣流無泡沫產生，說明固體消泡完全實現消泡，同時具備較好抑泡性能。固體消泡工藝能滿足蘇X-2站消泡需求。

圖4 二級分離器泡沫取樣

4 結論

1)液體消泡劑需要每天加注，FG-4兩種固體消泡劑3～6 d加注一次；液體消泡和固體消泡劑平均自然消泡時間分別為6 min、3～4 min；液體消泡和固體消泡劑平均抑泡測試時間分別為1 min后再起泡、無泡沫堆積。固體消泡劑自然消泡、抑泡效果優良。

2)蘇里格氣田部分集氣站有二級分離器，固體消泡裝置安裝在一級與二級分離器之間的改進試驗中，39 d固體消泡劑用完重新加裝，能有效降低消泡劑使用量。

3)蘇里格氣田液體消泡和固體消泡工藝均有一定的適用性；固體消泡裝置運行平穩，相對節省人力物力，適合有人值守站和無人值守集氣站的管理，成本正在隨著工藝的改進而降低，應用前景更好。