低壓耐鹽型泡排劑在大牛地氣田的應用及評價

楊易駿 ，劉 慧，王錦昌，周瑞立，李國峰，陳 旭，林新宇，何榮華，吳偉然，徐衛峰，王 廈，張家偉，羅旭術

（1.中國石化華北油氣分公司石油工程技術研究院，河南鄭州 450006；2.中國石化華北油氣分公司采氣一廠，陜西榆林 719000）

大牛地氣田是典型的低壓、低產、低孔、低滲、低豐度“五低”致密砂巖氣藏，單井產量低且普遍產水。隨著開發的深入，氣井壓力、產量不斷降低，攜液能力逐漸變差，井內積液日趨增加，嚴重影響氣田的長期穩產。泡沫排水采氣工藝作為一種物理化學法與其他的機械法相比具有投資較小、設備簡單、應用范圍廣等優點，已經成為大牛地氣田的主體排采工藝[1-4]。但由于氣田二期增壓工程的投運，氣井壓力進一步降低且部分老井產出液中礦化度較高，導致現用泡排劑輔助排液效果逐漸變差[5，6]。為解決部分低壓且產出液礦化度較高老井的泡沫排液問題，優選兩性及非離子表面活性劑研制了一種低壓耐鹽型泡排劑CP-01，并采用Q/SH4006 03-2014《大牛地氣田泡沫排水采氣工藝作業規范》對其與現用泡排劑XHY-6、UT-11C 進行了性能對比評價。并通過5 口井現場試驗證明，該低壓耐鹽型泡排劑CP-01 能夠改善低壓及產出液礦化度偏高氣井的排液效果，達到提高產氣量、產液量、生產時率，減少降壓帶液頻率的目的。

1 低壓耐鹽型泡排劑CP-01 性能指標

低壓耐鹽型泡排劑CP-01 采用耐高礦化度、增泡穩泡性好、生物降解性好的兩性及非離子表面活性劑復配而成，從而具有抗鹽起泡性好（≤260 000 mg/L）、抗油穩泡性佳（≤10 %）、抗甲醇能力強（≤30 %）、抗酸性氣體（H2S≤100 mg/L）、抗高溫（≤90 ℃）等特點。

2 低壓耐鹽型泡排劑CP-01 性能評價

為驗證低壓耐鹽型泡排劑CP-01 在大牛地低壓及產出液礦化度偏高氣井中的適應性，按照Q/SH4006 03-2014《大牛地氣田泡沫排水采氣工藝作業規范》要求對低壓耐鹽型泡排劑CP-01、現用泡排劑XHY-6 及UT-11C 的配伍性、起泡、穩泡、二次起泡及攜液等性能進行了室內對比評價。室內試驗用的水樣取自現場低壓及產出液礦化度偏高氣井Z5（井口油壓5.68 MPa、礦化度149 000 mg/L）的產出液，試驗用藥劑均取自大牛地氣田現場。

2.1 配伍性評價

由于大牛地氣田不同層位的地層水水質存在差異，且氣井在生產過程中需要加注RX-611 型除硫劑、WJL-221 型緩蝕劑、MJ-03 型阻垢劑等多種藥劑，因此亟需評價低壓耐鹽型泡排劑CP-01 與地層水及各種藥劑的配伍性。

2.1.1 與地層水的配伍性 為評價低壓耐鹽型泡排劑CP-01 與地層水樣的配伍性能，以現用泡排劑XHY-6、UT-11C 與地層水的配伍性為參照，取大牛地氣田Z5 井地層水水樣配制3 ‰的泡排劑溶液，用超級恒溫水浴70 ℃下加熱30 min 后室溫下靜置24 h，各種泡排劑溶液顯示均一、無分層、無沉淀現象（初始狀態下及加熱30 min、靜置24 h 后的各種3 ‰泡排溶液分別見圖1、圖2）。說明該低壓耐鹽型泡排劑CP-01 與現場采出水水樣配伍性良好，且配伍性與現用泡排劑XHY-6、UT-11C 相當。

2.1.2 與其他藥劑的配伍性 為評價低壓耐鹽型泡排劑CP-01 與低壓及產出液礦化度偏高氣井現用藥劑的配伍性能，按照現場加注藥劑配比（1:1）要求，分別量取低壓耐鹽型泡排劑CP-01、現用藥劑（RX-611 型除硫劑、MJ-03 型阻垢劑、WJL-221 型緩蝕劑）配制成50 mL～100 mL 的混合溶液，室溫下靜置24 h 后，混合溶液顯示均一、無分層、無沉淀現象（初始狀態下及靜置24 h 后的低壓耐鹽型泡排劑CP-01 及現用藥劑的混合液分別見圖3、圖4）。說明該低壓耐鹽型泡排劑CP-01 與現用藥劑配伍性良好。

圖1 初始狀態下三種3 ‰的泡排溶液

圖2 加熱30 min、靜置24 h 后三種3 ‰的泡排溶液

圖3 低壓耐鹽泡排及現用藥劑混合液（初始）

圖4 低壓耐鹽泡排及現用藥劑混合液（24 h 后）

2.2 起泡、穩泡、二次起泡能力評價

分別量取0.75 mL 的低壓耐鹽型泡排劑CP-01 及現場用泡排劑XHY-6、UT-11C，加入250 mL 低壓及產出液礦化度偏高氣井Z5 的地層水中，得到藥劑濃度為3 ‰的待測樣液。在70 ℃條件下，將配制好的待測樣液裝在羅氏泡沫管內，用滴液法測定泡排劑的起泡、穩泡及二次起泡性能，測試結果（見表1）。

通過上述試驗測試結果可以看出：在礦化度較高的水質環境下，低壓耐鹽型泡排劑CP-01 初始發泡高度為220 mm、5 min 后泡沫高度為60 mm、10 min 后泡沫高度為25 mm、二次起泡高度為225 mm，其起泡、穩泡、二次起泡性能均優于現用泡排劑XHY-6、UT-11C。

2.3 攜液能力評價

分別量取0.75 mL 的低壓耐鹽型泡排劑CP-01 及現場用泡排劑XHY-6、UT-11C，加入200 mL 低壓及產出液礦化度偏高氣井Z5 的地層水中，得到藥劑濃度為3 ‰的待測樣液。在70 ℃條件下，將配制好的待測樣液裝在Ross Mile 恒溫攜液儀，用氣流法測定泡排劑的攜液性能。測試結果（見表2）。

由表2 可知，在礦化度較高的水質環境下，低壓耐鹽型泡排劑CP-01 攜液率為93.5 %，而現用泡排劑XHY-6、UT-11C 的攜液率為92 %～93 %，且低壓耐鹽型泡排劑CP-01 攜帶第一滴液滴進入燒杯時間較短（僅為32 s）及將200 mL 基液攜帶完畢的時間最短（僅為8.2 min），說明低壓耐鹽型泡排劑CP-01 具有較強的攜液性能。

表1 低壓耐鹽型泡排劑CP-01 及現用泡排劑起泡、穩泡、二次起泡性能（70 ℃、礦化度149 000 mg/L）

表2 低壓耐鹽型泡排劑CP-01 及現用泡排劑攜液性能（70 ℃、礦化度149 000 mg/L）

綜上所述，低壓耐鹽型泡排劑CP-01 與大牛地氣田低壓及產出液礦化度較高氣井的地層水及現用藥劑配伍性良好，且在礦化度較高的水質環境下，其起泡、穩泡、二次起泡及攜液性能均比現用泡排劑好。

3 現場試驗及效果評價

3.1 選井情況

為進一步驗證低壓耐鹽型泡排劑CP-01 在大牛地氣田低壓及產出液礦化度偏高氣井的輔助帶液能力及適應性，根據泡沫排水采氣技術應用條件（產氣量介于臨界攜液流量與攜泡流量之間），選取5 口存在井筒積液的氣井開展現場試驗。試驗井基本情況（見表3）。

3.2 試驗效果分析

對表3 中選取的5 口低壓及產出液礦化度偏高氣井開展了低壓耐鹽型泡排劑CP-01 現場試驗，試驗前后各井壓力、產量變化分別（見圖5～圖9）。

表3 試驗井基本情況

圖5 Z1 井低壓耐鹽型泡排劑CP-01 現場試驗過程中采氣曲線

圖6 Z2 井低壓耐鹽型泡排劑CP-01 現場試驗過程中采氣曲線

圖7 Z3 井低壓耐鹽型泡排劑CP-01 現場試驗過程中采氣曲線

圖8 Z4 井低壓耐鹽型泡排劑CP-01 現場試驗過程中采氣曲線

圖9 Z5 井低壓耐鹽型泡排劑CP-01 現場試驗過程中采氣曲線

由圖5～圖9 可知：Z1 井為一口高液氣比（7.02 m3/104m3）氣井，試驗分為相對空白期、絕對空白期及低壓耐鹽型泡排劑CP-01 試驗期三個階段。其中相對空白試驗階段，采取井口化排車小環空加注XHY-6 型現用泡排劑6 L/2d，平均油壓3.4 MPa、平均套壓5.0 MPa，油套壓差1.6 MPa，生產時率100%，平均產氣6 735 m3/d，平均產液4.73 m3/d，液氣比7.02 m3/104m3；絕對空白試驗階段，為防止現用泡排劑對低壓耐鹽型泡排劑CP-01 試驗效果的影響、停注原泡排劑3 d，期間平均油壓4.0 MPa、平均套壓5.0 MPa，油套壓差1.0 MPa，生產時率100 %，平均產氣6 994 m3/d，平均產液4.94 m3/d，液氣比7.06 m3/104m3；低壓耐鹽型泡排劑CP-01 試驗階段，采取井口化排車小環空加注低壓耐鹽型泡排劑6 L/2d，平均油壓3.81 MPa、平均套壓5.23 MPa，油套壓差1.42 MPa，生產時率100 %，平均產氣7 660 m3/d、平均產液5.69 m3/d，液氣比7.43 m3/104m3；與相對空白試驗比，油套壓差減小0.18 MPa，產氣量增加925 m3/d，產液量增加0.96 m3/d，生產時率相當，且與絕對空白試驗相比，產氣、產液及液氣比均有所提高，表明低壓耐鹽型泡排劑CP-01 在低壓且高液氣比氣井中具有良好的輔助排液能力，取得了一定的增產效果。

Z2 井為一口壓力接近管網、產氣量接近臨界攜泡流量的低壓低產氣井，試驗分為相對空白+管線置換期、絕對空白期及低壓耐鹽型泡排劑CP-01 試驗期三個階段。其中相對空白+管線置換試驗階段，采取站內套注UT-11C 型泡排劑5 L/d～6 L/d，平均油壓3.35 MPa、平均套壓5.4 MPa，油套壓差2.05 MPa，生產時率88.54%，平均產氣3 184 m3/d，平均產液1.27 m3/d，降壓帶液頻繁（一天1.8 次）；絕對空白試驗階段，為避免現用泡排劑對低壓耐鹽型泡排劑CP-01 試驗效果的影響、站內停注原泡排劑3 d，期間平均油壓3.3 MPa、平均套壓5.5 MPa，油套壓差2.2 MPa，生產時率72.92 %，平均產氣1 741 m3/d，平均產液1.52 m3/d，液氣比8.73 m3/104m3，降壓帶液頻次增加（每天3 次）；低壓耐鹽型泡排劑CP-01 試驗階段，采取站內套注低壓耐鹽型泡排劑4 L/d～6 L/d，平均油壓3.8 MPa、平均套壓5.5 MPa，油套壓差1.7 MPa，生產時率89.43 %，平均產氣3 103 m3/d、平均產液1.46 m3/d，降壓帶液頻繁（每天1.5 次）；與相對空白試驗比，油套壓差減小0.35 MPa，產氣量相當，產液量增加0.19 m3/d，生產時率提高0.89 %，且與絕對空白試驗相比，產氣、產液及生產時率均有所提高，表明低壓耐鹽型泡排劑CP-01一定程度上提高了低壓低產且產出液礦化度偏高氣井的帶液能力，取得了一定的穩產效果。2019 年在大牛地氣田共進行5 口低壓及產出液礦化度偏高氣井的（礦化度為68 100 mg/L～149 000 mg/L）低壓耐鹽型泡排劑CP-01 現場試驗，有效率100 %，試驗期間取得了一定的增產、穩產效果（見表4）。

4 經濟效益核算

由低壓耐鹽型泡排劑CP-01 現場試驗過程可知，其成本費主要包括人工勞務費、化排車運行費、藥劑成本及運輸費，通過計算可得：5 口井試驗總成本費為1.21 萬元。5 口低壓及產出液礦化度偏高氣井開展低壓耐鹽型泡排劑CP-01 先導試驗后取得一定的增產效果，日增產氣量1 161 m3、累計增產氣量1.741 5×104m3，天然氣價按照1.16 元/立方米計算，日創效0.13萬元、累計創效2.02 萬元，作業成本僅為1.21 萬元，投入產出比為1:1.7。

5 結論及認識

（1）室內評價顯示，低壓耐鹽型泡排劑CP-01 與大牛地低壓及產出液礦化度偏高氣井地層水及現用其他藥劑配伍性良好，且其抗鹽性能較現用泡排劑好。

（2）現場試驗單井分析表明，氣井的壓力、產量是影響泡排效果的主要因素，藥劑加注方式、管網壓力是次要因素；產氣量介于攜液與攜泡流量之間的高液氣比及低壓低產氣井對泡排劑的依賴程度較高，表現為絕對空白期停藥后產氣、產液量下降明顯，其中Z2、Z4井影響甚為嚴重；井口加注泡排劑的效果優于站內加注，且管網壓力波動對氣井泡排效果也有一定影響。

（3）現場試驗總體效果表明，5 口低壓及產出液礦化度偏高氣井試驗后，日增氣量1 161 m3，累計增氣量1.741 5×104m3，作業成本低廉，投入產出比可觀，取得一定的增產效果及經濟效益。

（4）通過室內評價與現場試驗，驗證了低壓耐鹽型泡排劑CP-01 在大牛地低壓及產出液礦化度偏高氣井中具有較強的適應性且性能優于現用泡排劑，滿足了低壓（3 MPa～6 MPa）及礦化度偏高（6.8×104mg/L～14.9×104mg/L）條件下的高液氣比、低產、低含硫等類氣井經濟有效排采，可在大牛地氣田規模化應用。