气井排水采气用起泡剂的室内评价.pdf

2 0 1 0年 1 2月 张新庄等． 气井排水 采气用起泡剂 的室 内评价 1 3 气 井排水 采气 用起泡剂 的室 内评价 张新庄 高 新 李稳宏 高晶晶 朱忠伟 ( 1 ． 陕西延长石油( 集团) 有限责任公司研究院， 西安 7 1 0 0 7 5 ； 2 ． 西北大学化工学院， 西安 7 1 0 0 6 9 ) 摘要针对某气田部分气井大量产水而影响气田正常开发， 为三类典型产水优选出了3种 对应的起泡剂 ， 对所选起泡剂进行了室内评价。结果表明， 所选起泡剂不仅具有较好的发泡及稳 泡性能， 而且携液量大、 热稳定性好、 表面活性强、 对管材腐蚀性小， 并能用于该气田泡沫排水采气 工艺。 关键 词起泡剂天然气井泡 沫排水室 内评价 天然气井特别是生产到中、 后期 的产水气井 ， 随着地层压力降低 ， 气井携液能力下降 ， 井底不同 程度产生积液， 使生产条件恶化， 产量降低， 甚至 水淹停产。因此 ， 必须及时排出积水 】 。 在国内外成熟应用 的排水采气工艺 中， 泡沫 排水采气工艺因具有排液量大、 较深井况适宜性 强、 地面及环境条件要求低、 设计简单 、 维修方便、 投资成本低 、 注入灵活且免修期长等优点 ， 是应用 较为广泛的一种有效排水措施 0 ] 。将起泡剂注 入产水气井中， 使井底液体与起泡剂接触后， 借助 天然气流的搅动 ， 生成大量低密度含水泡沫 ， 泡沫 携水随气流从井底到地面， 可以达到稳产、 增产和 延长其 自喷期的 目的 。 针对某气 田3口典型产水气井 的特点 ， 我们 从国内生产厂家 中选择 了 3种起泡剂 ， 对其进行 了系统的性能评价。 1 实验 1 ． 1 3口典型产水气井基本状况 实验所选取 3口典型产水气井的基本状况见 表 1 ， 其中油管材质均为 N 8 0 。 表 1 3口典型产水气井基本状况 1 ． 2仪器 I R I S型 I C P分析仪 ， 美国热电公司； 罗斯 一 米 尔泡沫测定仪 ， 自制 ； G J一 3 S型数显高速搅拌机 ， 北京路业通达实验仪器设备有限公司； 泡沫动态 性能评价装置 ， 自制 ； D C A T 2 1 型表面张力仪 ， 德 国 D a t a p h y s i c s 公司 ； 静态腐蚀评价装置 ， 自制。 1 ． 3 试 剂 起泡剂 u T一1 1 B， U T一1 5和 u T一8 ， 液体， 均 由成都孚吉科技有限责任公司生产。 1 ． 4 起泡剂性能评价方法 参照石油天然气行业标准 S Y ／ T 6 4 6 5 --2 0 0 0 《 泡 沫 排 水 采 气 用 起 泡 剂 评 价 方 法》和 S Y ／ T 5 3 5 O —9 l 《 钻井液用发泡剂评价程序》 进行起泡 剂的性能评价。 罗氏泡沫高度： 根据 G B ／ T 7 4 6 2 - - - - 9 4标准 ， 用 气井产出水水样配制起泡剂溶液 ， 在液流停止后 3 0 s ， 3 m i n 和5 m i n 测定泡沫高度。 高 速 搅 拌 下 起 泡 能 力 ：参 照 标 准 Q ／ C N P C C Q 3 2 5 1 --2 0 0 5， 起泡剂溶液在 G J 一3 S型 数显高速搅拌机中高速搅拌l mi n 后 ， 测定产生泡 沫的体积及析出5 0 m L 液体的时间( 半衰期 ) 。 动态携液能力： 参照标准 S Y ／ T 6 4 6 5 --2 0 0 0 ， 用气井产出水配制起泡剂溶液 ， 在泡沫动态性能 评价装置中， 测定一定 时间内泡沫携带出的液体 体积。 热稳定性 ： 起泡剂在1 1 0 o C下老化2 4 h 后 ， 在 泡沫动态性能评价装置中 ， 测定起泡剂溶液的携 液量。 表面活性 ： 在 D C A T型表面张力仪 中， 测定不 同水样及不同质量分数起泡剂溶液的表面张力。 缓蚀性能： 参照标准 S Y ／ T 5 2 7 3 --2 0 0 0 ( 油田 收稿 日期 ： 2 0 1 0一 o 9— 0 6 。 作者简介 ： 张新庄 ， 助理工程师 ， 现主要从事能源化工工艺方 面的工作。 1 4 精细石油化工进展 第 l 1 卷第 1 2期 ADV ANC E S I N F I N E P E T RO CHE MI C A L S 采出水用缓蚀剂性能评价方法》 ， 测定起 泡剂的 缓蚀性能。 2 结果 与讨 论 2 ． 1 起泡剂与产 出水的配伍性 将起泡剂 L I T一1 1 B ， U T一1 5 ， U T一 8分别与 3 口典型井 1 ， 2 ， 3 水样配制成不同质量分数的溶 液， 静置2 4 h ， 考察起泡剂与产 出水 的配伍性 ， 结 果见表 2 。 表 2 起泡剂 与典 型井水样 的配伍性 0 ． 1 0 ． 3 均一透 明、 无分层 0 ． 5 由表 2可知， 起泡剂与水样配伍性均 良好。 2 ． 2 起泡剂的发泡及稳泡性能 2 ． 2 ． 1 罗氏泡沫高度 在常温下 ， 采用罗斯 一米尔泡沫测定仪测定 泡沫高度， 考察起泡剂的起泡及稳泡能力 ， 结果见 表 3 。 表 3 起泡剂罗氏泡沫高度实验结果 水样 起泡剂 质量分数 ， ％ ／ m m ／ m m ／ m m O ． 1 1 1 0 1 0 5 1 0 5 1 UT—l 1 B 0 ． 3 1 3 0 1 2 0 1 1 5 O ． 5 1 3 0 1 2 5 1 2 O O ． 1 4 5 4 3 4 O 2 U T 一1 5 0 ． 3 6 0 5 5 5 O O ． 5 6 O 5 7 5 4 0 ． 1 l 0 5 1 0 0 1 0 0 3 UT一8 0 ． 3 l 2 0 1 1 5 1 1 0 O ． 5 l 2 2 l 1 8 l l 5 注： ， ， 分别为3 0 s ， 3 ra i n ， 5 m i n 时的泡沫高度。 由表 3可看出， u T一1 l B和 u T一 8的起泡能 力较好 ， u T一1 5稍差， 3种起泡剂 的稳泡能力均 较好 ； 起泡剂质量分数为0 ． 1 ％时， 仍具有较好的 发泡及稳泡性能。 2 ． 2 ． 2 高速搅拌下起泡剂的起泡能力 常温下， 采用G J 一 3 s 型数显高速搅拌机测定 泡沫体积和半衰期 ， 考察 3种起泡剂的起泡和稳 泡能力 ， 结果见表 4 。 表 4 高速搅拌下起泡剂的起泡能力 由表 4可看出， 3种起泡剂质量分数为0 ． 1 ％ 时， 具有较好的发泡及稳泡性能 ， 当达到 0 ． 3 ％和 0 ． 5 ％时 ， 发泡和稳泡性能已相近 ， 所以实验 中选 择起泡剂质量分数为0 ． 3 ％。 2 ． 3 起泡剂的携液性能 在常温下 ， 采用泡沫动态性能评价装置进行 测定 ， 考察起泡剂的携液能力 ， 结果见表 5 。 表 5 起泡剂的携液能力 由表 5可看出， 3种起泡剂 的携液能力均较 好 ， 起泡剂质量分数以0 ． 3 ％为宜。 2 ． 4起泡剂的热稳定性 将老化后 的起泡剂用相应水样配制 0 ． 3 0 ％ 的起泡剂溶液 ， 进行泡沫动态性能测定 ， 考察起泡 剂的热稳定性 ， 结果见表 6 。 表6起泡剂的热稳定性 由表 6可知 ， 起泡剂老化后携液量较老化前 稍下降 ， 但变化不大 ， 这说明所选起泡剂的热稳定 性良好， 适合深井高温下使用。 2 ． 5 起泡剂的表面活性 在2 0℃下， 以蒸馏水 为空 白样 ， 采用表 面张 2 0 1 0年 1 2月 张新庄等． 气井排水采气用起泡剂的室内评 价 1 5 力仪 ， 测定不同质量分数起泡剂溶液的表面张力 ， 结果见表 7 。 表 7 起泡剂溶液的表面活性 表 8 起 泡剂 的腐蚀 实验结果 3结论 ( 1 ) 3种起泡剂与 3口典型产水气井水样具 有 良好的配伍性 。 ( 2 ) 起泡剂质量分数为0 ． 3 ％时 ， 具有较好 的 由表 7可看出， 加入起泡剂后 ， 表面张力均大 发泡、 稳泡性能及携液能力。 幅下降， 其中3 水样中加入 U T一 8后， 表面张力 ( 3 ) 3 种起 剂的热稳定性良 好， 降低液体表 下降率最大； 同种起泡剂质量分数为O ． 3 ％时 ， 表 面张力的作用明显 ， 同时对采气管材具有一定的 面张力下降率最大。 缓蚀性能。 2 ． 6 起泡剂的缓蚀性 ( 4 ) 所选起泡剂适用于该气 田的典型产水气 采用处理后的 N 8 0金属材质制作钢片， 配制 井 ， 能保证其连续排液 ， 正常生产。 0 ． 3 ％的起泡剂溶液， 将钢片在5 0℃ 的起泡剂溶 参考文献 液中静 d ， 测定钢片的腐蚀 速率 ， 结果见表 8 。 1蒋泽 银， 唐永帆， 石晓松 等． 中2 1 井泡沫排水技术研究及效果 从实验现象可看 出， 水样中加入起泡剂后对 N 8 0 评价 天然气工业， 2 o o 6 ， 2 6 ( ) ： 9 7 — 9 9 钢材的腐蚀主要以均匀腐蚀为主， 没有点蚀和局 】 国 内 外排 水采 气工 艺现 状 ‘ 吐 哈油 气’ 0 o 4 ’ 部腐蚀 发生 ， 平 均腐蚀 速 率均 达 到 G B 5 0 0 5 0 ~ 3 杨 继盛采气工艺基础 ．北京 ： 石油工业出版社 ， 1 9 9 2 ． 4 0 2 2 0 0 7的 要 求 ( 平 均 腐 蚀 速 率 不 大 于 0 ． 0 7 6 4 马成 华． 一种高温泡排剂的实验室评价． 精细石油化工进展， mm／ a )。 2 0 0 7 ， 8 ( 1 2 ) ： 3 7 ～ 3 9 La b o r a t o r y Ev a l u a t i o n o n Fo a me r f o r Ga s W e l l Ga s Re c o v e r y b y W a t e r Dr a i n a g e Z h a n g X i n z h u a n g ’ G a o X i n L i We n h o n g 。 G a o J i n g j i n g Z h u Z h o n g w e i 。 ( 1 ． R e s e a r c h I n s t i t u t e o f S h a n x i Y a n c h a n g P e t r o l e u m ( G r o u p )C o ． ， L t d ． ， X i a n 7 1 0 0 7 5 ； 2 ． C o l l e g e o f C h e mi c a l E n g i n e e r i n g， N o r t h w e s t U n i v e r s i t y， X i "a n 7 1 0 0 6 9 ) Abs t r a c t I n v i e w o f t h e e x c e s s wa t e r p r o d u c t i o n i n s o me g a s we l l s o f a g a s fie l d wh i c h a ffe c t e d n o r ma l g a s p r o d u c t i o n a d v e r s e l y．t h r e e f o a me r s f o r d e a l i n g w i t h t h r e e c o r r e s p o n d i n g t y p i c a l w a t e r p r o d u c t i o n mo d e s we r e s e l e c t e d，a n d t h e l a b o r a t o r y e v a l ua t i o n o n t h e f o a me r s wa s c a r r i e d o u t ．Th e r e s u l t s h a v e s h o wn tha t t h e s e t h r e e f o a me rs a r e o f g o o d f o a r n a b i l i t y a n d f o a m s t a b i l i t y，l a r g e l i q u i d c a r r y i n g c a p a c i t y，h i g h t h e r ma l s t a bi l i t y，s t r o n g s u r f a c e a c t i v i t y，a n d l i t t l e c o r r o s i o n e ffe c t o n pi p e，a n d c a n b e us e d i n the foa m d r a i n i n g g a s r e c o v e r y p r o c e s s o f t h e g a s fie l d． Ke y W o r d s f o am e r ，n a t u r a l g a s we l l ，f o a m d r a i n a g e，l a bo r a t o ry e v a l u a t i o n