王明鳳，李揚(yáng)，余書漫

（1.克拉瑪依新捷能源有限公司，新疆克拉瑪依　834000；2.中國(guó)石油克拉瑪依紅山油田有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依　834000）

新型抗溫抗油泡排劑的室內(nèi)研究

王明鳳1，李揚(yáng)2，余書漫2

（1.克拉瑪依新捷能源有限公司，新疆克拉瑪依834000；
2.中國(guó)石油克拉瑪依紅山油田有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依834000）

在有水氣藏開采的中后期，為排除井底積液，通常采用泡沫排水采氣工藝以提高氣井采收率，但是井筒積液中凝析油以及積液溫度等都會(huì)影響泡排劑的性能。針對(duì)這一問(wèn)題，本文通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，以長(zhǎng)鏈氧化胺表面活性劑（起泡劑A）和合成兩性離子表面活性劑（起泡劑B）為主劑，并加入特種表面活性劑E穩(wěn)泡劑，羅氏-邁爾斯法，以泡沫高度為指標(biāo)，研制出了一種抗溫抗油的泡排劑YS-1，并對(duì)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較多的泡排劑UT-11C進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，泡排劑YS-1具有突出的抗溫抗油能力以及良好的抗鹽抗甲醇能力，并且現(xiàn)場(chǎng)地層水具有良好的配伍性能，可適用于高溫和高含油的氣井生產(chǎn)。

起泡劑；抗溫性；抗油性；復(fù)配；性能評(píng)價(jià)

在天然氣井開采過(guò)程中，由于邊水、底水的推進(jìn)等會(huì)造成井筒內(nèi)不斷積水，從而使產(chǎn)氣量不斷下降，甚至壓死氣井。在目前眾多的排水采氣工藝方法中，泡沫排水采氣技術(shù)由于具有諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外采氣工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)是將一定量的泡排劑注入氣井中，井底積液與泡排劑接觸后，借助天然氣流的攪動(dòng)，生成大量低密度含水泡沫，被氣流從井底攜帶到地面，從而達(dá)到排水、穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)和延長(zhǎng)氣井自噴期的目的［1］。泡沫排水采氣的關(guān)鍵在于泡排劑的性能，即在一定的地層水礦化度、甲醇含量、凝析油含量及地層溫度下，要求泡排劑有盡可能好的起泡能力、適中的泡沫穩(wěn)定性。本文通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研制出一種具有優(yōu)異的抗溫抗油能力和較好的抗鹽抗甲醇能力的泡排劑。

圖1　30 s時(shí)不同起泡劑在不同溫度下的泡沫高度　

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)器材

羅氏泡沫儀，天長(zhǎng)市天滬分析儀器有限公司；電子天平精度0.01 g，上海維菱科學(xué)儀器；超級(jí)恒溫水浴，上海隆拓儀器設(shè)備有限公司；起泡劑A，起泡劑B，起泡劑C，起泡劑D，穩(wěn)泡劑E，穩(wěn)泡劑F，上海建鴻有限公司；氯化鈉，氯化鎂，氯化鈣，分析純，鄭州派尼化學(xué)試劑廠；凝析油，X油田；現(xiàn)場(chǎng)地層水，X油田Y氣井。1.2評(píng)價(jià)方法

圖2　8 min時(shí)不同起泡劑在不同溫度下的泡沫高度

實(shí)驗(yàn)按照標(biāo)準(zhǔn)SY/T6465-2000《泡沫排水采氣用起泡劑評(píng)價(jià)方法》和GB/T7462-1994《發(fā)泡力的測(cè)定》對(duì)泡排劑的起泡能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用羅氏-邁爾斯法測(cè)定起泡劑的起泡性能。

采用1251羅氏泡沫儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，待起泡液滴完后再記錄0 s、3 min、5 min、8 min時(shí)刻的泡沫高度，定性比較各起泡劑的泡沫高度。

1.3起泡劑的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究

1.3.1主劑的選擇

（1）抗溫起泡劑的優(yōu)選，采取羅氏-邁爾斯法測(cè)試其起泡性和穩(wěn)泡性［2-6］，記錄不同溫度下30 s和8 min的泡沫高度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖1、圖2）。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，隨著溫度逐漸升高，起泡劑A、B、C、D的最大泡沫高度整體上呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，當(dāng)溫度高于70℃時(shí)，起泡劑D的最大泡沫高度減小，說(shuō)明泡沫破裂速度極快，起泡劑D的抗溫性能較差；且當(dāng)溫度升高時(shí)，起泡劑A、B、C、D的泡沫高度的下降速度逐漸升高。根據(jù)高溫條件下起泡劑的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性，篩選出起泡劑A、B和C，進(jìn)行下一步的耐油篩選實(shí)驗(yàn)。

表1　不同凝析油含量下的泡沫高度

（2）抗油起泡劑的優(yōu)選，本實(shí)驗(yàn)測(cè)定不同凝析油含量下起泡劑A、B、C的起泡能力。將實(shí)驗(yàn)溫度設(shè)置為20℃，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見表1）。

根據(jù)表1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在不同凝析油含量下，起泡劑A、B、C在30 s時(shí)的泡沫高度相差不大，說(shuō)明它們的起泡能力相當(dāng)，但在3 min、5 min時(shí)，起泡劑A和B的泡沫高度明顯優(yōu)于C，說(shuō)明起泡劑A和B的穩(wěn)泡性較C強(qiáng)。綜合考慮起泡能力和穩(wěn)泡能力，最終篩選出A和B作為復(fù)配主劑的材料。

表2　主劑復(fù)配實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

1.3.2主劑的復(fù)配在70℃條件下，A和B以不同比例配制起泡劑，測(cè)定不同時(shí)刻的泡沫高度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表2）。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，其中A與B比例在7：3和6：4時(shí)起泡能力和穩(wěn)定性較好。將A、B按照這個(gè)比例配制作為主劑。

1.3.3穩(wěn)泡劑的選擇選擇這兩個(gè)比例分別與特種表面活性劑E、F穩(wěn)泡劑復(fù)配，穩(wěn)泡劑E、F的體積分?jǐn)?shù)分別為0.03％、0.04％和0.05％的條件下，再次實(shí)驗(yàn)確定最終復(fù)配方案。添加穩(wěn)泡劑后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見表3）。

表3　復(fù)配實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)起泡劑A、起泡劑B的質(zhì)量比為7：3、穩(wěn)泡劑E濃度為0.04％時(shí)，起泡效果和穩(wěn)泡效果都優(yōu)于其他組合。

2　泡排劑性能評(píng)價(jià)

應(yīng)用泡沫排水采氣技術(shù)時(shí)，需要考慮到泡排劑的抗溫能力、抗油能力、抗鹽能力及抗甲醇能力，同時(shí)，所采用的泡排劑必須具有優(yōu)良的地層水配伍性。因此，需要對(duì)YS-1各項(xiàng)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。測(cè)試泡排劑YS-1在30 s，3 min，5 min，8 min泡沫高度，并與市場(chǎng)常用泡排劑UT-11C進(jìn)行對(duì)比。

2.1抗溫性

溫度對(duì)泡沫的穩(wěn)定性具有較大的影響：一方面，氣泡中分子的運(yùn)動(dòng)隨著溫度的升高而加劇，導(dǎo)致氣體膨脹、液體蒸汽壓升高，最終導(dǎo)致液膜變薄，甚至破裂；另一方面，溫度的升高將導(dǎo)致泡排劑的表面黏度降低，泡沫穩(wěn)定性下降，對(duì)泡沫的起泡能力造成嚴(yán)重的影響。對(duì)泡排劑YS-1進(jìn)行抗溫性能評(píng)價(jià)，記錄不同溫度下泡沫高度的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表4）。

表4　不同溫度下不同時(shí)刻YS-1的泡沫高度

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，隨著溫度升高，泡沫30 s高度逐漸增大，但是泡沫衰變程度也越來(lái)越大，泡沫越來(lái)越不穩(wěn)定。說(shuō)明溫度升高對(duì)泡沫的生成是有利的，但溫度升高對(duì)泡沫穩(wěn)定是不利的。同時(shí)，將泡排劑YS-1和UT-11C進(jìn)行對(duì)比，在80℃條件下，泡排劑YS-1的起泡能力和穩(wěn)泡能力均優(yōu)于泡排劑UT-11C，說(shuō)明泡排劑YS-1具有較強(qiáng)的抗溫性能。

表5　不同凝析油含量下不同時(shí)刻YS-1的泡沫高度

2.2抗油性

井底積液常含有一定量的凝析油，由于凝析油具有較強(qiáng)的消泡作用。因此，要求泡排劑具有一定的抗凝析油能力。在20℃條件不同凝析油濃度下，抗油性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見表5）。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，隨著凝析油含量增加，泡排劑YS-1的起泡高度越來(lái)越低、泡沫穩(wěn)定性越來(lái)越差。在15％凝析油含量下，泡排劑YS-1的起泡能力和穩(wěn)泡能力遠(yuǎn)優(yōu)于UT-11C，表明該泡排劑抗油能力較好。

2.3抗鹽性

泡排劑需要具有良好抗鹽性，尤其是陰離子表面活性劑抗電解質(zhì)能力較差，陰離子表面活性劑常常會(huì)與Ca2+反應(yīng)生成沉淀。實(shí)驗(yàn)室以CaCl2、NaCl的質(zhì)量比1：4配制不同礦化度的配液用水，進(jìn)行抗鹽實(shí)驗(yàn)，結(jié)果（見表6）。

表6　不同礦化度下不同時(shí)刻YS-1的泡沫高度

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，隨著礦化度增加起泡高度逐漸降低；相同礦化度下，泡沫高度變化越來(lái)越平緩。在同一礦化度下，泡排劑YS-1的起泡能力和穩(wěn)泡能力均優(yōu)于泡排劑UT-11C，表明研制的泡排劑具有較好的抗鹽能力。

2.4抗醇性

向氣井中注入甲醇，不僅可以防凍，還可以防止井內(nèi)管柱和集輸流程的水合物堵塞，但是甲醇的加入會(huì)對(duì)泡排劑的起泡效果造成嚴(yán)重影響。本實(shí)驗(yàn)采用甲醇來(lái)進(jìn)行抗醇性能評(píng)價(jià)，測(cè)定不同濃度甲醇下泡沫高度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表7）。

表7　不同甲醇含量下不同時(shí)刻YS-1的泡沫高度

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，甲醇含量較低時(shí)，甲醇對(duì)泡排劑的性能影響不大；當(dāng)甲醇含量較大時(shí)，泡排劑性能受到很大影響。在甲醇含量為20％時(shí)，泡排劑YS-1的起泡能力和穩(wěn)泡能力均優(yōu)于泡排劑UT-11C，說(shuō)明泡排劑YS-1的抗醇性較好。

2.5與地層水配伍性

用自來(lái)水、不同礦化度的配液用水、現(xiàn)場(chǎng)地層水分別配制0.1％、0.5％、1.0％的泡排劑溶液，30℃溫度下靜置24 h，泡排劑溶液無(wú)沉淀產(chǎn)生，均一透明，說(shuō)明泡排劑與配水、地層水具有優(yōu)良的配伍性。

2.6現(xiàn)場(chǎng)地層水實(shí)驗(yàn)

取自X油田Y凝析氣井的現(xiàn)場(chǎng)地層水，井底溫度為70℃，經(jīng)鑒定，地層水中凝析油含量為20％，礦化度為14.7×104mg/L。用此地層進(jìn)行試驗(yàn)，并與UT-11C形成對(duì)比。實(shí)驗(yàn)溫度為70℃，結(jié)果（見表8）。

表8　現(xiàn)場(chǎng)地層水實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，YS-1試用在現(xiàn)場(chǎng)地層水中的泡沫高度明顯優(yōu)于UT-11C，說(shuō)明YS-1在溫度、凝析油、礦化度等綜合因素的影響下仍具有較強(qiáng)的適用性。

3　結(jié)論

（1）通過(guò)主劑的篩選、起泡劑的復(fù)配，確定以陰離子表面活性劑A和兩性表面活性劑B為主劑，添加特種表面活性劑E研制出的抗溫抗油泡排劑YS-1，其配方為起泡劑A、起泡劑B的質(zhì)量比為7：3、穩(wěn)泡劑E濃度為0.04％。

（2）該泡排劑具有突出的抗溫能力、抗油能力和良好的抗鹽能力、抗醇能力，并且與自來(lái)水、配水、地層水都具有優(yōu)良的配伍性。

［1］金光明，于建良.泡沫驅(qū)油現(xiàn)狀與展望［J］.科技信息，2008，（30）：52-53.

［2］胡鋼，王其偉，郭平，等.耐高溫泡沫劑的綜合評(píng)價(jià)與新產(chǎn)品開發(fā)［J］.青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，31（3）：275-278.

［3］廖廣志，李立眾，孔繁華，等.常規(guī)泡沫驅(qū)油技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1999.

［4］楊川東.采氣工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1997：119.

［5］付美龍，唐善法，黃俊英.油田應(yīng)用化學(xué)［M］.武漢大學(xué)出版社，2005.

［6］李農(nóng)，等.高溫對(duì)泡沫排水劑性能的影響［J］.天然氣工業(yè)，2009，29（11）：77-79.

TE377

A

1673-5285（2016）08-0122-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.08.027

2016-06-01