白慧芳　李穎川　陳　勇　王小魏　劉治彬

鄧　琪1　石偉志1　石亮亮1　何乾偉1

1.西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院,　四川　成都　610500；2.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,　四川　成都　610500；3.川慶鉆探工程有限公司長(zhǎng)慶鉆井總公司,　陜西　西安　710000

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一種耐鹽耐甲醇耐凝析油泡排劑的室內(nèi)研究

白慧芳1李穎川2陳勇3王小魏1劉治彬1

鄧琪1石偉志1石亮亮1何乾偉1

1.西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院,四川成都610500；2.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都610500；3.川慶鉆探工程有限公司長(zhǎng)慶鉆井總公司,陜西西安710000

在天然氣開采中后期,通常采用泡沫排水采氣工藝來(lái)清除井底積液,但井筒積液具有較高礦化度,有時(shí)含有甲醇、凝析油等，都會(huì)影響泡排劑的性能。為了復(fù)配出性能更優(yōu)的泡排劑,以6種常用的泡排劑為主劑,通過評(píng)價(jià)分析,優(yōu)選2種泡排劑,確定最佳配比與濃度后,加入3種助劑,增加起泡高度以及半衰期,以改善泡排劑的起泡性能與穩(wěn)定性能,最后對(duì)所復(fù)配出的泡排劑進(jìn)行各項(xiàng)敏感性分析。最終,證明了所復(fù)配出的混合型泡排劑具有很好的耐鹽性、耐溫性、抗甲醇性以及抗凝析油性。

泡排劑；抗甲醇性；抗凝析油性；復(fù)配

0　前言

在天然氣開采過程中,隨著地層能量和產(chǎn)氣量的降低,氣井會(huì)逐漸在井底產(chǎn)生積液,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致停產(chǎn),因此要在井底積液威脅氣井正常生產(chǎn)之前及時(shí)采用排水工藝,泡沫排水采氣就是常用方法之一[1-2]。其區(qū)別于其他排水采氣方式的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于成本低、施工容易、收效快且不影響氣井正常生產(chǎn),特別是生產(chǎn)少量水的深井,泡排是非常經(jīng)濟(jì)的排水采氣工藝。泡排的關(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)定性和較高的攜液量[3-5]。本文通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研制出一種新型、高效,適用于高溫、含高礦化度水的天然氣井的泡排劑,以滿足天然氣開采需要。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要藥劑與儀器

藥劑：泡排劑UT-11C、UT-12、UT-14,工業(yè)級(jí),成都孚吉科技有限公司；泡排劑XHY-2、XHY-4 j、XHY-4 k,工業(yè)級(jí),興華科技有限公司；NaCl、Na2SO4、CaCl2、MgCl2鹽類；十二烷基磺酸鈉(AS)、十二烷基苯磺酸鈉(ABS)、乙二胺四乙酸(EDTA)、三乙醇胺(TEA)、甲醇、凝析油等[6-7]。

儀器：恒溫水浴鍋、Ross-Mils泡沫儀、電子天平、燒杯、量筒等。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)按照SY/T 6465-2000《泡沫排水采氣用起泡劑評(píng)價(jià)方法》和GB/T 7462-1994《發(fā)泡力的測(cè)定》對(duì)泡排劑的起泡能力和穩(wěn)定性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

將200 mL泡排劑溶液從長(zhǎng)900 mm、內(nèi)徑2.9 mm的滴液管中流下,滴入50 mL同樣溫度和濃度的泡排劑溶液中,記錄200 mL泡排劑溶液流完后不同時(shí)間的泡沫高度,記錄泡沫高度下降一半時(shí)的時(shí)間。

表征起泡劑的起泡性能和穩(wěn)定性能的參數(shù)分別為起泡高度和半衰期。起泡高度指200 mL泡排劑溶液流完時(shí)的泡沫高度。半衰期指泡沫高度下降一半時(shí)的時(shí)間[4]。本實(shí)驗(yàn)中藥劑濃度均為質(zhì)量濃度,液體試劑含量均為體積含量。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1混合型泡排劑研究

2.1.1主劑配比

為了研究單種泡排劑在地層水中的泡沫性能,在實(shí)驗(yàn)溫度為60 ℃時(shí)用傾注法測(cè)定了UT-11 C、UT-12、UT-14、XHY-2、XHY-4 j和XHY-4 k 6種泡排劑在礦化度為 10 g/L 的地層水中不同濃度時(shí)的起泡性能和穩(wěn)定性能,進(jìn)而記錄每種泡排劑在起泡高度最高時(shí)的濃度和半衰期[8-9],此時(shí)濃度為泡排劑的最佳濃度。實(shí)驗(yàn)表明,UT-11C、XHY-4 j和XHY-4 k的起泡性能和穩(wěn)定性能明顯優(yōu)于其他泡排劑,測(cè)試結(jié)果見表1。

表1不同種類泡排劑最佳起泡性能和穩(wěn)定性能對(duì)比

泡排劑種類最佳濃度/(%)起泡高度/mm半衰期/minUT-11C0.733516UT-120.430012UT-140.352803XHY-20.43503.5XHY-4j0.334015XHY-4k0.333512

由上述實(shí)驗(yàn)可知,不同泡排劑的性能有較大差異。一般來(lái)說,隨著泡排劑濃度的增加,起泡高度和穩(wěn)定性能先增加后減小,存在一個(gè)性能最佳的濃度。從表1可知,UT-11C、XHY-4 j和XHY-4 k的起泡性能和穩(wěn)定性能明顯高于其他泡排劑,同時(shí)XHY-4 j和XHY-4 k的最佳濃度較低。

圖1　定濃度不同比例XHY-4 j、XHY-4 k性能

圖2　定比例不同濃度XHY-4 j、XHY-4 k性能

2.1.2助劑優(yōu)選

為了進(jìn)一步獲得起泡性能和穩(wěn)定性能較好的泡排劑,可以在配方中加入適量的添加劑。本文選擇4種添加劑(起泡劑十二烷基磺酸鈉AS、十二烷基苯磺酸鈉ABS,穩(wěn)泡劑乙二胺四乙酸EDTA、三乙醇胺TEA),其中AS和ABS為陰離子表面活性劑,易溶于水,與其他試劑配伍性好,具有良好的乳化、發(fā)泡、滲透和分散性能,能夠增強(qiáng)泡排劑的起泡性[10-11]。EDTA為鈣鎂離子掩蔽劑,可以減少地層水中鈣鎂離子對(duì)泡排劑的影響,能夠增強(qiáng)泡排劑的穩(wěn)定性。EDTA是一種高黏度液體,加入后可進(jìn)一步增強(qiáng)液膜強(qiáng)度,提高泡沫穩(wěn)定性。

本文實(shí)驗(yàn)采用逐個(gè)加入的方式,改變助劑濃度確定最佳比例,所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3,加入助劑后泡沫最佳性能見表2。

表2不同助劑加入后泡沫性能

試劑種類起泡高度/mm半衰期/min0.25%XHY-4k0.25%XHY-4j29514.5加入0.02%ABS32516再加入0.04%AS38019再加入0.015%EDTA38525.5再加入0.020%TEA35024

2.2混合型泡排劑性能評(píng)價(jià)

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用泡排工藝的井往往是含有凝析油、甲醇等成分的生產(chǎn)井,同時(shí)伴隨有高溫、高壓、高礦化度等特點(diǎn),要求泡排劑具有一定的耐鹽、耐溫、抗甲醇和抗凝析油能力。因此,需要對(duì)所配置的混合型泡排劑進(jìn)行各種敏感性分析[12-13]。

a) 加入ABS

b) 加入AS

c) 加入EDTA

d) 加入TEA圖3　不同助劑加入后泡沫高度隨時(shí)間變化曲線

2.2.1耐鹽性能

地層水礦化度較高時(shí),一些泡排劑的起泡能力和穩(wěn)泡能力會(huì)受到很大影響,尤其是陰離子表面活性劑可與Ca2+、Mg2+等陽(yáng)離子發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生沉淀[14-15]。因此,本文實(shí)驗(yàn)測(cè)試了混合型泡排劑在不同礦化度下的起泡性能和穩(wěn)定性能,結(jié)果見圖4、表3。

圖4　不同礦化度含量混合型泡排劑泡沫高度隨時(shí)間變化曲線

表3不同礦化度時(shí)混合型泡排劑性能

泡排劑類型礦化度/(g·L-1)起泡高度/mm半衰期/min混合型泡排劑5285301036027.54034030802952512029035XHY-4j1034015XHY-4k1033512

由圖4及表3可知,混合型泡排劑在很低礦化度時(shí)起泡性能略差,隨著地層水礦化度的上升,起泡性能先上升后下降?？傮w來(lái)說,混合型泡排劑在任意礦化度地層水中的起泡性能都較好,且泡沫壽命較長(zhǎng)。

2.2.2耐溫性能

圖5　不同溫度泡沫高度隨時(shí)間變化曲線

表4不同溫度混合型泡排劑性能

泡排劑類型溫度/℃起泡高度/mm半衰期/min混合型泡排劑303304045340356036022.5753758904004XHY-4j6034015XHY-4k6033512

由圖5及表4可知,隨著溫度的升高,泡排劑的起泡性能逐漸增強(qiáng),而穩(wěn)定性能卻逐漸減弱。隨著溫度的上升,起泡高度和1 min后泡沫高度一直上升,而3 min、8 min 以及15 min后的泡沫高度先上升后下降。總之,該混合型泡排劑在任意溫度下都能充分起泡,在小于或等于75℃時(shí)泡沫壽命較長(zhǎng),攜液時(shí)間充裕。

2.2.3抗甲醇性能

圖6　不同甲醇含量泡沫高度隨時(shí)間變化曲線

表5不同甲醇含量混合型泡排劑性能

泡排劑類型甲醇含量/(%)起泡高度/mm半衰期/min混合型泡排劑035026103552320340203036517.54033515XHY-4j2028010XHY-4k2032512.5

2.2.4抗凝析油性能

圖7　不同凝析油含量泡沫高度隨時(shí)間變化曲線

表6不同凝析油含量混合型泡排劑性能

泡排劑類型凝析油含量/(%)起泡高度/mm半衰期/min混合型泡排劑0350261038013.520335103034517.54035520XHY-4j203153XHY-4k203403.5

從表6可知,隨著凝析油含量的增加,泡排劑起泡高度小范圍內(nèi)波動(dòng)變化,而半衰期先縮短再增長(zhǎng)。從圖7可知,凝析油的存在能夠延緩泡沫的生成,滴液管中液體流完3 min后的泡沫高度最大,任意含量凝析油下產(chǎn)生的最高泡沫高度均高于不含凝析油下產(chǎn)生的泡沫高度。而泡沫半衰期隨著凝析油含量的增加先縮短后增長(zhǎng),在較高凝析油含量下泡沫壽命較長(zhǎng),攜液時(shí)間較為充裕。

3　結(jié)論

除此之外，還有許多其他的外國(guó)文化元素作為時(shí)尚出現(xiàn)在田子坊，如印度海娜手繪紋身、日本天空之城，等等。顯然，上海作為一座國(guó)際化大都市，包容了各種來(lái)自不同地域和背景的文化，田子坊作為創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園區(qū)，吸納了二十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的創(chuàng)意企業(yè)入駐，經(jīng)營(yíng)者中有80余人是外籍人士，因此，這里的異國(guó)情調(diào)也比別的城市里的旅游街區(qū)更為明顯。

2)通過對(duì)泡排劑耐鹽性、耐溫性、抗甲醇性以及抗凝析油性的研究,證明了所復(fù)配出的混合型泡排劑具有一定的耐鹽性、耐溫性、抗甲醇性以及抗凝析油性。

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能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)鎖定十大重點(diǎn)先期開展試點(diǎn)示范

由國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局、工業(yè)和信息化部聯(lián)合制定的《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》(以下簡(jiǎn)稱《意見》)，日前發(fā)布?！兑庖姟诽岢?，能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)近中期將分為兩個(gè)階段推進(jìn)，先期開展試點(diǎn)示范，后續(xù)進(jìn)行推廣應(yīng)用，并明確了10大重點(diǎn)任務(wù)。

《意見》明確了能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)：2016～2018年，著力推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)示范工作，建成一批不同類型、不同規(guī)模的試點(diǎn)示范項(xiàng)目；2019～2025年，著力推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)多元化、規(guī)?；l(fā)展，初步建成能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系，形成較為完備的技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)體系并推動(dòng)實(shí)現(xiàn)國(guó)際化。

《意見》明確了能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)10大重點(diǎn)任務(wù)：一是推動(dòng)建設(shè)智能化能源生產(chǎn)消費(fèi)基礎(chǔ)設(shè)施。鼓勵(lì)建設(shè)智能風(fēng)電場(chǎng)、智能光伏電站等設(shè)施；鼓勵(lì)煤、油、氣開采加工及利用全鏈條智能化改造，實(shí)現(xiàn)化石能源綠色、清潔和高效生產(chǎn)；鼓勵(lì)建設(shè)以智能終端和能源靈活交易為主要特征的智能家居等。二是加強(qiáng)多能協(xié)同綜合能源網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。推動(dòng)不同能源網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化建設(shè)，大幅提升可再生能源、分布式能源及多元化負(fù)荷的接納能力。三是推動(dòng)能源與信息通信基礎(chǔ)設(shè)施深度融合。促進(jìn)智能終端及接入設(shè)施的普及應(yīng)用，促進(jìn)水、氣、熱、電的遠(yuǎn)程自動(dòng)集采集抄，實(shí)現(xiàn)多表合一。四是營(yíng)造開放共享的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系，培育售電商、綜合能源運(yùn)營(yíng)商和第三方增值服務(wù)供應(yīng)商等新型市場(chǎng)主體。五是發(fā)展儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車應(yīng)用新模式。積極開展電動(dòng)汽車智能充放電業(yè)務(wù)，探索電動(dòng)汽車?yán)没ヂ?lián)網(wǎng)平臺(tái)參與能源直接交易、電力需求響應(yīng)等新模式。六是發(fā)展智慧用能新模式。建設(shè)面向智能家居、智能樓宇、智能小區(qū)、智能工廠的能源綜合服務(wù)中心，通過實(shí)時(shí)交易引導(dǎo)能源的生產(chǎn)消費(fèi)行為，實(shí)現(xiàn)分布式能源生產(chǎn)、消費(fèi)一體化。七是培育綠色能源靈活交易市場(chǎng)模式。建設(shè)基于互聯(lián)網(wǎng)的綠色能源靈活交易平臺(tái)，支持風(fēng)電、光伏、水電等綠色低碳能源與電力用戶之間實(shí)現(xiàn)直接交易；構(gòu)建可再生能源實(shí)時(shí)補(bǔ)貼機(jī)制。八是發(fā)展能源大數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用。實(shí)施能源領(lǐng)域的國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，拓展能源大數(shù)據(jù)采集范圍。九是推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。支持直流電網(wǎng)、先進(jìn)儲(chǔ)能、能源轉(zhuǎn)換、需求側(cè)管理等關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)品及設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用。十是建設(shè)國(guó)際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系。

(曾妍摘自中國(guó)石油新聞中心網(wǎng))

2015-12-04

國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題“大牛地致密低滲氣田特殊結(jié)構(gòu)井滲流機(jī)理與采氣工藝研究”(2011.ZX.05045-05-01)

白慧芳(1990-)，女，河南濮陽(yáng)人，碩士研究生，主要從事泡沫排水采氣工藝研究。

10.3969/j.issn.1006-5539.2016.02.013