东海气田小直径加药管线泡沫排水发泡剂实验研究

包建银，王敉邦，蒋林宏，李浩哲

（中国石油大学（北京）石油工程学院，北京　102249）

东海气田小直径加药管线泡沫排水发泡剂实验研究

包建银，王敉邦，蒋林宏，李浩哲

（中国石油大学（北京）石油工程学院，北京102249）

为研究现有发泡剂对东海气田的适应性，优选发泡剂进行管线泡沫排水，选取目前常用的阴离子、两性离子、非离子型发泡剂，以药剂在高温、凝析油、矿化度水情况下的最大发泡体积和析水半衰期作为实验指标优选发泡性能良好的发泡剂；结合东海气田的地层温度、地层水矿化度、凝析油含量确定了发泡剂的使用配比及参数。结果表明，非离子类型的发泡剂FP-08具有良好的热稳定性，在具一定矿化度的地层水和凝析油环境中均具有良好的发泡性能，能满足东海气田气井小直径管线注药泡沫排液采气工艺要求。根据现场数据，FP-08发泡剂的合理使用浓度为0.5％～1.0％，稀释比例不低于1：1，发泡剂使用时凝析油含量应不高于30％。

发泡剂；发泡性能实验；使用配比；方案设计；东海气田

小直径加药管线泡沫排水工艺在东海气田积液气井已经广泛运用［1，2］。国内外学者做过很多的实验研究［3-7］，但目前还没有针对东海气田液体发泡剂性能及适用性的实验研究，也没有明确的发泡剂适用类型和配比。根据东海气田各井地层水水质分析数据，TWT区块地层水矿化度为5 326 mg/L～16 985 mg/L，水型有NaHCO3、Na2SO4、CaCl2等，凝析油含量为5％～28％。PH区块各井地层水矿化度为3 711 mg/L～8 488 mg/L，水型以NaHCO3为主，凝析油含量为5％～28％。本文根据东海气田实测基础数据设计了优选适合该区的液体发泡剂的实验方案，并确定了发泡剂的类型和配比。

1　发泡剂优选及发泡性能实验

1.1发泡性能优选实验

实验选取FP-01、FP-02、FP-03、FP-04、FP-05、FP-06、FP-07、FP-08共8种发泡剂［8］。采用搅拌法，以最大发泡体积Vmax和析水半衰期S为指标进行发泡性能实验。其中Vmax指含一定发泡剂浓度的溶液在固定体积时完全发泡所产生泡沫的最大体积；S指完全发泡所产生的泡沫静置后析出一半水溶液所需时间，主要表征所产生泡沫的稳定性。将发泡剂分别用蒸馏水配制成0.5％（质量分数）的溶液200 mL，室温下机械搅拌（转速为2 000 r/min）至溶液完全成泡，然后将泡沫转移至量筒中室温静置，记录Vmax及S（以析出100 mL水溶液计时），实验结果（见表1）。

表1　发泡剂静态发泡性能实验结果表

由表1可见，除FP-05外，其他7种药剂的Vmax均大于1 000 mL，说明FP-05的发泡能力比其他药剂差；从析水半衰期S可以看出，7种药剂均具有良好的泡沫稳定性（析水周期大于300 s）。

1.2发泡剂热稳定性实验

实验温度设定为120℃，将发泡剂FP-02至FP-08分别配制成2％（质量分数）的溶液，置于老化罐中，在滚子炉中老化72 h后观察溶液现象，实验结果（见表2）。

表2　发泡剂热稳定性实验结果表

由表2可见，老化后FP-02、FP-06、FP-08这3种发泡剂溶液清澈，无浑浊、无沉淀，发泡剂热稳定性良好。

1.3发泡剂在地层中的发泡性能

表面活性剂易与地层水中的金属离子发生化学反应失去其发泡性能，实验取TWT-A1S井地层水（矿化度为12 927.2 mg/L）测定发泡剂FP-02、FP-06、FP-08在地层水中的发泡性能。

将FP-02、FP-06、FP-08用地层水配制质量分数为0.5％的200 mL溶液，搅拌3 min（转速为2 000 r/min），完全成泡后转移至量筒中，室温下静置，记录最大发泡体积Vmax及析水半衰期S，实验结果（见表3）。

表3　TWT-A1S井地层水中发泡性能实验结果表

由表3可见，在具有一定矿化度的地层水中，FP-02的发泡性能较差，而对FP-06和FP-08几乎没有影响，表明其在地层水中性能稳定。

由以上实验可知：非离子类型的发泡剂FP-08具有良好的热稳定性，在地层水环境中均具有良好的发泡性能。

2　东海气田发泡剂研究

2.1发泡剂对凝析油含量的适应范围

为研究FP-08对凝析油含量的适用范围，配制6 份0.5％（质量分数）的FP-08发泡剂溶液（注：FP-08是一种发泡剂，将其配制成为溶液后就变成了FP-08发泡剂溶液），其中凝析油含量分别为5％、10％、20％、30％、40％、50％，搅拌3 min（转速为2 000 r/min），完全成泡后转移至量筒中，室温下静置，记录最大发泡体积Vmax及析水半衰期S，实验结果（见图1）。

图1　FP-08在不同凝析油含量水溶液中的发泡性能图

由图1可知，当凝析油含量达40％～50％（质量分数）时，Vmax明显降低，S明显缩短，发泡性能受到一定影响。发泡剂FP-08在现场应用时，井筒积液或气井产液的凝析油质量分数应不高于30％。当产液（积液）凝析油质量分数为30％～40％时，应根据现场工况适当提高发泡剂浓度，不建议在产液（积液）凝析油质量分数高于40％的气井中使用该发泡剂。

2.2地层水适应性评价

为验证发泡剂FP-08对TWT和PH区块地层水的适应性，选取不同矿化度和水型的代表性地层水开展配伍性实验。

将发泡剂FP-08用各井地层水配制成1.0％（质量分数）的水溶液，在室温及120℃时观察是否有浑浊或沉淀产生，实验结果（见表4）（TWT-A1S井地层水）。

由实验结果可见，FP-08发泡剂与PH和TWT区块各气井地层水配伍性良好，无论是室温还是加热条件下发泡剂溶液均澄清，无浑浊或沉淀产生。

2.3井筒中热稳定性评价

发泡剂在地层（井筒）温度下长时间放置会发生分解变性［6］，生产沉淀伤害地层甚至失去起泡性能。用TWT-A1S井地层水配制2％（质量分数）FP-08溶液200 mL，在130℃分别放置3 d和7 d，观察溶液状态并对发泡性能进行实验（见表5）。

表4　FP-08与不同水型及矿化度地层水配伍性表

表5　发泡性能实验结果表

由实验可知，FP-08发泡剂在井筒中热稳定性良好，130℃下7 d内未分解变性，溶液澄清无沉淀，且保证了良好的起泡性能，可以满足现场技术要求。

2.4发泡剂现场使用浓度确定

评价不同质量分数发泡剂的发泡性能，对现场施工进行指导。用地层水将FP-08发泡剂配制成不同质量分数（0.1％、0.3％、0.5％、0.7％、1.0％、1.5％、2.0％）的水溶液，搅拌（转速为2 000 r/min），完全成泡后转移至量筒中，室温下静置，记录最大发泡体积Vmax及析水半衰期S，实验结果（见图2）。

图2　不同质量分数FP-08的发泡性能评价实验结果图

由图2可见，质量分数高于0.5％的发泡剂溶液发泡性能稳定。考虑到发泡剂作为一种表面活性剂在遇油和水时会产生一定消耗，同时在管线、管柱上的吸附也会造成发泡剂损耗。综合考虑，推荐现场使用发泡剂浓度为0.5％～1.0％。

2.5发泡剂配比确定

发泡剂为长链聚合物分子，其原液黏度较高，经小直径管线注入时摩阻较高，为了便于现场注入，需要对发泡剂原液进行清水稀释。为确定合理注入稀释比例，分别测定不同稀释比例的FP-08发泡剂在20℃～90℃内的溶液黏度，结果（见图3）。

图3　不同稀释比例下发泡剂FP-08的黏度-温度曲线图

实验表明，发泡剂FP-08原液黏度较高，随着稀释比例提高，发泡剂溶液浓度降低，黏度明显下降，建议现场使用时发泡剂原液的稀释比例不小于1：1的体积比，并根据现场工况调整。

3　小结

（1）通过系列室内实验，优选出一种发泡性能、热稳定性良好的非离子型发泡剂FP-08。并确定了质量分数为0.5％～1.0％的适用范围。

（2）针对东海气田地层水，凝析油含量做了FP-08的配伍性实验，确定了满足东海气田气井小直径管线泡沫排液采气工艺要求的发泡剂FP-08使用浓度和稀释比例。

［1］杨川东.采气工程［M］.北京：石油工业出版社，2006.

［2］黄艳，佘朝毅，钟晓瑜，等.国外排水采气工艺技术现状及发展趋势［J］.钻采工艺，2015，28（4）：57-59.

［3］赵仁保，吴亚红，王占军，等.泡排剂性能评价实验研究［J］.天然气技术，2008，2（3）：35-36.

［4］李农，蒋华全，曹世昌，等.高温对泡沫排水剂性能的影响［J］.天然气工业，2012，29（11）：77-79.

［5］JHA B K，PATIST A，SHAH D O.Effect of antifoaming agents on the micellar stability and foamability of sodium dodecyl sulfate solutions［J］.Langmuir，1999，15（9）：3042-3044.

［6］王莉娟，张高勇，董金凤，等.泡沫性能的测试和评价方法进展［J］.日用化学工业，2005，35（3）：171-173.

［7］MALYSA K.Formation properties and mechanism of stability［J］.Adv Col Interf Sci，1992，（40）：37-83.

［8］朱瑶，赵国玺，黄建滨，等.表面活性剂水溶液的起泡性研究［J］.精细化工，1994，11（3）：6-12.

Experimental research of vesicant used in the east China sea gasfield

BAO Jianyin，WANG Mibang，JIANG Linhong，LI Haozhe
（College of Petroleum Engineering，China University of Petroleum（Beijing），Beijing 102249，China）

Small-diameter gas pipeline dosing foam drainage process is extensive used in east China sea gasfield.In order to study the adaptability of surfactant，the experiment selected anion，zwitterionic，non-ionic type of agents from the most commonly anionic surfactants in industrial as the subjects for the experiment.By detecting the performance of the maximum expansion volume（Vmax）and half-period of precipitation water（S）at elevated temperatures，condensate oil，salinity water condition we have selected the most compatible foaming vesicant.Combing with the formation temperature，formation water salinity，condensate oil of east China sea gasfield，this article search the most appropriate vesicant.According to the site conditions of east China sea gasfield in the final test，this article filters the best vesicant to meet the requirements of process，which gives a strong direction for the sit.

vesicant；performance test；use ratio；program design；east sea gasfield

TE377

A

1673-5285（2016）08-0039-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.08.010

2016-06-21

包建银，男（1989-），硕士，现从事油气田开发开采理论与工程方面的研究工作，邮箱：BJY891117@163.com。