川中合川气田须家河超高矿化...油低渗气藏泡排剂开发与应用_马蒋平.pdf

2023 年 第 5 期 化学工程与装备 2023 年 5 月 Chemical Engineering&Equipment 129 川中合川气田须家河超高矿化度 含油低渗气藏泡排剂开发与应用 川中合川气田须家河超高矿化度 含油低渗气藏泡排剂开发与应用 马蒋平（大庆油田重庆分公司开发技术办公室，重庆 402664）摘 要：摘 要：川中合川气田须家河气藏是一类典型的致密砂岩低渗气藏，区域气井液气比较高，多数气井需采取泡沫排水采气工艺措施，而泡排工艺是区域主要排水采气工艺之一。但由于其液相流体表现出了超高矿化度及含油特性，矿化度最高可达 35104ppm，平均含油率在 5%左右，因此泡排性能是区域泡排工艺能否具备应有效果的关键，一种符合区域液相流体特点的泡排剂成为区域泡排工艺的工作重点之一。经过长期的摸索研究，分别研发了一种液体泡排剂 XHY-4 及固体泡排剂 XHG-10，两种药剂在矿化度 35104ppm、含油率 5%的地层液样中表现出了优异的起泡、稳泡及携液效能，初始泡高可达 180mm 以上，H5 超过 160mm，携液量超过 190g/L。同时通过现场应用表明，两种药剂有效提升了合川区域气井的泡排工艺效能。关键词：关键词：致密砂岩；低渗；超高矿化度；凝析油；泡排剂 引 言 引 言 合川气田位于四川盆地中部，坐落于合川区、武胜县和潼南区境内，北与广安气田相对，西邻潼南气田，西北为龙女寺气田，东为华蓥山构造带。由于气田开发时间已接近20 年，目前多数气井表现为低压、低产、间开等特性，且受地层低渗超低渗特性影响，开采难度较大。在众多的排水采气工艺中，泡排是合川气田的主要工艺。区域气井深度为 2200m2500m，井底温度 7080，水质表现为氯化钙型，矿化度最高可达 35104ppm，平均矿化度超过 25104ppm。采出液含凝析油，最高可达 20%，平均凝析油含量 5%左右。矿化度及凝析油是泡排剂发泡影响最大的几个参数中的两个，同时也是气井常见的影响参数，本区域超高的矿化度及同时含油的特性使得常规泡排工艺开展难度极大。双子两性表面活性剂可有效解决高矿化度情况下的发泡难题，并且具有优良的表面张力降低效果及表面活性，而氟碳表面活性剂在提供稳泡性、低表面张力的同时在含油情况下对泡沫稳定性的改善作用极大，以上体系将作为本次研究的主要方向。目前对于泡排剂的评价主要还是以罗氏泡沫高度（起泡力及 3min 或 5min 泡高）、表面张力及携液量三大指标为主。也是目前判定泡排剂对于液体适应性的主要依据。1 室内试验 1 室内试验 1.1 仪器及试剂 本次研究所用到的主要仪器有罗氏泡沫仪、泡沫携液仪、表面/界面张力测定仪等。用到的试剂有烷基（碳 816直链烷基）酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱、二溴丁烷、氟碳表面活性剂等。1.2 双子烷基（碳 816 直链烷基）二甲基羟丙基磺基甜菜碱的合成 双子烷基（碳 816 直链烷基）二甲基羟丙基磺基甜菜碱是抗矿化度抗油体系的主剂，其阴阳离子两性基团对矿化度的耐受能力极强，同时由于双子基团的相互作用，使其抗矿化度能力进一步得到增强。合成方法如下：将一定量的直连烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱与乙二醇二甲醚混合后，倒入装有搅拌器和冷凝管的三口烧瓶中。在 60、250r/min 条件下搅拌至均匀，加入质量分数为 50%的 NaOH 溶液，升温至 80，搅拌下用恒压滴液漏斗缓慢滴加 1，4-二溴丁烷（约 0.5h），继续反应 7h。反应完成后，将其转移到单口圆底烧瓶中，减压蒸馏除去乙二醇二甲醚和未反应的 1,4-二溴丁烷，然后用乙醇溶解趁热过滤除去未反应的 NaOH，再蒸去乙醇，并用丙酮将产物重结晶 3 次，在真空干燥 24h，得到白色固体双子烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱。1.3 泡排剂性能试验主要方法 罗氏泡沫测试取 237.5ml 水样（350g/L 矿化度）及 12.5ml 凝析油，加入泡排剂配置成体积浓度 0.5的混合液，封口 90恒温 30min，然后用磁力搅拌器搅拌下用200mL 移液管移取 200mL 混合液，剩余待测样液 50mL 沿罗氏泡沫仪管壁放下，在底部形成液面，200mL 待测混合液置于罗氏泡沫仪上端中心位置，对准液面垂直放下，待样液放完后立即记下罗氏泡沫仪内泡沫上升的高度，即为起泡性能，继续计时并读取 5min 泡高 H5。本方法的优势在于相对于一般方法中泡高测试不加凝析油、只在携液测试加凝析油的情况能够更直观的看到凝析油对泡沫的影响。泡沫携液量测试取 237.5ml 水样（35104ppm 矿化度）及 12.5ml 凝析油，加入泡排剂配置成体积浓度 0.5的混合液，封口 90恒温 30min，然后加入携液装置中，在5L/min 气流下测试 15min 携液量。表面张力测试参照 SYT 5370-2018 表面及界面DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.05.092130 马蒋平：川中合川气田须家河超高矿化度含油低渗气藏泡排剂开发与应用 张力测定方法中的圆环法进行测试，测试浓度 0.5%，测试矿化度 35104ppm。1.4 主剂及辅剂的优化配置试验 双子烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱虽然整体抗矿化度及降低表面张力性能较一般泡排剂有了较好提升，但其在抗油性上略显薄弱，因此引入了抗油性氟碳表面活性剂进行复配改善，通过加入不同比例的氟碳表面活性剂并进行性能测试，可最终优化出一种符合需求的泡排剂。2 试验结果及分析 2 试验结果及分析 2.1 双子烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱合成分析 表 1 新型主剂较常规主剂对比测试结果 表 1 新型主剂较常规主剂对比测试结果 测试项目 双子烷基二甲基羟丙基 磺基甜菜碱 十二烷基二甲基羟丙基 磺基甜菜碱 起泡力，mm 186 168 5min 泡高，mm 95 53 携液量，ml/15min 219 212 表面张力，mN/m 29.3 33.1 双子烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱合成完成后与十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱进行对比测试（表 1），结果表明，前者较后者在超高矿化度下发泡能力得到明显加强，表面张力明显降低，效能优异。2.2 超高矿化度含油低渗气藏泡排剂研发 双子烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱中按照 0%，0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%的比例添加氟碳表面活性剂，分别编号 0#、1#、2#、3#、4#、5#、6#、，然后按照测试方法及条件测试起泡力、5min 泡高、携液量及表面张力。样品对比采用经验指数判定，其中起泡力性能指数 20、5min 泡高性能指数 20、携液量性能指数 40、表面张力性能指数 20，以横向对比样品中最高值为满指数，其他指数等比例下调，最后汇集为综合指数。测试结果见表 2，从结果中可以看出，氟碳表面活性剂能够大幅度提升泡沫稳定性及降低表面张力，但发泡力及携液能力在超过一定限值后会表现出降低趋势，综合指数 2#样品最高，即已得到目标产品超高矿化度含油低渗气藏泡排剂 XHY-4。表 2 新型主剂中氟碳加量测试 表 2 新型主剂中氟碳加量测试 测试项目 0#1#2#3#4#5#6#起泡力，mm 186 185 181 176 169 165 161 5min 泡高，mm 95 146 170 174 168 164 159 携液量，ml/15min 219 224 220 216 212 208 207 表面张力，mN/m 29.3 27.2 26.1 25.3 24.7 24.3 24.1 综合指数 70.47 75.24 76.46 75.48 73.27 71.75 70.52 2.3 XHY-4 现场水质测试 试验评价水样来源于合川气田，从四个管理区块分别获取一个液样，液样表现各有特点，将研发药剂与现场液样进行测试可进一步判断其区域适应性。测试结果见表 3，结果表明新药剂适应性优异，在区域液相流体环境中表现出了优良的配伍性、起泡性、稳定性及携液性。表 3 XHY-4 现场液样适应性测试 表 3 XHY-4 现场液样适应性测试 测试项目 合川 001-55-X2 井 合川 001-65-X2 井 合川 001-59-X4 井 合川 001-1-X2 井 矿化度，ppm 356724 287962 312415 228756 含油率，%6 3 1 8 配伍性 无新增沉淀 无新增沉淀 无新增沉淀 无新增沉淀 起泡力，mm 176 188 181 192 5min 泡高，mm 158 175 179 166 携液量，ml/15min 220 226 227 218 表面张力*，mN/m 26.2 26.4 26.3 26.6 注*：表面张力测试不含凝析油。3 现场应用 3 现场应用 XHY-4 在合川气田进行了 4 口单井的现场应用试验，矿化度覆盖范围在 20104ppm36104ppm 之间，均含有凝析油，凝析油含量在 1%8%之间。应用初始泡排剂浓度为 0.5%左右。第一阶段为药剂替换阶段，观察药剂直接替换后的应用效果；第二阶段为制度优化提升阶段，根据气井药剂适应 马蒋平：川中合川气田须家河超高矿化度含油低渗气藏泡排剂开发与应用 131 情况优化加注制度，改善气井生产；第三阶段为稳产阶段。合川 001-1 井药剂替换后产量略有增长，通过调整药剂加注频次措施产量得到了明显提升，进入稳产阶段后受气井衰减影响总体保持平稳，且平稳产量也由于药剂替换前；合川001-1-X2 井替换后生产时率明显加强，通过调整加量并随着气井生产时间延长加大药剂加注频次，最终该井实现了近似连续生产；合川 001-65-X2、001-55-X2 井替换后生产时率明显加强，通过调整加量并随着气井生产时间延长加大药剂加注频次，最终该井实现了大幅度增产并连续生产；合川001-59-X4 井替换后生产时率略有上涨，通过调整加量并随着气井生产时间延长加大药剂加注频次，最终该井实现了近似连续生产。本次应用试验 6 口气井实现日产气量增加合计超过 24000m3/d，5 个月累计增产达 295104m3，创造了优异的经济效益。图 2 XHY-4 现场应用情况 图 2 XHY-4 现场应用情况 4 结 论 4 结 论 合成制备的双子烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱性能较常规主剂抗矿化度能力得到了进一步提升，在 35104ppm矿化度、5%凝析油含量情况下发泡力可达 186mm，同时该品具有更低的表面张力，单品表面张力可降低至 29.3mN/m，适应于超高矿化度抗油泡排剂的主剂需求。应用双子烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱及氟碳表面活性剂制备的超高矿化度抗油泡排剂 XHY-4 具有优异的起泡、稳泡及携液性能，在给定测试条件下泡沫稳定性指标 5min泡高可达 170 以上，携液量达到 220 以上，携液性能优异。本品表面张力可低至 26.2mN/m，表面活性优异。XHY-4在合川气田4口气井的应用试验过程中表现出了优异的现场适应性能，气井产量得到了明显提升，实现日产气量增加合计超过 24000m3/d，5 个月累计增产达 295104m3，创造了优异的经济效益。（上接第 164 页）_（上接第 164 页）_ 参考文献 参考文献 1 张庆瑞,于海涛,王云霞.探析石油化工设备安装技术及项目管理J.中国石油和化工标准与质量,2022,42(14):66-68.2 王宁.石油化工设备安装技术及关联的项目管理探究J.中国设备工程,2022(04):110-111.3 李长洛.石油化工设备安装技术及项目管理研究J.中国设备工程,2021(22):36-37.4 崔斌,李志远.石油化工设备安装技术及项目管理研究J.清洗世界,2021,37(06):109-110.5 顾旭.石油化工设备安装技术及关联的项目管理J.大众标准化,2020(05):61+64.