泡沫排水采气用排水剂室内筛选及性能评价.pdf

8 精 细 石 油 化 工 进 展 A D V A N C E S I N F I N E P E T R O C H E M I C A L S 第 l 5卷第 3期 泡沫排水采气用排水剂室内筛选及性能评价 杨安国 ， 郑继龙 ， 李 娟 ( 1 ．中国石化河南油田石油工程技术研究院， 河南南阳 4 5 0 0 0 0 ； 2 ．中海油能源发展工程技术公司三次采油分公司， 天津 3 0 0 4 5 2 ) [ 摘要] 采用罗氏泡沫仪对泡沫排水采气用排水剂进行室内筛选及性能评价， 确定了排水 剂配方 ： 0 ． 3 0 ％表 面活性剂 P S J 一 3+ 0 ． 1 0 ％ 消泡 剂 X P一Ⅲ。试 验结果 表 明， 表 面活性 剂 P S J一3 起泡性和稳泡性好 、 携液量大、 表面活性强、 对管材腐蚀性小 、 用量少、 经济性好。 [ 关键词 ] 排水剂表面活性剂泡沫排水采气 随着气井开采程度的加深 ， 地层压力不断衰 减 ， 井筒出现大量积液 ， 导致产量下降。研究发现 泡沫排水采气技术消除积液效果较明显。 泡沫排水采气工艺原理 J ： 从 油套 环空处 将起泡剂注入 ， 采用表面活性剂作为起泡剂， 起泡 剂与井筒 中积液在天然气的搅拌下 ， 产生大量泡 沫 ， 生成的泡沫在井筒 中被连续举升 ， 泡沫柱底部 的液体不 断补充 ，直 至将井 底积水 排净_ 3 J 。此 外 ， 起泡剂能将井筒中泥沙和淤渣等排出， 达到清 洗井筒 ， 实现增产的 目的 J 。 泡沫排水采气成功的关键在于起泡剂 的起泡 性 、 稳泡性 和携液能力等。本研究利用罗 氏泡沫 仪对泡沫排水采气用排水剂进行室内筛选及性能 评价， 主要对起泡剂的起泡性 、 稳泡性 、 携液能力 、 配伍性 、 表面活性和腐蚀性等进行评价。 1 实验 1 ． 1 原 料 实验用水 ： 室 内配制气井地层水 ， 总矿化度为 1 0 0 0 0 mg ／ L ， C a C 1 2 水型， 经 0 ． 4 5 I x m微孔滤膜过 滤 ； 表 面 活 性 剂 ： 氟 碳 表 面 活 性 剂 T F 3 7 2 1 ( P S J 一1 ) 、 U T一6( P S J一2 ) ， 全 氟表 面活 性 剂 Z o n y l ( P S J一3) ，阴 离 子 表 面 活 性 剂 F R S ( P S J 一 4 ) ， 阳 离 子 表 面 活 性 剂 A F 4 0 1 8 一S J ( P S J 一8 ) ， 非 离 子 表 面 活 性 剂 A F 4 0 1 8 一Y ( P S J 一1 3 ) ， 均为液体 ， 天津市雄冠科技发展有 限 公 司提供 ； 消泡剂： 正丁醇 (X P—I) 、 磷酸三 丁 酯 ( X P一1 1 ) 、 硅醚混合型(X P—m) ， 均为液体 ， 自制。 1 ． 2仪器 罗氏泡沫仪 ， 东莞市鑫磊仪器厂 ； 电子天平 ， 精度 0 ． 0 0 1 g ； 恒温水箱 ， 扬州华宝石油仪器有 限 公司 ； 表面张力仪 ， 山东同业分析仪器厂。 2 起泡剂的室 内筛选 2 ． 1 起泡剂与地层水的配伍性 泡沫排水采气施工 过程 中， 若注入 的起泡剂 与地层水不配伍 ， 会影响泡沫排液采气的效果 ， 甚 至导致严重的储层伤害。因此 ， 研究 起泡剂与地 层水的配伍性是泡沫排液采气的前提。表面活性 剂加量( 以质量分数计 ， 下同) 为 0 ． 3 ％ ， 考察不 同 类型起泡剂与地层水间的配伍性 ， 结果见表 1 。 表 1 起泡剂与地层水配伍性的实验结果 从表 1看出， 起泡剂 P S J 一2和 P S J 一1 3与地 层水的配伍性差 ， 均产生沉淀 ； 其他起泡剂与地层 水的配伍性 良好 ， 且溶解速度较快。 2 ． 2起泡剂的起泡能力和稳定性 选用配伍 性 良好的起泡剂 P S J一1 ， P S J一3 ， P S J 一 4和 P S J 一8进行起泡能力评价实验。起泡 剂 的评价方法主要有搅拌法 、 气流法和倾 注法等 ， 此实验采用倾注法进行评价。水浴温度 1 2 0 o C， 将 2 0 0 m L起泡剂从 R o s s—Mi l e s 管 中流下 ， 流 入 盛 有5 0 m L 相 同浓度 的起 泡 剂 中 ， 记 录 流毕 收稿 日期 ： 2 0 1 4—0 1—1 4 。 作者简介 ： 杨安 国， 工程师 ， 从事调剖堵水研究工作 。 2 0 1 4年 5月 杨安国等． 泡沫排水采气用排水剂室内筛选及性能评价 9 2 0 0 mL起泡剂时的泡沫高度 和 5 mi n时泡沫 高度 ， 评价起泡剂的起泡性与稳定性 _ 6 ] ， 结果 见表 2 。消泡速度( V ) 计算公式为 ： = ( H o 一 ) ／ 5 式 中， 反映泡沫消失快慢的参数 ， 越大， 泡 沫消失较快 ， 起泡剂的稳定性差 。 表 2不同起泡剂起泡能力实验结果 从实验现象看出 ， 表面活性剂 P S J一1加人 5 mi n后泡沫很少， 未读出泡沫高度。从表 2看出， 4种起泡剂在相同温度和加量 ， 起 泡剂的起 泡能 力和稳泡能力不 同，P S J一 3和 P S J一8初始起泡 高度均在 1 0 0 m m左右 ， 说 明均具 有较好的起 泡 能力 ， P S J一 3泡沫的消泡速度 为 3 ． 5 6 m m ／ mi n ， 说明起泡剂 P S J 一 3具有较好的稳泡能力。因此 ， 选用 P S J 一 3表面活性剂作为泡沫起泡剂 。 3 起泡剂 P S J一 3加量的确定 3 ． 1 P S J- 3加量对带水能力的影响 水浴温度 1 2 0℃下 ， 利用室内设计的模拟气 井携 液过 程 的实验装置 ， 对 不 同加量 的起泡 剂 P S J 一3进行带水能力评价实验l ， 结果见表 3 。 表 3起泡剂 P S J一 3加量对带水能力的影响 P S j 一3加量／ ％ 带液量／ m L 带液时间／ mi n 实验现象 从表 3可知， P S J一 3加量为 0 ． 3 0 ％ ～ 0 ． 5 0 ％ 时 ， 起泡剂 P S J 一3具有较好的排水能力 。因此 ， 初步确定起泡剂 P S J一 3加量为 0 ． 3 0 ％ 一 0 ． 5 0 ％。 3 ． 2起泡剂 P S J一 3加量对起泡能力的影响 固定其他条件 ， 采用倾注法进行不 同加量起 泡剂 P S J 一3起泡能力的评价 ， 结果见表 4 。起泡 剂 P S J 一3较适宜气井的实际情况 ， 其理论使用加 量为 0 ． 3 0 ％ ～ 0 ． 4 5 ％。 表 4 起泡剂 P S J-3加量对起泡能力的影响 3 ． 3 P S J- 3加量对缓蚀性能的影响 在 1 2 0℃下利用挂片腐蚀仪进行 P S J 一 3的 缓蚀性能评价 ， 考察起泡剂 P S J 一 3溶液对钢片的 缓蚀率和腐蚀速率的影响， 结果见表 5 。 表 5 起泡剂 P S J一 3加量对缓蚀性能的影响 项目 塑 1 2 3 4 5 起泡剂 P S J一 3 加量／ ％ 缓蚀率／ ％ 腐蚀速率／ f g m一 h一 ‘ 1 从表 5可知 ， 加入 0 ． 3 0 ％ P S J一3的溶液对 钢片的腐蚀速率为0 ． 3 1 4 8 g ／ ( I n h ) ， 缓蚀率达 4 9． 6％ 。 3 ． 4 P S J- 3加量对表面张力的影响 起泡剂 的表面张力主要表征 泡沫的表面活 性 ， 其主要影响起泡剂 的起泡能力 、 稳泡能力及泡 沫的强度和厚度等， 表面张力低 ， 气液两相易混 合 ， 产生更多的泡沫。用地层水配制起泡剂溶液 ， 地层水体积为 5 0 m L， 考察 P S J一 3加量对表面张 力的影响， 结果见表 6 。 表 6 P S J一 3加量对表面张力的影响 从表 6看 出， 在地层水 中加入起泡剂 P S T一 3 后 ， 表面张力明显降低 ， 不同加量 的 P S J一3表面 张力均为 3 5 m N ／ m左右 ， 说 明起泡剂 P S J一3加 量对表面张力影响不大。 综上所述 ， 起泡剂 P S J 一 3能适应泡沫助排的 要求 ， 与生产井地层水混合后 ， 在井下温度 、 压力 ㈣ 舶 如 ■ 0 4 6 ∞ 勰 ■ l 0 精 细 石 油 化 工 进 展 A D V A N C E S I N F I N E P E T R O C H E M I C A L S 第 1 5卷第 3期 条件下不产生堵塞。P S T一3加量 以0 ． 3 0 ％为宜。 另外起泡剂 P S J 一3具有缓蚀功能作用 ， 可降低地 层水和气体对钢管的腐蚀 ， 延长其使用寿命。 4 消泡剂的筛选 利用倾注法对室 内现有的 3种消泡剂进行消 泡时问和抑泡时间测定 ， 采用地层水 ， 分别配制质 量分数为 0 ． 1 0 ％的 3种消泡剂溶液 ， 取 0 ． 3 0 ％的 起泡剂 P S J 一3溶液 2 0 0 mL加入装置 ， 鼓气 ， 泡沫 上升 5 0 0 mL时 ， 加入 2 0 m L 0 ． 1 0 ％消泡剂溶液 ， 同时计时 ， 泡沫 全部消失后 ， 记录 消泡时 间。将 1 0 0 m L 0 ． 3 0 ％的起泡剂和 2 0 m L 0 ． 1 0 ％消泡剂 的混合溶液加 入装置 ， 鼓气 ， 同时计时 ， 泡沫上升 至 5 0 0 mL时 ， 记录抑泡时间。结果见表 7 。 表 7消泡剂消泡能力的评价实验结果 从表 7可知 ， 消泡剂 X P—l I 消泡速度较快 ， 但抑泡时间较短 ； 消泡剂 X P— I和 X P—l l I 抑泡 时间相 同， 但消泡剂 X P—m消泡速度相对较快 ， 综合考虑起泡剂和消泡剂间配伍性 ， 选择 消泡剂 x P—i i i 作为气田的消泡剂。通过消泡剂 x P一Ⅲ 性能测试结果 ， 其质量分数 以0 ． 1 0 ％为宜。 5结论 1 ) 通过室 内评 价实验， 选用起泡剂 P S J一3 ， 其加量为 0 ． 3 0 ％； 消泡剂为 x P一Ⅲ， 其最佳加量 为 0 ． 1 0 ％ 。 2 ) 在地层水中加入起泡剂 P S J一 3 ， 可大幅降 低溶液的表面张力 ， 且在高矿化度条件 下具有 良 好的起 泡能力 和携 液能力 。P S J一3能适应泡 沫 助排的要求 ， 与生产井地层水混合后 ， 在井下温 度 、 压力条件下不产生堵塞。且其具有缓蚀功能 ， 可 降低 地层 水和气 体对钢 管 的腐蚀 ， 延 长使用 寿命 。 参考文献 [ 1 ] 孙海军． 气田排水 采气工 艺技术研究 [ J ] ． 中国高新技 术企 业 ， 2 0 0 8 ( 1 9 ) ： l 1 8—1 1 9 [ 2 ] 郭辉 ， 毛彦一 ， 朱 丽娜 ， 等． 泡 沫排水起 泡剂 的研 制与 应用 [ J ] ．特种油气藏 ， 2 0 0 2 ， 9 ( 4) ： 7 4—7 6 ． [ 3 ] 王云峰 ， 张春光 ， 侯 万国． 表面活性 剂及其在 油气 田中的应 用[ M] ． 北 京 ： 石油 工 业 出版 社 ， 1 9 9 5： 1 4 0 —1 9 3 ，1 7 7一 l 9 3． [ 4] 赵国玺． 表面活性 剂物理化学 [ M] ． 北京 ： 北京大学 出版社 ， 1 9 8 4： 1—1 0． [ 5 ] 费海虹 ， 汪强． 起泡 剂 Yc h的室 内性能评 价 [ J ] ． 小型油气 藏 ， 2 0 0 7， 1 2 ( 1 )： 4 7—4 9 ． [ 6 ] 吕鑫 ， 景 宁 ， 杨 立 华 ， 等． 耐 温 抗 盐 排 水 采 气 用 起 泡 剂 A M S 一1 8 的制备及矿场应用[ J ] ． 精细化工， 2 0 0 8 ， 2 5 ( 6 ) ： 5 9l一5 9 4． [ 7 ] 强永和． 高温泡排剂的研制与应用 [ J ] ． 石油钻采工艺， 2 0 0 3．2 5( 3)： 5 5—5 7． La b o r a t o r y S c r e e n i ng o f W a t e r Re p e l l a n t s f o r Fo a m Dr a i n a g e Ga s Re c o v e r y a n d Ev a l u a t i o n o n Th e i r Pe r f o r ma n c e Y a n g An g u o Z h e n g J i l o n g L i J u a n ( 1 ．R e s e a r c h I n s t i t u t e o f P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g a n d T e c h n o l o g y o f S i n o p e c H e n a n O i e l d C o m p a n y ， N a n y a n g ， He n a n 4 5 0 0 0 0．Ch i n a：2 ．CNOOC E n e r g y T e c h — Dr i l l i n g ＆ Pr o d u c t i o n C o ． & T e r t i a r y Oi l Re c o v e r y T e c h n o l o g y C o m p a n y ， T i a n j i n 3 0 0 4 5 2 ， C h i n a ) [ Ab s t r a c t ] L a b o r a t o r y s c r e e n i n g o f w a t e r r e p e l l a n t s w a s c o n d u c t e d a n d t h e p e rf o r ma n c e o f w a t e r r e p e l l a n t s wa s e v a l ua t e d wi t h Ro c h e f o a m me t e r ．Th e f o r mu l a t i o n o f a wa t e r r e p e l l a n t wa s i d e n t i f i e d：0． 3 0％s u r f a c t a n t P S J一3 + 0 ． 1 0 ％ foa m b r 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