泡沫排水起泡剂室内实验优选

杨筱璧

文章编号：1006-6535(2009)02-0070-02

摘要：泡沫排水是排出井内积液、提高气井产量、延长气井开采周期的最经济有效方法之一。随着洛带遂宁组气藏产气量的降低，气井带液能力下降，较低的气产量不足以将气井产出的液体完全带出地面，致使井筒内产生积液，生产状况不断恶化，甚至水淹关井，故需要实施泡排作业。对不同种类的含水气井需采用不同类型的起泡剂，通过室内评价实验，确定了适合于该气藏的起泡性、稳定性、携液能力均很好的起泡剂，以解决该气藏的排液难题。

关键词：气井；泡沫排液；起泡剂；优选；排水采气；室内评价实验；遂宁组气藏

中图分类号：TE357

文献标识码：A

前 言

在天然气开发过程中由于边、底水的推进以及压裂、酸化等作业措施，气井井筒内不断积水，产气量下降，甚至压死气井。目前采用的排水采气工艺方法有优选管柱、泡沫、气举、游梁抽油机、电潜泵、射流泵和液氮等排水采气^[1]。其中，泡沫排水采气法由于设备简单、施工方便、收效快、生产成本低且不影响气井日常生产，受到国内外的普遍关注。泡沫排水能否取得成功，在很大程度上取决于所用起泡剂的性能，因此必须建立有效的起泡剂评价技术，对起泡剂进行优化选择。

1 泡沫排水的原理

泡沫排水采气的基本原理是将起泡剂从井口注入井底，借助天然气流的搅拌作用，使之与井底积液充分混合，产生大量比较稳定的含水泡沫，被气流从井底携带到地面^[2]。注入起泡剂可以减小液体表面张力和气液混合物的密度，降低自喷井油管内的摩阻损失和井内重力梯度。其结果是有效地降低井底回压，在井底压力或井口压力不变的情况下，使井底积液更易被气流从井底携带至地面。此外，起泡剂还可使不溶性污垢如泥沙和淤渣等包裹在泡沫中，随气流排出，达到疏导气水通道，实现增产、稳产的目的^[3]。

2 起泡剂性能影响因素

影响泡沫剂性能的因素众多，说法不一。其中主要包括温度、矿化度、凝析油的影响^[4]。

2.1 温度的影响

温度对泡沫稳定性的影响较复杂，归纳起来，表现在以下几个方面：

(1) 对表面张力的影响。温度升高，表面活性剂自由能增加，表面张力发生变化，影响了泡沫的稳定性。

(2) 对粘度的影响。温度升高，分子间作用力小，液相粘度减小，降低泡沫的稳定性。

(3) 对泡膜液体蒸发的影响。随着温度的升高，液膜的蒸发增加，促使液膜减薄，降低泡沫的稳定性。

(4) 对吸附的影响。当温度升高时，表面吸附量减少，泡沫的稳定性降低^[5]。

2.2 地层水矿化度的影响

地层水矿化度是指地层水中含盐量的多少。当溶液中矿化度很高时，浊点越低，泡沫剂(非离子表面活性剂类)在其浊点以上的水溶液中的溶解度降低，易形成新相，不但使泡沫剂性能变差，而且有消泡作用；当溶液电解质浓度很高时，泡沫液(阴离子表面活性剂类)膜的扩散双电层被压缩，相斥作用减小，膜变薄速度加快，使泡沫剂性能明显减小^[6]。因此，在泡沫剂选择上，必须考虑药剂对矿化度的抵抗能力。

2.3 凝析油含量的影响

在油水介质中，产生泡沫取决于两个过程的竞争：即在水相中产生泡沫，同时在油相中泡沫破裂^[7]。当有凝析油存在时，不仅改变了产生泡沫的条件，同时改变了泡沫的稳定性能。在泡沫剂选择上，必须考虑药剂抗凝析油能力。

3 气藏特征及起泡剂的性能要求

3.1 气藏特征

洛带遂宁组气藏为定容封闭气藏，但是气藏含水饱和度较高，气井普遍产水。平均油压为3.36 MPa，套压为3.99 MPa，平均单井产量为0.59×10⁴m³/d，平均单井产水量约为50 kg/d，地层温度为50℃，气田水水型以Na₂SO₄型为主，其次为NaHCO₃型，矿化度介于1 000～50 000 mg/L之间，液体中凝析油含量较高，一般在18%～83%之间。

3.2 起泡剂性能要求

起泡剂的性能直接影响气井泡沫排水效果的好坏。根据气田情况，要求起泡剂除具有表面活性剂的一般性能如能大幅度降低气液界面张力外^[8]，还要求具有以下特殊性能：①起泡能力强，在矿化水和凝析油中不变质；②泡沫携液量大；③泡沫稳定性适中^[9]。

根据洛带遂宁组气藏气井的井深、井底温度和地层水的矿化度，选择了UT-1、UT-11、UT-16等3种起泡剂，进行了室内优化实验研究，对各个起泡剂的表面张力、泡沫稳定性、发泡能力及与地层水的配伍性等方面进行综合评价，结合该气藏的特点优选出针对性较强的起泡剂。

4 起泡剂室内性能评价

评价泡排剂性能参数的实验方法主要有搅拌法、气流法、倾注法等，选择合理的评价方法，是准确评价泡排剂性能的关键^[10]。气流法与气井泡沫排液的发泡方式相似，较好地体现了气井条件下的泡沫性能，并能考察多方面的影响因素，诸如气流速度、抗油和抗矿化度的能力和最佳药剂用量。所以，该法能综合地评价出起泡剂的起泡能力、泡沫稳定性和泡沫携水能力，是评价气井用起泡剂的最好方法。本次研究选择气流法作为起泡剂起泡能力和稳定性的主要评价方法(图1)。

实验模拟井下油管和气、水情况，测定溶液在气流鼓动下产生泡沫的能力。所用泡沫发生器为罗氏泡沫仪，在本实验中模拟气井井筒。50℃的热水在罗氏管内循环，用龙遂14D-1井地层水配制0.05%～10.00%的起泡剂溶液，在井筒内加入400 mL溶液，预热5 min后开空气压缩机，控制气量为4～5 L/min，气流鼓动溶液产生气泡，在泡沫出口处用烧杯收集泡沫，产生1 000 mL泡沫的时间为起泡剂的起泡时间，待泡沫全部消失呈液体后，测定液体体积。实验结果见表1。

随着起泡剂浓度的增加，3种起泡剂的起泡能力都逐渐增强，UT-1的起泡能力最差，UT-16和UT-11C的起泡能力较好，起泡剂在浓度为0.5%时出现拐点，浓度增大对起泡性能无较大帮助，当浓度大于0.5%时，3种起泡剂的起泡性能相近。

UT-16的稳定性好于其他3种起泡剂，但UT-16的浓度不宜过高，当浓度大于4%时，其起泡能力和稳定性都大幅度降低。3种起泡剂的携液能力相近。

综合3种起泡剂的起泡能力、稳定性、携液量分析，遂宁组气井泡排剂类型的选择，UT-16的起泡能力和稳定性最好，但其浓度不宜过高。该层位药剂优选次序依次为UT-16、UT-11C，遂宁组气藏推荐使用药剂UT-16、UT-11C，UT-1的起泡性较差，不适合作该层的起泡剂。起泡剂浓度控制在0.5%较为合适。

5 结 论

(1) 洛带遂宁组气藏泡沫排水适宜的起泡剂为UT-16和UT-11C，UT-1的起泡性较差，不适合作该气藏泡沫排水的起泡剂。

(2) 当起泡剂浓度低于0.5%时，随着浓度的增加，起泡能力增强，当浓度大于0.5%时，浓度的增加对起泡性能无较大帮助，起泡剂的最佳浓度为0.5%。

参考文献：

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编辑 方 赟