泡沫洗井液的研究与应用

付亚荣 付丽霞 李造吉 李冬青 曹瑾

（1.华北油田公司第五采油厂；2.华北油田公司采油工艺研究院；3.华北油田公司第一采油厂）

泡沫洗井液的研究与应用

付亚荣1付丽霞2李造吉1李冬青1曹瑾3

（1.华北油田公司第五采油厂；2.华北油田公司采油工艺研究院；3.华北油田公司第一采油厂）

为解决油井热洗时洗井介质污染地层，产量不能及时恢复的实际问题，在分析洗井对地层的伤害机理的基础上，应用含有一定数量的硫酸基和环氧基，并兼具阴离子和非离子表面活性剂双重性质的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，与极少量的碳氟、硅氟表面活性剂复配得到一种起泡性能很好的泡沫洗井液。在现场加量为0.5%～1%时，年300余井次应用此液。油井热洗后平均恢复期缩短48.6个百分点，提高了油井的有效时率，减少了抽油机无功消耗，实现年增油约2 600 t。

油井 泡沫 洗井液

油井热洗是维护油井正常生产的重要措施，但用清水或污水作热洗介质又存在很多的弊端[1]。由于地层黏土的水化分散及水锁效应，洗井液污染油层，造成油井产量下降甚至不出液的现象经常发生。例如：晋95-45井正常生产时产液量6.9 m3/d，含水痕，热洗后2 d不出液，到第3 d液量只有1.7 m3，一直到第12 d油井才恢复正常。造成这种现象的原因[2]是：洗井水进入地层，引起黏土膨胀降低地层渗透率，尤其当用清水洗井，地层黏土含量高时，这种矛盾更加突出；洗井水水质不合格，机械杂质含量超标，杂质进入地层造成堵塞，或者洗井水和地层水不配伍，生成沉淀；洗井液携带能力差，经过热洗在井壁上剥离下来的蜡、胶质沥青、无机盐垢等杂质不能被顺利带出井筒。基于这种情况，以技术创新为手段，研制了泡沫洗井液，实现油井不压井洗井，现场年300余井次应用，油井平均恢复期缩短48.6个百分点，年增油约2 600 t。

1 泡沫洗井液的技术性能

借鉴泡沫压裂施工中的起泡剂的原理，结合油井热洗的实际情况，应用含有一定数量的硫酸基和环氧基，并兼具阴离子和非离子表面活性剂双重性质的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，与极少量的碳氟、硅氟表面活性剂复配得到一种起泡性能很好的洗井液[3]。该液除了较强的乳化、润湿、发泡性能外，还具有优良的抗硬水性和钙皂分散性，是一种较为理想的高效率洗井液。其主要技术性能指标包括：浅黄色黏稠液体；密度1.00～1.10 g/cm3（25℃）；表面张力26.8×10－3mN/m （25℃，1.0%水溶液）；发泡量≥700 mL（25℃，1.0%100 mL）；半衰期≥120 min。洗井液易溶于水，当活性物含量70%时，外观为淡黄色半透明黏稠液体；当pH值7时能够很快水解，但在碱性环境下水解稳定性好；刺激性小，10%溶液刺激指数2.3，适合现场使用；生物降解率为90%以上。

2 泡沫洗井液评价

2.1 CMC值测定

用表面张力法[4]及电导法测定泡沫洗井液的CMC值，用洗井用水配成质量浓度分别为200、450、600、800、1 000、1 200、1 400、1 600、1 800、2 000、2 400和3 000 mg/L的泡沫洗井液溶液，调节恒温水浴至45℃，用DMPY-2C型表面张力仪测定此温度下各溶液的表面张力。结果表明，表面张力拐点不明显，在表面张力处作切线，其CMC（临界胶束浓度）约为800 mg/L。

2.2 界面张力测定

各种浓度的泡沫洗井液的水溶液与冀中含蜡原油（以晋95断块原油为例）之间的界面张力值均表现出同一种规律性，先降低至最低值，然后逐步上升达到平衡状态，见表1。浓度为250～2 000 mg/L的泡沫洗井液的水溶液与晋95原油之间瞬时界面张力最低值均达到超低（10-3mN/m数量级），平衡界面张力值也较低，介于10-1～10-2mN/m数量级。随着泡沫洗井液的水溶液浓度的降低，与晋95原油之间的瞬时界面张力值和平衡界面张力值均呈现降低的趋势，即在一定的浓度范围内，泡沫洗井液浓度越低，降低界面张力的效果越好。从界面张力测试结果可以看出，泡沫洗井液浓度在低于临界胶束浓度（800 mg/L）的500 mg/L左右时，降低界面张力的效果最好。体系中的表面活性剂通过共价键结构将两个表面活性剂分子的离子头基连接起来，这种强相互作用有效地阻止了离子头基同种电荷的相互排斥作用，使极性基实现了更为紧密的排列；同时，又不改变离子头基的亲水特性。在油水界面上，表面活性剂的极性基在水相表面紧密分布，迫使碳氢非极性链在油相呈竖直排列的状态；因此，在极低的浓度下便可以大幅度降低油水界面张力。

表1 泡沫洗井液的水溶液与晋95原油之间的动态界面张力（45℃）

3 现场应用

泡沫洗井液现场应用情况的好坏，取决于洗井液的表面张力和其入井后的发泡量。

1）对于油井含有伴生气，利用伴生气就能满足洗井液的发泡量。

2）对于油井不含伴生气，考虑地层防膨，引入了铵盐（常用的防膨剂为KCl），铵盐是由铵离子(NH4+)和酸根离子组成的化合物。

3）对于油井不含伴生气，需要防膨，在洗井时加入一定量的氯化铵，一部分氯化铵受热分解成氨气和氯化氢。分解产生的气体起到了发泡的作用，一部分氯化铵进入地层起到防膨作用。对于不需要防膨的油井，在洗井时加入一定量的分解温度为30℃的碳酸氢铵。

现场推荐的用量为0.5%～1.0%。在热洗时的10～15 m3水中加入洗井液作为前置即可（或者先将洗井液从油套环空倒入），然后进行正常洗井。

现场使用情况如下：

1）加药方法简单，直接加入水罐车或直接从油套环空加入。

2）恢复速度快，大部分油井热洗后，第2 d就开始出油。

3）300余井次应用，油井平均恢复期缩短48.6个百分点，年增油约2 600 t。

4）油井不存在压液面或液面稍有回升。

5）应用泡沫洗井液每口井增加1 000元的药剂费用。

典型井例1：晋45-56井，不使用泡沫液洗井恢复期为6 d，从第5 d起含水逐步恢复；使用不压井液洗井后，2 d含水直接恢复到正常。

典型井例2：榆108－42井主要是依靠加药进行日常维护，2008年3月5日应用洗井液洗井后基本未影响油井产量。

4 结束语

泡沫洗井液中的表面活性剂溶液对地层黏土有一定的防膨作用，同时由于表面活性剂降低了油水界面张力，能够增强对石蜡、胶质和沥青的清洗能力，并且表面活性剂产生的细小泡沫，可以提高洗井液的携带能力。在洗井后的一定时期内，通过油管润湿性的转变，使管柱表面形成亲水界面，可以减少胶质、沥青和石蜡的吸附，延长洗井周期。

[1]付亚荣.对油井热洗清蜡的认识[J].江汉采油工艺,1997（1）:13-14.

[2]付亚荣.基于酸性表面活性剂的油井解堵工艺[J].石油钻采工艺,2007，29(3):46-47.

[3]付亚荣.一种泡沫洗井液及其生产方法[P].专利号ZL 200710117603X.

[4]付亚荣,付丽霞.含黏土原油脱水破乳剂的开发[J].精细与专用化学品，2009，17（7）:23-24.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.07.002

付亚荣，1987年毕业于重庆石油学校，高级工程师，主要从事油田开发方面的研究，E-mail：cy5-fyr@petrochina.com.cn，地址：河北省辛集市中国石油华北油田第五采油厂，052360。

2011-07-21)