川渝地区气井井底积液清除工艺技术研究

李小可 （西南石油大学化学化工学院，四川 成都610500）

熊颖 （中石油西南油气田分公司天然气研究院，四川 成都610253）

陈大钧 （西南石油大学化学化工学院，四川 成都610500）

井底积液会降低井底压力和气井产量，严重时将气井完全压死，造成气井停产，并且含水积液将加剧气井的H2S腐蚀破坏。川渝地区积液气井的井况尤其恶劣，许多气井积液中含有大量的凝析油和矿化水，一些含H2S气井的井底积液中还含有阳离子缓蚀剂残留物和腐蚀产物等，且低压、低产气井较多，这些情况都给清除井底积液带来很大难度。井底积液的清除工艺很多［1］，但都受各种因素的限制。目前多采用放空提液的方法来清除井底积液，这种方法不仅影响气井的生产，浪费天然气，而且放空点火时还存在环境和安全问题。此外，放空提液无法清除井底污物，提液不完全，作业有效期短。因此只有采取一种成本低、效果好、适用范围宽的积液清除工艺技术才能满足该地区井底积液清除作业的需要。

1 研究思路

泡沫排液技术由于具有成本低、施工简便、适用范围宽、对井底污物等有一定的清洗作用等特点，同时泡沫排液体系可由气井环空注入，无需将气井停产施工从而保证其连续生产，因此适合于川渝地区井底积液的清除。此外，针对川渝地区气井的实际井况，泡沫排液的核心助剂——起泡剂需同时具备抗凝析油、抗矿化水及抗盐性能。非离子表面活性剂不易受强电解质无机盐的影响，具有良好的抗矿化水能力，适合矿化水积液气井的排液作业；但单组分的表面活性剂作起泡剂会受凝析油的消泡作用影响［2］。因此采用多组分复合表面活性剂作为起泡剂，利用它们之间的协同作用提高复配起泡剂的综合能力。

2 试验部分

2．1 积液分析

五宝场地区气井井底积液严重，凝析油体积分数为40%～70%，积液矿化度高。例如：五宝浅4井积液矿化度为1839．3mg／L （Na2SO4型水）。五宝浅5井积液的矿化度为1902．8mg／L （Na2SO4型水）。2口井产出液中凝析油体积分数均在50%以上，属高含凝析油积液。

2．2 泡沫排液体系配方试验

2．2．1 起泡剂的初选

试验以起泡剂的携液能力、起泡能力和泡沫稳定性为评价标准，对常用的各种起泡剂进行评选，初选出高效、高抗凝析油的起泡剂主剂。其中，起泡剂QPJ为实验室研发的一种抗凝析油起泡剂。QPJ由烷基氧化胺与多种表面活性剂复配而成。烷基氧化胺在pH值大于7的碱性溶液中，主要呈非离子表面活性剂性质，具有良好的抗盐能力，且起泡能力强，与阴离子表面活性剂复配后具有较强的协同增效作用，能改善药剂的起泡能力和泡沫稳定性。试验结果见表1。

试验结果表明：以产出水与凝析油混合物模拟井下积液时，虽QPJ的稳定性略低于其他起泡剂，但其携液能力明显优于其他起泡剂，尤其是在高凝析油含量条件下，QPJ表现出了优良的抗凝析油携液能力且起泡能力稍好。综合考虑3种起泡剂在高凝析油含量条件下的携液能力、起泡能力和泡沫稳定性，最终将QPJ确定为川渝地区泡沫排液清除井底积液用的起泡剂主剂。

2．2．2 起泡剂的复配研究

影响起泡剂性能的因素很多，主要包括：积液的凝析油含量、矿化度、井底温度、起泡剂性质以及各种工作液或处理剂的残留物 （特别是含H2S气井井底的缓蚀剂残留物和各种污物）等［3］。而气井井底情况通常是不能或不易改变的，且凝析油含量在不同开采时间段还有所变化，因此要改善起泡剂的性能，提高泡沫排液效率，只有对起泡剂进行改性或复配，以提高起泡剂的携液能力、起泡能力和泡沫稳定性。

该研究采用不同的聚合物、高级醇、络合剂、pH值调节剂等与QPJ进行复配，以期开发出效果好，抗温、抗盐、高抗凝析油，适合川渝地区气井泡沫排液清除井底积液用的起泡剂体系。聚合物的加入可以增强表面吸附分子间的相互作用或液相黏度，降低液膜排液速率，增加泡沫膜的强度和弹性，从而提高泡沫的稳定性。高级醇在一定条件下可以使部分表面活性剂以液晶相析出，液晶具有一定结构和各向异性，可以提高泡沫的稳定性。络合剂可以络合高价地层离子，防止高价地层离子对起泡剂性能的影响，提高其抗盐性能。pH值对一些起泡剂的性能有重要影响，加入pH值调节剂TJJ来调节积液的pH值，从而改善起泡剂性能。表2为几种主要复配体系在凝析油体积分数为50%情况下的携液能力对比。

表1 产出水与凝析油混合液为溶剂时的各项能力

表2 主要几种复配体系的携液能力

从表2可以看出起泡剂QPJ复配聚合物AP－P3或复配TJJ和胍胶后，其携液能力有很大改善。由于加入聚合物AP－P3后形成的乳状液的黏度高，摩阻较大，在实际井深条件下可能无法将井底积液排出。因此，综合前面的试验结果，最终将适合川渝地区气井井底积液泡沫排液施工的起泡剂配方确定第5号配方，为QPJ＋TJJ＋胍胶。通过进一步试验最终将适合川渝地区泡沫排液清除井底积液用的起泡剂配方确定为：m（QPJ）∶m（TJJ）∶m（胍胶）＝2∶0．035∶0．03（质量配比）。

2．2．3 综合试验

为进一步考察该配方体系是否适合川渝地区井底积液的清除作业，对该复配起泡剂的携液能力、起泡能力、泡沫稳定性、抗温及抗盐等综合性能进行了考察。同时对消泡剂进行了筛选。试验结果如图1和图2所示。

图1 不同凝析油含量下复配起泡剂的携液能力、起泡能力及泡沫稳定性 （70℃）

从图1可以看出：复配起泡剂的携液能力较好，能将凝析油体积分数为70%的井底积液排出，即该复配体系适合70℃以下高含凝析油 （70%）积液的清除作业。复配起泡剂的起泡能力随着凝析油含量的增大逐渐降低，而泡沫稳定性先增强后逐渐减弱。总的来说，该研究采用的复配起泡剂体系具有良好的携液能力、起泡能力和泡沫稳定性，高抗凝析油。

图2 复配起泡剂的抗温抗盐性能

从图2可以看出：升高温度，复配起泡剂的起泡能力、泡沫稳定性均下降。随着温度的升高，复配起泡剂的携液能力先增大后减小，在70℃时达到最大，继续升高温度携液能力逐渐下降，温度的消泡作用大于降黏作用。盐的加入使得复配起泡剂的起泡能力、泡沫稳定性以及携液能力均有所下降，但在考察的盐浓度范围内 （含盐体积分数为8%以下）其影响较小。总的来说该复配起泡剂在90℃以下范围内表现出一定的抗温能力，具有良好的抗盐能力。

最后对目前国内常用的多种消泡剂的消泡进行试验，发现有机硅类消泡剂XP加量1%时能快速消除本文所采用复配起泡体系产生的泡沫，且价格便宜。

3 五宝场构造现场试验

3．1 现场泡沫排液施工药剂及配液

按室内试验研究所得泡沫排液配方，对五宝浅4井，浅5井进行施工作业。

1）施工前1d内配制超级胍胶 WC溶液。取3．0kg超级胍胶溶于600kg水中配制成质量分数为0．5%的水溶液 （约0．6m3）。

2）取3．5kg的pH值调节剂TJJ配制成质量浓度为40kg／m3的TJJ水溶液 （约0．0875m3）倒入超级胍胶WC溶液中，搅拌混合均匀得到混合液 （约0．6875m3）。

3）取0．2m3起泡剂QPJ加入混合液中，适当搅拌混合均匀得到施工用起泡剂配方体系 （约0．8875m3）。

4）取0．1m3消泡剂XP在搅拌条件下加入0．4m3自来水中，配制成体积分数20%的消泡剂溶液（约0．5m3）。

3．2 施工情况及结果

表3 措施井泡沫排液施工结果

五宝浅4井经泡沫排液施工后，套压降低，油压升高，油套管压差减小，表明油管内的堵塞得以清除，使得油套管连通性改善；同时，排出了大量井底积液和污物，降低了液柱对井底的回压，日产气量提高了25%以上 （一周内平均值）。施工20d后，气井日产量仍维持在2．4×104m3左右，表明泡沫排液施工的有效期较长，效果良好。

五宝浅5井经泡沫排液施工后，套压降低，油压升高，油套管压差减小，大量井底积液被排出，日产气量提高了40%左右 （一周内平均值）。施工20d后，气井日产量仍维持在1．2×104m3左右，排液效果良好。

以上结果表明：所研究泡沫排液配方能够使该类气井日产气量显著提高且有效期较长，平均有效期在3周以上，恢复气井产能。同时能大大节约放空提液造成的天然气浪费，防止放空点火造成的环境污染及安全问题。直至2011年6月，所研究泡沫排液体系已成功在川渝地区气井应用2年以上，效果明显，为高含凝析油积液的清除作业提供了一条新思路。

4 结 论

1）QPJ的携液能力明显优于其他起泡剂，尤其是在高含凝析油条件下。综合考虑，最终将QPJ确定为川渝地区气井泡沫排液清除井底积液用的起泡剂主剂；并通过对起泡剂QPJ的复配及性能研究，最终将适合川渝地区气井泡沫排液施工的起泡剂体系确定为：2．0%QPJ＋0．035%pH值调节剂TJJ＋0．03%胍胶 （质量配比）。该复配起泡剂体系抗温、抗盐能力较好，具有极强的抗凝析油能力，在不同凝析油含量条件下均具有良好的起泡能力、泡沫稳定性和携液能力。

2）有机硅消泡剂XP对研究出的复配起泡剂体系产生的泡沫具有良好的消泡作用，最终将适合川渝地区气井泡沫排液施工的消泡剂确定为XP。

3）所研究的复配起泡剂配方体系具有良好的排液能力，抗凝析油能力好，可以用于川渝地区低压、低产、高含凝析油恶劣排液井况的气井。

［1］杨川东 ．四川气田排水采气工艺技术发展及其应用效果 ［J］．钻采工艺，1993，16（1）：6～19．

［2］彭年穗 ．含凝析油含硫气水井泡沫排液研究 ［J］．钻采工艺，1990，13（4）：40～44．

［3］彭年穗 ．气井泡沫排液中的起泡剂 ［J］．油田化学，1989，6（1）：84～98．