苏里格气田抗凝析油型泡排剂CQF-1 的开发及应用

王 婉，万 华，王妍琼

（中国石油长庆油田分公司西安长庆化工集团有限公司，陕西西安 710018）

目前，苏里格气田的许多气井已进入开采中后期，气井压力低、产量小、携液能力差，严重影响气井正常生产，为了提高气田的采收率，采用多种方法来消除井底积液，其中泡沫排水采气法以其适用范围广、低成本、易操作、安全环保、不影响气井正常生产等特点，已成为解决井底积液的最有效的措施之一。苏里格气田属于低渗透及超低渗透气田，井底环境复杂，多数气井凝析油含量在10 %～30 %，矿化度含量在50 g/L～250 g/L，部分气井还含有甲醇，而气井生产中现用的泡排剂，分别在高矿化度、高凝析油和高甲醇含量的条件下，其起泡力、稳泡力和携液能力均有所降低，尤其是在一些复杂的环境条件下，有些甚至不产生泡沫。

因此，开发出一种适用于苏里格气田储层物性的抗凝析油型泡排剂，其抗凝析油达30 %、抗矿化度达250 g/L、抗甲醇达30 %，具有较好的起泡力、稳泡力和携液能力。

1 苏里格气田抗凝析油型泡排剂的研发

针对苏里格气田的高矿化度、高凝析油含量的储层物性，在两性表面活性剂K 中引入带有亲油基团的表面活性剂分子，主要选择了两类，一类是带有醚键的长链烷基E，形成了体系A；另一类是带有醚键的氧乙烯基G，形成了体系B，在不同浓度下，分别对其表面张力进行了评价，其结果（见图1）。

从图1 可以看出，引入亲油基团后，表面活性剂分子排列的更致密，体系表面张力明显降低，表面活性剂亲水基周围的定向水分子减少、自由水分子增多，易于形成胶束[1]，使得CMC 变小，而表面张力的降低，有利于泡排剂各项性能的提升。另外一方面，可以看出，含有聚氧乙烯链的G 对体系的表面活性降低能力低于含有长链烷基的E。因此，选用带有醚键的长链烷基E，形成体系A。同时，为了保证泡排剂的携液率的最大化，在60 ℃下，表面活性剂浓度0.5 %，加热0.5 h，分别评价了不同比例K、E 的体系A 的携液率，结果（见图2）。

图1 表面张力随浓度变化曲线图

从图2 可以看出，体系A 确实比体系B 的携液能力强，并且体系A 中，当表面活性剂K、E 质量比为1:0.01～1:0.02 时，体系A 的携液率最大。同时，为了增强体系的正电荷比例，提高体系电性相互作用，增加其协同效应，引入了四种不同类型的阳离子表面活性剂，但其配用比例至关重要，其结果（见表1）。

图2 混合体系的携液能力随配比变化图

表1 E 和阳离子表面活性剂复配相容性

根据以上评价结果，阴离子表面活性剂E 与阳离子表面活性剂1#、2#的相容性更好，同时，当阴离子表面活性剂比阳离子表面活性剂溶解的多，溶液不易出现沉淀，这种不等比的复合乳化剂体系不仅能够保证体系性能稳定，还能够产生较高的表面活性和增效作用，可得到较高的发泡体积和较稳定的泡沫[2]。分别将每种阳离子表面活性剂按照T1～T7 七种比例加入体系A 中，在60 ℃下，混合体系加样浓度0.5 %，加热0.5 h，对比评价这四种阳离子表面活性剂对体系携液率的影响，其结果（见图3）。从图3 可以看出，1#表面活性剂对体系携液量的提高影响最大，且在T6 比例中，携液量最大。因此，选择了1#表面活性剂，最终合成了苏里格气田抗凝析油型泡排剂CQF-1，并与现场上应用最广、性能最好的FJ-1 进行了综合性能的对比评价[3]。

2 泡排剂CQF-1 性能评价

2.1 基本性能评价

表2 CQF-1 的基本性能

2.2 起泡力、稳泡力和携液能力评价

将0.5 %的CQF-1 和市场现用样FJ-1，分别在11种条件下，依次为10 %凝析油、20 %凝析油、30 %凝析油、50 g/L 矿化水、150 g/L 矿化水、250 g/L 矿化水、10 %甲醇、20 %甲醇、30 %甲醇、50 g/L 矿化水+10 %凝析油和150 g/L 矿化水+10 %凝析油中，60 ℃下加热0.5 h，并在此温度下，采用Ross-miles 法，评价其起泡力、稳泡力和携液能力，结果（见图4，图5，图6）。

从对比结果来看，无论是在单一的高浓度矿化水、凝析油、甲醇含量下，还是在复合条件下，CQF-1 的起泡力、稳泡力和携液能力都全面优于苏里格气田现用样FJ-1 泡排剂，完全满足天然气开采的需要。

2.3 表面张力性能评价

在30 ℃，利用KRUSS K100-MK2 表界面张力仪，对1.0 %泡排剂FJ-1 和CQF-1 分别进行了表、界面张力测定，结果（见表3）。

表3 CQF-1 与FJ-1 的表、界面张力

从表3 中可以看出，FJ-1 和研发的CQF-1 的界面张力都较低，而研发的CQF-1 表面张力低于现用样FJ-1，且表面张力低于35 mN/m。由于表面张力越低，形成的多面体泡沫越多，表面活性剂分子在表面膜的排列越好[4]，产生的泡沫越稳定，其表面性能越高，越利于提高泡排剂的各项性能。

图3 不同阳离子表面活性剂混合体系的携液能力随配比变化图

图4 CQF-1 与FJ-1 起泡力对比图

图5 CQF-1 与FJ-1 稳泡力对比图

图6 CQF-1 与FJ-1 携液能力对比图

表4 CQF-1 与FJ-1 的耐热稳定性

2.4 耐热稳定性性能评价

分别配制0.5 %的FJ-1 和CQF-1 溶液，装入老化罐，在120 ℃，老化4 h 后，取出冷却至60 ℃，分别测定其在30 %凝析油、250 g/L 矿化水、30 %甲醇条件下，两种泡排剂的起泡力、稳泡力和携液能力，结果（见表4）。

从表4 可以看出，分别在高凝析油、高矿化度和高甲醇含量条件下，泡排剂CQF-1 在老化前后性能基本不变，而泡排剂FJ-1 的各项性能则有所下降，说明泡排剂CQF-1 具有更好的耐热稳定性能，说明其在较深井的高温地层中，具有更稳定的泡沫排水性能。

3 现场应用情况

目前，抗凝析油型泡排剂CQF-1 已经生产51.5 t，产品应用覆盖长庆油田五个采气厂和长南项目部。已完成现场94 口井的加注实验。加注后气井平均油压2.25 MPa，套压6.52 MPa，平均产气量0.65×104m3/d，平均单井累计增产气量9.24×104m3，共计增产气量868.56×104m3，效果显著[5]。

4 结论

（1）通过室内研发，针对性地开发出适用于苏里格气田的抗凝析油型泡排剂CQF-1，抗矿化度达250 g/L、抗凝析油达30 %、抗甲醇达30 %。

（2）CQF-1 与气田现用性能最好、应用最广的泡排剂FJ-1 进行性能对比评价，其在各种实验条件下的起泡力、稳泡力、携液能力、表面张力和耐热稳定性均优于FJ-1，综合性能较好，尤其是抗凝析油性能突出。

（3）2014 年，CQF-1 泡排剂现场试验51.5 t，涉及长庆油田五个采气厂和长南项目部，共2 个作业区和94 口井，平均单井累计增产气量9.24×104m3，效果显著。

［1］ 赖崇伟.新型抗油－抗盐起泡剂体系的研究［D］.成都：四川大学，2007：17-18.

［2］ 陈伟章，徐国财，张建忠，等.阴离子表面活性剂溶液泡沫性能与静态力学模型研究［J］.日用化学工业，2007，37（2）：71-75.

［3］ 彭年穗. 气井泡沫排液起泡剂CT5-2［J］. 天然气工业，1989，9（3）：45-49.

［4］ 王仲妮.阴阳离子表面活性剂复配体系在水溶液中的表面吸附［J］.日用化学工业，1993，（4）：5-7.

［5］ 刘琦，蒋建勋，石庆，等.国内外排液采气方法应用效果分析［J］.天然气勘探与开发，2006，29（3）：51-54.