抗高温耐盐型起泡剂的研制

赵亚睿，梁全权，黄 敏

（1.长江大学石油工程学院，湖北武汉 430100；2.中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广东深圳 518067；3.中国石油川庆钻探集团长庆井下技术作业公司，陕西西安 710000）

在天然气开发过程中，当气井产水时，气藏能量将会降低，逐渐变成间歇井，甚至因井底严重积液而停产。排水采气的方法很多，泡沫排水采气就是其中之一[1-5]。本实验研制出一种新型、高效，适用于井底温度高、凝析水矿化度高的天然气井的起泡剂，以满足天然气开采的需要。

1 室内实验

1.1 实验药品及仪器

实验药品：CKD，工业级，上海建鸿实业有限公司；SDS，工业级，广州穗欣化工有限公司；OP-25，工业级，郑州荣腾化工产品有限公司；OA，工业级，广汉市荣欣精细化工有限公司；F117，工业级，广州市氟缘硅科技有限公司。实验仪器：罗氏泡沫仪，上海隆拓仪器设备有限公司；HH-601 超级恒温水浴，上海隆拓仪器设备有限公司；电子天平（0.001 g），上海仪电科学仪器股份有限公司；秒表。

1.2 实验方法

本实验依据表面活性剂发泡力测定标准，通过大量调研筛选出4 种常见效果较好的起泡剂，分别是OA、ABC、SDS、OP-25，对它们进行了起泡性能评价。应用模拟地层水配制起泡剂溶液300 mL，各个起泡剂浓度范围0.1 %～0.5 %。采用Ross-Miles 泡沫仪进行测定，记录30 s、3 min、5 min 后泡沫的高度，比较各个起泡剂的起泡能力。

2 起泡剂的研制及性能评价

2.1 起泡剂优选

实验条件：温度75±0.5 ℃；模拟地层水矿化度100 000 mg/L；Ca2+含量为10 000 mg/L。不同起泡剂的起泡高度（见表1）。

由表1 可知，各起泡剂在模拟地层水中的发泡效果及泡沫稳定性差异较大。随着浓度的增加，起泡能力增强，但不是浓度越高起泡性能越好。通过对比，在同一浓度下，0.4 %起泡剂CKD 起泡性能优于起泡剂OA、SDS、OP-25。但单一的表面活性剂溶液形成泡沫稳定性能较差，因此需要加入合适的稳泡剂，来增强泡沫体系的稳定性。

2.2 稳泡剂优选

通过对起泡剂的优选实验，选择了CKD 作为起泡体系的起泡剂。考虑到单一的表面活性剂溶液形成泡沫稳定性较差，因此选出四种稳泡剂进行对比实验。选取的实验试剂分别为F522、F501、F558、F117。起泡剂与稳泡剂的比例为5:1，通过实验来评价稳泡效果，实验数据（见表2）。

表1 不同起泡剂不同浓度下起泡能力

表2 CKD 与不同稳泡剂复配时的起泡能力

由表2 可知，30 s 和3 min 起泡和稳泡效果大致相同。但5 min 时F117 的稳泡性能效果最好，可达到175 mm。因此，选择F117 作为体系的稳泡剂，确定该起泡剂体系配比为5：1，取代号为SCF。

2.3 配比试验

在同一浓度下，当起泡剂与稳泡剂的组分比例不同时，泡排效果将会有所差别。为了达到最佳的泡排效果，需要对起泡剂与稳泡剂的组分比例进行筛选对比，选出最佳比例。

由图1 可以看出，当起泡剂的浓度一定时，随着稳泡剂含量的增加，泡沫体系稳泡效果增强。当CKD 与FC117 的比例高于5：1 后，稳泡剂含量增加时，稳泡效果增加不明显。因此确定起泡剂体系SCF（CKD：F117=5：1）。

图1 不同配比下的稳泡能力

3 起泡剂体系的性能评价

3.1 与地层水配伍性

起泡剂在使用时应该和地层水具有很好的配伍性，将SCF 起泡剂体系按使用浓度加入到总矿化度100 000 mg/L，钙离子浓度为10 000 mg/L 的模拟地层水中，放置24 h 并观察现象。放置过程中溶液澄清无任何沉淀和絮状物生成，观察结果表明该起泡剂与地层水具有良好的配伍性。

3.2 耐温性

依据行业标准，采用Ross-Miles 泡沫仪对所研制的起泡剂配方体系SCF 的起泡及稳泡性能进行分析，将浓度为0.4 %的SCF 起泡剂体系加入到总矿化度为100 000 mg/L，Ca2+含量为10 000 mg/L 的模拟地层水中，在不同温度下测量该起泡剂体系的起泡性及稳泡性。实验结果（见图2）。

从图2 中可以看出，随着温度的升高，L30 s、L3 min、L5 min 泡沫高度整体呈上升趋势，主要因为随着温度不断地增加，导致泡沫中气相不断地膨胀，因此泡沫高度随着温度增加而升高。随着温度不断地增加，L30 s与L5 min 间高度差值逐渐增大，主要因为随着温度不断地增加，溶液粘度降低，气体膨胀导致泡沫破裂。当温度升到90 ℃，稳泡高度（L5 min）仍然能够达到185 mm，说明此起泡剂体系具有良好耐温能力，能够满足要求。

3.3 抗盐性

分别配置总矿化度为50 000 mg/L、100 000 mg/L、150 000 mg/L、200 000 mg/L 的模拟地层水，测定其在不同模拟地层水中起泡能力与稳泡能力变化情况，结果（见图3）。

由图3 可知，随着模拟地层水矿化度不断增加，该起泡剂体系的发泡及稳泡高度也随之降低。模拟地层水含盐量在0 mg/L～200 000 mg/L，L30 s 的起泡高度由245 mm 下降到195 mm；L5 min 泡沫稳泡高度值降低幅度较小，从195 mm 减少为165 mm。由上述实验可以看出，该起泡剂体系有较强的抗盐能力。

图2 起泡剂SCF 在不同温度下的起泡能力

图3 起泡剂SCF 在不同矿化度下起泡能力

3.4 现场地层水起泡实验评价

用新疆某油田地层水（含凝析油量10 %，总矿化度103 500 mg/L 左右，含有少量杂质）来评价起泡剂体系的性能，实验结果（见表3）。

表3 起泡剂SCF 在现场地层水中的起泡能力

实验中起泡剂SCF 与现场地层水混合无任何沉淀和絮状物生成，具有良好的配伍性。在0.4%的浓度下3 min 时可以达到160 mm，5 min 时仍能达到120 mm，可以满足天然气开采要求。因此该起泡剂体系可以在该区块推广应用。

4 结论

（1）通过对比实验得出，起泡剂CKD 的起泡能力较好，F117 的稳泡能力较好。且起泡剂与稳泡剂的最佳配比是5:1。

（2）0.4 %的起泡剂体系SCF 在90 ℃条件下5 min的泡沫高度仍能达到175 mm。抗盐能力能达到100 000 mg/L，其中Ca2+含量为10 000 mg/L。总体而言该起泡体系具有较好的耐温抗盐性能。

（3）通过采用现场地层水的室内实验，可以看出0.4 %～0.5 %的SCF 起泡剂体系起泡及稳泡效果良好，可以作为新疆某油田泡排用起泡剂，具有一定的实用性。

［1］ 翟庆红.大庆徐深气田高温泡排剂优选研究［D］.杭州：浙江大学，2012.

［2］ 廖久明，杨敏.抗温耐盐耐油泡排剂的室内研究［J］.石油与天然气化工，2006，35（1）：60－62.

［3］ 春兰，魏文兴.国内外排水采气工艺现状［J］.吐哈油气，2004，（9）：255－261.

［4］ 强永和. 高温泡排剂的研制与应用［J］. 石油钻采工艺，2003，（6）：55－57.

［5］ 郭平，徐荣，等.一种适用于高温高矿化度井化排采气的起泡剂［J］.钻采工艺，1999，（5）：72－74.