苏里格气田集气站固体消泡工艺应用与评价

张春　张金波　孙立宏　张延　任振华

（中国石油长庆油田公司第四采气厂，陕西　西安　710021）



苏里格气田集气站固体消泡工艺应用与评价

张春张金波孙立宏张延任振华

（中国石油长庆油田公司第四采气厂，陕西西安710021）

摘要苏里格气田近几年开展泡沫排水采气，有效排除了井筒积液，提高了单井产量。然而规模泡排给集气站安全平稳运行带来了影响，为解决泡沫对分离、计量、设备运行等方面的不利影响，开展了苏里格气田集气站消泡工艺应用研究。阐述了固体消泡工艺的特点和机理，介绍了固体消泡装置及对固体消泡药剂的选择，并优选1集气站开展消泡工艺现场试验，通过现场的液体和固体两种消泡工艺对比分析，发现固体消泡自然破泡时间短、抑泡时间长，消泡效果优于液体消泡；固体消泡药剂成本低、附加成本小，工艺具有操作简单、易于管理、受限条件少等优势。

关键词苏里格气田集气站排水采气固体消泡FG-4消泡剂

修订回稿日期：2016－01－28

0　引言

自2010年以来，苏里格气田历年开展泡沫排水采气工程，累计消耗泡排剂约3 000 t，泡沫排水采气有效排除了井筒积液，提高了单井产量［1］。然而，规模泡排逐步暴露出了影响集输工艺系统运行的问题，如影响场站设备正常运行及气田产出水的处理，增加管网运行的阻力。通过对气田消泡工艺技术的调研，形成了高压集输工艺模式下“液体消泡为主、固体消泡为辅”和“站内液体消泡、单井固体消泡”的消泡工艺模式，考虑到苏里格气田中低压集气模式下的井间串接工艺和分布范围广、数量众多的气井现状，单井消泡面临点多面广、投资巨大的实际情况，且液体消泡配套工艺相对复杂，无法全面开展应用。因此提出了苏里格气田集气站固体消泡工艺技术，笔者拟就此工艺的应用及评价作探讨分析。

1　固体消泡工艺介绍

1.1工艺特点及消泡机理

消泡工艺主要分为液体消泡和固体消泡两种。液体消泡存在管理成本高、难度大、药剂调配频率高，且需要相关的搅拌、雾化配套设施、药剂连续加注存在药剂浪费等缺点。而固体消泡具有遇水才溶、不浪费药剂、消泡更彻底、无需电力、无需清水稀释、冬季低温环境不受影响等优势。

固体消泡机理为在起泡液中分散的消泡剂颗粒，随着泡膜变薄露到表面，因消泡剂颗粒表面张力比泡膜液低，消泡剂在溶液表面铺展时会带走邻近表面的一层溶液，使液膜变薄，该处受到周围的拉伸、牵引而不断变薄，当扩展系数和浸入系数均大于0时，泡沫崩溃导致液膜破裂。消泡剂在溶液表面上铺展得越快，液膜变得越薄，消泡作用也就越强［2-3］。

1.2固体消泡药剂选择

以苏里格气田规模应用的UT系列药剂为评价对象，实验数据和现场应用结果表明，FG-4型固体消泡剂在以UT-11C或UT-6为起泡源的发泡液中有较强消泡和抑制二次起泡的能力。在实验室破泡能力测试中破泡时间不到10 s，在抑泡体积不到100 mL时，在现场应用就能达到较好的破泡、抑泡效果，能满足稳定生产的需要（表1）。

1.3固体消泡装置简介

立式固体消泡装置由17个部分组成，主要部件为旁通阀、主管阀、泄压阀、主管总成、中心导杆，其工作流程为天然气、地层水、油、泡沫的混合流体经装置入口端阀门，通过该装置特殊通道，使流体按设计运动轨迹前行；流体与主管总成内的药剂接触，消泡棒均匀缓慢溶解并迅速分散于混合流体中，在装置内将泡沫快速消除，使泡沫破灭并不再起泡，最后由出口阀回到生产管线上（图1）。

表1　FG-4药剂在不同浓度下的破泡和抑泡试验表

图1　固体消泡装置示意图

2　固体消泡工艺应用分析

根据场站气井的生产情况，结合场站集输工艺流程，优选苏6-4集气站开展固体消泡工艺现场试验，该站投产气井45口，日产气能力为26×104m3，其中开展泡沫排水采气井33口，井均日加注起泡剂230 L，日均产乳状液1.58 m3。该站因泡沫导致压缩机停机3次。

2.1固体消泡装置设计

根据试验站气井泡排开展情况，设计加装立式固体消泡装置两套，每个分离器对应安装1套。消泡装置设计压力为6.3 MPa，管线材质为Q345B，装置通径为DN200，均满足集气站安全生产要求，设计固体消泡棒安装容量为31根。

2.2固体消泡效果分析

为了深入分析消泡效果，在苏6-4集气站开展了未消泡、液体消泡和固体消泡3个阶段和FG-7、FG-4两种药剂消泡对比试验达70 d，其中开展固体消泡试验57 d，试验固体消泡剂3种。试验过程中每日定时在分离器出液口取样，现场开展抑泡试验，记录实验数据，对比分析未消泡、液体消泡和固体消泡的效果。

经过对比分析发现：①固体消泡自然破泡时间短、抑泡时间长，消泡效果优于液体消泡；②经过对比场站的实际产水量和产气量，发现FG-4（2-9）相对密度较其他型号固体消泡剂大、溶解速度慢、消泡效果更为彻底，更适合场站消泡［4］；③固体消泡期间，产液量、产气量的变化对抑泡和消泡能力无明显影响，说明固体消泡能够满足集气站的消泡需求（表2）。

表2　不同消泡方式试验对比情况表

苏6-4集气站开展固体消泡后，站储液罐内乳状液明显减少，乳状液量由试验前的1.58 m3／d降至0.014 m3／d，消泡效果良好。

2.3经济性和管理难度对比分析

按照液体消泡和固体消泡应用推荐条件，对两种消泡工艺达到完全消泡状态下的各项成本进行了测算对比，从药剂成本、人工费用、污水拉运等方面综合分析发现：固体消泡工艺药剂成本低、附加成本小（表3）。

表3　液体和固体消泡工艺成本对比表

消泡方式不同，管理方法和操作流程也不同。通过对液体和固体消泡工艺管理难度对比发现：固体消泡工艺具有操作简单、管理难度小、受限条件少等优势（表4）。

表4　固体和液体消泡方式管理难度对比表

3　结论

1）固体消泡工艺技术成熟、装置可靠、效果良好，可满足苏里格气田复杂集输工艺模式下集气站集中消泡工艺的需求。

2）FG-4型固体消泡剂具有较强消泡和抑制二次起泡的能力，破泡时间不到10 s、抑泡体积不到100 mL时，可在现场应用达到较好的破泡和抑泡效果。

3）现场固体消泡试验取得了气质消泡彻底、分离器无泡沫积聚、储液罐乳状液大幅减少的良好效果，达到了试验目的。

4）固体消泡工艺具有设计简洁、安装方便、操作简单、经济可靠、消泡彻底、易于管理、受限条件少等特点，推广应用前景广阔。

参考文献

［1］张春，金大权，王晋，等.苏里格气田井下涡流排水采气工艺研究［J］.天然气技术与经济，2012，6（5）：45-48.

［2］唐小梅，牛斌，吕玉海，等.泡排气井井口固体消泡工艺技术应用分析［J］.石油化工应用，2013，32（9）：109-114.

［3］张振文，任涛，牛斌，等.固体消泡剂在鄂尔多斯盆地靖边气田的试验与效果评价［J］.天然气工业，2013，33 （2）：32-37.

［4］戚杰，魏伟，张磊，等.FG-4固体消泡剂与加药装置的研发及应用［J］.天然气工业，2014，34（2）：61-65.

（编辑：蒋龙）

作者简介：张春（1984－），工程师，从事天然气开发采气工艺技术研究与管理工作。E-mail：zc2_cq@petrochina.com.cn。

doi：10.3969／j.issn.2095-1132.2016.01.011

文献标识码：B

文章编号：2095-1132（2016）01-0038-02