新型抗温抗油泡排剂的室内研究

王明凤，李扬，余书漫

（1.克拉玛依新捷能源有限公司，新疆克拉玛依　834000；2.中国石油克拉玛依红山油田有限责任公司，新疆克拉玛依　834000）

新型抗温抗油泡排剂的室内研究

王明凤1，李扬2，余书漫2

（1.克拉玛依新捷能源有限公司，新疆克拉玛依834000；
2.中国石油克拉玛依红山油田有限责任公司，新疆克拉玛依834000）

在有水气藏开采的中后期，为排除井底积液，通常采用泡沫排水采气工艺以提高气井采收率，但是井筒积液中凝析油以及积液温度等都会影响泡排剂的性能。针对这一问题，本文通过室内实验，以长链氧化胺表面活性剂（起泡剂A）和合成两性离子表面活性剂（起泡剂B）为主剂，并加入特种表面活性剂E稳泡剂，罗氏-迈尔斯法，以泡沫高度为指标，研制出了一种抗温抗油的泡排剂YS-1，并对与现场应用较多的泡排剂UT-11C进行对比实验。实验结果表明，泡排剂YS-1具有突出的抗温抗油能力以及良好的抗盐抗甲醇能力，并且现场地层水具有良好的配伍性能，可适用于高温和高含油的气井生产。

起泡剂；抗温性；抗油性；复配；性能评价

在天然气井开采过程中，由于边水、底水的推进等会造成井筒内不断积水，从而使产气量不断下降，甚至压死气井。在目前众多的排水采气工艺方法中，泡沫排水采气技术由于具有诸多优点，近年来在国内外采气工业中得到了广泛的应用。该技术是将一定量的泡排剂注入气井中，井底积液与泡排剂接触后，借助天然气流的搅动，生成大量低密度含水泡沫，被气流从井底携带到地面，从而达到排水、稳产、增产和延长气井自喷期的目的［1］。泡沫排水采气的关键在于泡排剂的性能，即在一定的地层水矿化度、甲醇含量、凝析油含量及地层温度下，要求泡排剂有尽可能好的起泡能力、适中的泡沫稳定性。本文通过室内实验研制出一种具有优异的抗温抗油能力和较好的抗盐抗甲醇能力的泡排剂。

图1　30 s时不同起泡剂在不同温度下的泡沫高度　

1　实验部分

1.1实验器材

罗氏泡沫仪，天长市天沪分析仪器有限公司；电子天平精度0.01 g，上海维菱科学仪器；超级恒温水浴，上海隆拓仪器设备有限公司；起泡剂A，起泡剂B，起泡剂C，起泡剂D，稳泡剂E，稳泡剂F，上海建鸿有限公司；氯化钠，氯化镁，氯化钙，分析纯，郑州派尼化学试剂厂；凝析油，X油田；现场地层水，X油田Y气井。1.2评价方法

图2　8 min时不同起泡剂在不同温度下的泡沫高度

实验按照标准SY/T6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》和GB/T7462-1994《发泡力的测定》对泡排剂的起泡能力进行评价，采用罗氏-迈尔斯法测定起泡剂的起泡性能。

采用1251罗氏泡沫仪进行实验，待起泡液滴完后再记录0 s、3 min、5 min、8 min时刻的泡沫高度，定性比较各起泡剂的泡沫高度。

1.3起泡剂的室内实验研究

1.3.1主剂的选择

（1）抗温起泡剂的优选，采取罗氏-迈尔斯法测试其起泡性和稳泡性［2-6］，记录不同温度下30 s和8 min的泡沫高度，实验结果（见图1、图2）。由实验数据可知，随着温度逐渐升高，起泡剂A、B、C、D的最大泡沫高度整体上呈现增大的趋势，当温度高于70℃时，起泡剂D的最大泡沫高度减小，说明泡沫破裂速度极快，起泡剂D的抗温性能较差；且当温度升高时，起泡剂A、B、C、D的泡沫高度的下降速度逐渐升高。根据高温条件下起泡剂的起泡能力和泡沫稳定性，筛选出起泡剂A、B和C，进行下一步的耐油筛选实验。

表1　不同凝析油含量下的泡沫高度

（2）抗油起泡剂的优选，本实验测定不同凝析油含量下起泡剂A、B、C的起泡能力。将实验温度设置为20℃，实验数据（见表1）。

根据表1中的实验数据可知，在不同凝析油含量下，起泡剂A、B、C在30 s时的泡沫高度相差不大，说明它们的起泡能力相当，但在3 min、5 min时，起泡剂A和B的泡沫高度明显优于C，说明起泡剂A和B的稳泡性较C强。综合考虑起泡能力和稳泡能力，最终筛选出A和B作为复配主剂的材料。

表2　主剂复配实验数据

1.3.2主剂的复配在70℃条件下，A和B以不同比例配制起泡剂，测定不同时刻的泡沫高度，实验结果（见表2）。

根据实验数据可知，其中A与B比例在7：3和6：4时起泡能力和稳定性较好。将A、B按照这个比例配制作为主剂。

1.3.3稳泡剂的选择选择这两个比例分别与特种表面活性剂E、F稳泡剂复配，稳泡剂E、F的体积分数分别为0.03％、0.04％和0.05％的条件下，再次实验确定最终复配方案。添加稳泡剂后的实验数据（见表3）。

表3　复配实验数据

实验数据表明，当起泡剂A、起泡剂B的质量比为7：3、稳泡剂E浓度为0.04％时，起泡效果和稳泡效果都优于其他组合。

2　泡排剂性能评价

应用泡沫排水采气技术时，需要考虑到泡排剂的抗温能力、抗油能力、抗盐能力及抗甲醇能力，同时，所采用的泡排剂必须具有优良的地层水配伍性。因此，需要对YS-1各项性能进行评价。测试泡排剂YS-1在30 s，3 min，5 min，8 min泡沫高度，并与市场常用泡排剂UT-11C进行对比。

2.1抗温性

温度对泡沫的稳定性具有较大的影响：一方面，气泡中分子的运动随着温度的升高而加剧，导致气体膨胀、液体蒸汽压升高，最终导致液膜变薄，甚至破裂；另一方面，温度的升高将导致泡排剂的表面黏度降低，泡沫稳定性下降，对泡沫的起泡能力造成严重的影响。对泡排剂YS-1进行抗温性能评价，记录不同温度下泡沫高度的变化。实验结果（见表4）。

表4　不同温度下不同时刻YS-1的泡沫高度

实验数据表明，随着温度升高，泡沫30 s高度逐渐增大，但是泡沫衰变程度也越来越大，泡沫越来越不稳定。说明温度升高对泡沫的生成是有利的，但温度升高对泡沫稳定是不利的。同时，将泡排剂YS-1和UT-11C进行对比，在80℃条件下，泡排剂YS-1的起泡能力和稳泡能力均优于泡排剂UT-11C，说明泡排剂YS-1具有较强的抗温性能。

表5　不同凝析油含量下不同时刻YS-1的泡沫高度

2.2抗油性

井底积液常含有一定量的凝析油，由于凝析油具有较强的消泡作用。因此，要求泡排剂具有一定的抗凝析油能力。在20℃条件不同凝析油浓度下，抗油性能评价实验数据（见表5）。

实验数据表明，随着凝析油含量增加，泡排剂YS-1的起泡高度越来越低、泡沫稳定性越来越差。在15％凝析油含量下，泡排剂YS-1的起泡能力和稳泡能力远优于UT-11C，表明该泡排剂抗油能力较好。

2.3抗盐性

泡排剂需要具有良好抗盐性，尤其是阴离子表面活性剂抗电解质能力较差，阴离子表面活性剂常常会与Ca2+反应生成沉淀。实验室以CaCl2、NaCl的质量比1：4配制不同矿化度的配液用水，进行抗盐实验，结果（见表6）。

表6　不同矿化度下不同时刻YS-1的泡沫高度

实验数据表明，随着矿化度增加起泡高度逐渐降低；相同矿化度下，泡沫高度变化越来越平缓。在同一矿化度下，泡排剂YS-1的起泡能力和稳泡能力均优于泡排剂UT-11C，表明研制的泡排剂具有较好的抗盐能力。

2.4抗醇性

向气井中注入甲醇，不仅可以防冻，还可以防止井内管柱和集输流程的水合物堵塞，但是甲醇的加入会对泡排剂的起泡效果造成严重影响。本实验采用甲醇来进行抗醇性能评价，测定不同浓度甲醇下泡沫高度。实验结果（见表7）。

表7　不同甲醇含量下不同时刻YS-1的泡沫高度

实验数据表明，甲醇含量较低时，甲醇对泡排剂的性能影响不大；当甲醇含量较大时，泡排剂性能受到很大影响。在甲醇含量为20％时，泡排剂YS-1的起泡能力和稳泡能力均优于泡排剂UT-11C，说明泡排剂YS-1的抗醇性较好。

2.5与地层水配伍性

用自来水、不同矿化度的配液用水、现场地层水分别配制0.1％、0.5％、1.0％的泡排剂溶液，30℃温度下静置24 h，泡排剂溶液无沉淀产生，均一透明，说明泡排剂与配水、地层水具有优良的配伍性。

2.6现场地层水实验

取自X油田Y凝析气井的现场地层水，井底温度为70℃，经鉴定，地层水中凝析油含量为20％，矿化度为14.7×104mg/L。用此地层进行试验，并与UT-11C形成对比。实验温度为70℃，结果（见表8）。

表8　现场地层水实验

实验数据表明，YS-1试用在现场地层水中的泡沫高度明显优于UT-11C，说明YS-1在温度、凝析油、矿化度等综合因素的影响下仍具有较强的适用性。

3　结论

（1）通过主剂的筛选、起泡剂的复配，确定以阴离子表面活性剂A和两性表面活性剂B为主剂，添加特种表面活性剂E研制出的抗温抗油泡排剂YS-1，其配方为起泡剂A、起泡剂B的质量比为7：3、稳泡剂E浓度为0.04％。

（2）该泡排剂具有突出的抗温能力、抗油能力和良好的抗盐能力、抗醇能力，并且与自来水、配水、地层水都具有优良的配伍性。

［1］金光明，于建良.泡沫驱油现状与展望［J］.科技信息，2008，（30）：52-53.

［2］胡钢，王其伟，郭平，等.耐高温泡沫剂的综合评价与新产品开发［J］.青岛科技大学学报，2010，31（3）：275-278.

［3］廖广志，李立众，孔繁华，等.常规泡沫驱油技术［M］.北京：石油工业出版社，1999.

［4］杨川东.采气工程［M］.北京：石油工业出版社，1997：119.

［5］付美龙，唐善法，黄俊英.油田应用化学［M］.武汉大学出版社，2005.

［6］李农，等.高温对泡沫排水剂性能的影响［J］.天然气工业，2009，29（11）：77-79.

TE377

A

1673-5285（2016）08-0122-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.08.027

2016-06-01