泡沫排水剂内控标准的制定及实施探讨

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）

泡沫排水剂内控标准的制定及实施探讨

王 婉，万 华，王妍琼，窦亚娟，吕俊华

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）

针对现有泡沫排水剂企业标准和行业标准存在的问题，分析了各标准中在实验条件、实验仪器和技术指标之间的差异，根据地层水特点和现场的实际生产需求，确定各主要技术指标，制定出适用于本企业的产品内控标准，并对其实施过程中的相关问题进行了探讨。

泡沫排水剂；起泡力；稳泡力；携液量；内控标准

泡沫排水采气技术是提高气井采收率的有效措施之一，是目前国内气田最为普遍的排水采气方法。其主要是通过向气井注入一定量的泡沫排水剂，在井底积液与天然气的共同作用下，产生大量的泡沫，与井底积液的密度相比，泡沫的密度大大降低。更容易被气体带到地面，可以解决井底积液使气井正常生产的影响[1]。而气田生产中现用的泡排剂种类繁多，绝大多数分别在高矿化度、高凝析油或高甲醇含量的条件下，其起泡力、稳泡力和携液量都有所降低，尤其是在一些复杂的环境条件下，甚至不产生泡沫,会对生产产生不良影响，因此需要对泡排剂产品进行更为详细的检测。目前，泡排剂产品没有适用的国家标准,各种产品的内控标准成为企业质量监督检验的技术依据。而现有企业内控标准，种类繁多、内容参差不齐，且大部分存在制定时间早、技术指标低、实验条件单一等问题，因此，有必要针对不同气田的储层物性，制定出适用于此区块的泡排剂产品的内控标准，并对其实施进行探讨[1]。

1 现有泡排剂的评价标准

市场现有泡排剂标准种类繁多、内容参差不齐，除了各类厂家的产品内控标准，目前，比较权威的泡排剂标准主要是石油天然气行业标准SY/T 5761-1995《排水采气用起泡剂CT5-2》和SY/T 6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》[2-3]。其中，《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》只有评价方法，未规定技术指标、且评价温度低（仅40℃），评价方法简单，评价条件单一。而《排水采气用起泡剂CT5-2》是1995年制定的针对单一泡排剂产品CT5-2的检测标准，技术指标较低，且起泡力和稳泡力仅有矿化水条件下的评价，携液量仅有石油醚条件下的评价。同时，这2个标准规定矿化度都很低，最高仅为50g/L，且对其他实验条件都未规定，例如现场经常要考虑的凝析油含量、甲醇含量，还有对现场气井流量的模拟条件的规定等储多问题。

2 各类内控标准存在的问题

目前，在对各类泡排剂产品进行检测的过程中，发现其送样单位所提供的产品内控标准五花八门，这些单位既包含了研发产品的各生产厂家、高校、研发机构，也包括产品的使用机构各气田的采气厂。同时，也进行了产品的自主研发，对现场的使用条件进行了调研，从各方面真实的反映出各类内控标准中存在的问题。

2.1 主要技术指标的差异

技术指标的差异主要反映在起泡力、稳泡力和携液量。

对于含矿化水条件下使用的泡排剂,起泡力有定0min泡高（HO）＞60mm、＞80mm、＞90mm、＞120mm，最大相差60mm;稳泡力有定5min泡高（H5）＞40mm、＞50mm、＞60mm、＞90mm，最大相差50mm，还有稳泡力定3min泡高(H3)＞60mm、＞80mm、＞100mm,两者相差40mm,甚至有些标准根本没有定稳泡力指标。对于含凝析油条件下使用的泡排剂,起泡力有定0min泡高（HO）＞20mm、＞40mm、＞60mm、＞90mm,最大相差70mm；稳泡力有定5min泡高（H5）＞10mm、＞20mm、＞40mm、＞60mm，最大相差50mm，还有稳泡力定3min泡高(H3)＞20mm，甚至某些内控标准中完全没有稳泡力指标。在不同条件下评价携液量差异更大，指标有定0.29L/min、3.0L/min、57L/min,最大相差190多倍，且评价装置不尽相同，有的加压，有的未加压，造成评价结果差异较大。

2.2 矿化水的差异

矿化水条件下评价泡排剂时,矿化度有100g/L、60g/L、54g/L、50g/L，矿化度差异没有阶梯设置，缺乏针对性，且配制方法也存在差异，不仅各厂家内控标准有差异，行业标准也有差异。石油天然气行业标准SY/T 5761-1995《排水采气用起泡剂CT5-2》中矿化水矿化度太低，是150mg/L硬水的配制：称取0.099 9g氯化钙，0.148g硫酸镁，用蒸馏水溶解于1 000mL容量瓶中，并稀释至刻度，摇匀；SY/T 6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》中矿化水的配制分为2种，矿化水1是以上150mg/L硬水的配制方法，矿化水2是50g/L矿化水的配制：称取10g氯化钙和40g氯化钠，用蒸馏水于烧杯中溶解，搅匀后转入1 000mL容量瓶中，并用蒸馏水冲洗3次，冲洗液全部转入该容量瓶中，加蒸馏水至总体积1 000mL。可以看出，对于含有高矿化水的气田，2个标准规定的矿化水的矿化度都太低，最高仅为50g/L，而长庆气田矿化水的矿化度普遍较高，最高可达到200g/L左右，且大部分水型都是氯化钙型，因此，在制定针对长庆气田的企业标准时，采取了SY/T 6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》中矿化水2的配制方法和比例，制定了3种矿化度50g/L、150g/L和250g/L，这种对矿化水进行的梯度设置更适合于现场应用。

2.3 凝析油的差异

凝析油含量是影响泡排剂评价结果最重要的因素之一。针对目前许多气井含有凝析油的情况，许多标准采用煤油或石油醚替代凝析油进行评价,造成携液量结果偏高，尤其是用石油醚进行评价时，起泡力评价结果比采用凝析油高出几倍，即使采用凝析油评价，各个标准的含量差别也较大，有5%、10%、20%，而长庆气田大部分气井含凝析油较高，普遍在10%左右，最高达20%以上，较低的凝析油含量对长庆气田并不适用。此外，凝析油品质差异对实验结果影响也较大[4]，不同凝析油评价的起泡力和稳泡力差别可达10～60mm,携液量差别可达5～40mL。因此，在制定针对长庆气田的企业标准时，采用10%、20%和30%的措施井凝析油进行评价。

2.4 温度的差异

温度对泡排剂的起泡力、稳泡力、携液量和表面张力均有所影响,特别是对稳泡力的影响最大，温度低的稳泡力较高，温度高的甚至没有稳泡力。在检验过程中发现，2个石油天然气行业标准的评价温度仅有40℃，而各内控标准的评价温度有定40℃、50℃、60℃和70℃，这就造成各产品评价结果之间没有可比性[5]。

2.5 评价加量的差异

不同厂家泡排剂的评价加量也不尽相同,有0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和3.0%，对于液体泡排剂，加量每增加0.1%，其评价结果都会有很大的差别，而现场实际生产中的加量一般都在0.5%左右。

3 主要技术指标的确定

在泡排剂的各类标准中，在对其性能进行检测评价时，除了基本的物理性能外，最主要的几个技术指标是起泡力、稳泡力、携液量和表面张力。根据气田现场实际生产需求和大量实验室现场模拟实验，在制定泡排剂的内控标准时，规定各指标的评价温度为60℃，加量为0.5%。

3.1 起泡力和稳泡力

起泡力和稳泡力，有些标准中也叫起泡性能和稳泡性能。目前，除个别厂家的内控标准采用瓦楞法来检测这2项性能外，其他厂家均采用现在国际上较为通用的Ross-Miles法来检测。参照GB/T 13173 -2008《表面活性剂洗涤剂试验方法》[4]中11.4.3和4.5.2的中规定的方法和仪器来进行检测，这也是目前仅有的2个石油天然气行业标准SY/T 5761-1995《排水采气用起泡剂CT5-2》和SY/T 6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》规定的方法，唯一不同的是，对实验条件进行了更为细致、更为严苛的划分与规定。其他标准中，对于配置泡排剂的试液，最多的仅为4种，由于长庆气田的许多区块地质条件复杂，地层水矿化度高，还含有凝析油等，例如苏里格气田，其地层水矿化度最高可达250g/ L，凝析油含量在10%～30%之间，因此，根据气田生产中的实际条件和需求，按照将矿化水和凝析油试液的配置扩大到6种，分别为50g/L矿化水、150g/L矿化水、250g/L矿化水、10%凝析油、20%凝析油和30%凝析油，以保证产品在实际生产中的质量。在制定泡排剂产品的内控标准时，除了以上对实验条件的细化外，规定含凝析油条件下起泡力不低于150mm,稳泡力不低于40mm,含矿化水条件下起泡力不低于150mm，稳泡力不低于150mm，这些指标都高于目前的行业标准和厂家标准。

3.2 携液量

在现有的泡排剂的各类标准中，对于其携液量的测定，尚无统一定论，尤其是对携液装置的规定问题，差异较大，直接影响到对泡排剂最重要的指标-携液量的测定。参照SY/T 5761-1995《排水采气用起泡剂CT5-2》中规定的携液量装置（图1），将连接气体分散头的进气管，由发泡管管口进入改为发泡管出液管口进入（图2），并将原有的气体分散头，直接置于发泡管管底，这样不仅保证所有待测液体都能得到气流的冲击，避免了原来气体分散头以下的液体并没有得到有效气流的冲击，而且进气管由下端进入，也使得整个发泡管内部的待测液体，都得到较为均匀稳定的气流冲击，也为后续的排液和清洗工作创造了方便。除了以上对实验仪器的改进外，规定含凝析油条件下携液量不低于100mL,含矿化水条件下携液量不低于120mL,这些指标也都高于目前的行业标准和厂家标准。

3.3 表面张力

按照SY/T 5370-1999《表面及界面张力测定方法》的规定[5]，采用先进的KRUSS K100MK3表界面张力仪进行测定，参照其他标准最高要求，规定在30℃，1.0%的加量下，表面张力不低于35mN/m。

按照以上要求，参照其他各类泡排剂标准，对差异较大的各主要技术指标进行了更加严格的修订，以保证泡排剂在现场应用中的产品质量，最终制定了Q/CHG 070-2014《油气集输用泡沫排水剂烷基氧化胺类CQF-1》。

图1 泡沫携液量测定流程图

图2 发泡管

4 内控标准实施相关问题探讨

内控标准的实施不是简单的发布,而是需要企业各部门的严格遵守，并提供一定的物质基础和相应的文件支持[5]，这就需要配备必需的检验手段和试验设备,编制科学合理的试验方法。在内控标准发布实施后，严格按照标准中规定的仪器和方法进行检测，但仍然在实施过程中发现了一些问题。

4.1 起泡力和稳泡力的重现性较差的问题

目前,内控标准中对起泡力和稳泡力的评价，是按照国际上通用的Ross-Miles法及其配套的罗氏米尔泡沫仪，即GB/T 13173.6的规定进行评价。在评价过程中发现，即使严格按照内控标准执行，多次试验的数据依然重现性较差，经过仔细的查找，发现几乎所有相关标准中，都要求将滴液管垂直放置刻度量管内径中心，下端与罗氏泡沫仪刻度量管上口要求的刻度线对齐。标准中的规定没有任何问题，但是几乎所有企业在固定滴液管的时候，均采用铁架台或类似的工具，其在每次拆卸安装时，都是目测校对滴液管位置，难免造成平行样测定时的人为误差，尤其是要求在刻度量管内径中心位置，稍微有所偏离，就会对实验结果造成一定误差，而每次的目测校准也较为麻烦，必须经过几次测试，才能达到要求的位置。为了保证内控标准的准确性，我们仔细分析问题，精确测量仪器，制作了与滴液管配套的敞口玻璃管，其内径与滴液管外径相同，保证其可以将滴液管稳稳地固定于其中，下端口比滴液管短，保证待测液体在流出滴液管时，不受配套玻璃管的影响，上端为开放式，方便其取用。将其按滴液管的位置要求，固定于铁架台上，每次测定时，只需将滴液管轻轻放入或取出即可，基本每次将滴液管都置于一个固定的位置，操作简便，清洗容易，大大减少了每次装卸校对的误差。

4.2 凝析油差异的问题

内控标准对实验条件进行了严格的规定，其中对矿化水有明确的配制方法和矿化度的规定，而对于凝析油，内控标准仅对其浓度进行了规定，因为气田生产中，各区块所含凝析油的成分差别较大，实验中发现，不同区块的凝析油对泡排剂起泡力、稳泡力和携液量均有所影响，起泡力和稳泡力的差别最高可以达到上百毫米，携液量的差别最高可以达到几十毫升。针对此问题，为了保证产品的实际应用效果，内控标准中往往采用泡排剂适用区块的凝析油来评价此泡排剂，若泡排剂的做对比评价时，必须用同一区块的凝析油评价各待测样品。

5 结束语

自泡排剂产品内控标准颁布以来，泡排剂在性能评价时，实验条件的划分更为细致准确，更符合现场实际需求；规定仪器的改进，使准确度提高，人为误差减少；技术指标也更加严格，均高于目前的行业标准和企业标准，使泡排剂产品质量有了极大的提高，为气田生产的顺利运行提供了有力的保证。

[1]牛振群.气井泡排及泡排棒在榆林气田的应用[D].西安：西安石油大学，2010.

[2]油田化学专业标准化委员会.排水采气用起泡剂CT5-2：SY/T 5761-1995[S].北京:石油工业出版社,1995.

[3]采油采气专业标准化委员会.泡沫排水采气用起泡剂评价方法：SY/T 6465-2000[S].北京:石油工业出版社,2000,3.

[4]中国国家标准化管理委员会.表面活性剂洗涤剂试验方法：GB/T 13173-2008[S].北京:中国标准出版社,2008.

[5]油气田开发专业标准化委员会.表面及界面张力测定方法：SY/T 5370-1999[S].北京:石油工业出版社,1999.

本文编辑：路萍

In view of the problems existing in the enterprise standards and industry standard for foam drainage agents,the differences among the standards in the experimental conditions,the experimental instruments and the technical indexes are analyzed,the main technical indexes for foam drainage agents are determined according to the characteristics of the formation water and the requirement of actual production,and an internal product quality control standard for foam drainage agents suitable to our enterprise is formulated. And the related problems in the implementation process of the standard are discussed.

foam drainage agent;foaming capacity;foam stability;liquid carrying capacity;internal standard

2015-07-03

王婉（1987-），女，现主要从事油田化学助剂的研发工作。