新型防冻型泡排剂技术研究

张光生，杨日丽，王华军

(1.陇东学院 能源工程学院,甘肃 庆阳 745000；2.中国石油长庆油田分公司 第二采气厂，陕西 榆林 719000)

随着榆林气田的逐步开发，伴随天然气的开采，地层水不同程度地进入井底，从榆林气田的生产现状看，使气井生产条件恶化和产量降低的主要原因之一是井底和井筒积液(地层水或轻质油)，特别是冬季低温造成泡沫排水采气性能显著降低。为提高榆林气田采气产能，在冬季低温条件下，传统型泡排剂不容易起泡，造成泡排剂效果不理想，使得油气田开发效果变差，效益降低。为此，本文根据常用的防冻剂性能及榆林气田部分开采数据，提出新型防冻泡排剂研制思路[1-2]。

1 泡排原理

表面活性剂具有两种不同的功能基团，一是水溶性的、带极性的亲水基团，一是油溶性的、无极性的亲油基团。在天然气气流的不断搅动下，注入井筒的表面活性剂(泡排剂)溶液，因天然气-气田水之间表面张力的降低，从而形成大量的、性能稳定的泡沫[3]，最终导致井筒流体密度下降，如图1所示。

图1 泡沫形成过程示意图

天然气-气田水表面张力变化对气井生产的影响，可通过Turner等人的临界携液流量典型方程加以解释[4]。如连续携液临界流量与天然气-气田水表面张力的关系曲线如图2所示。

图2 连续携液临界流量与气水表面张力的关系

从图2可清楚地看出，在现有产水气井产气量不变的情况下，随着天然气气田水表面张力的下降，产水气井连续携液临界流量也随之降低。在冬季气温较低的情况下，通过注入表面活性剂降低天然气-气田水表面张力和井筒流体的压力梯度，进而降低产水气井连续携液临界流量[5]，可以维持产水气井实际产气量不变的条件下，恢复产水气井的正常带水生产。

2 防冻型泡排剂研究

2.1 评价用配制矿化水确定

现场水质分析数据见表1。

表1 现场水分数据

由表1可见，现场水质矿化度范围为：0.47-75.84g/L，水型为CaCl2、NaHCO3。根据现场水质分析数据，用CaCl2和NaCl按5g/L、50g/L配制矿化水进行模拟评价。

2.2 起泡剂本身的防冻性能评价

两种起泡剂的凝点温度见表2。

由表2可见，两种起泡剂本身的凝点在-40℃以下，可以在现场-25℃的环境温度下保持液体状态。

表2 防冻起泡剂凝点

2.3 泡排性能及泡排返出水样的防冻性能评价

泡排性能及泡排返出水样的凝点如表3、表4。

表3 LDYT-Ⅰ性能评价

表4 LDYT-Ⅱ性能评价

由表3、表4可见，两种起泡剂按产水量计算用量在200-400g/L下，起泡力、稳泡性及携液性均很好，在200g/L时排出起泡剂溶液凝点为-10℃，400g/L时排出起泡剂溶液凝点低于-25℃，能满足现场的温度条件。同时随着用量的降低，排出起泡剂溶液中防冻成分含量降低，凝点会升高，适应的环境温度条件也升高[6]。

为了满足现场冬季-20至-25℃的气温，并保证从气井返出的地层水不会凝固，因此在防冻起泡剂配方中起泡剂有效成分较低，在200-400g/L的用量时，对应的起泡成分有效浓度为5-10g/L，其中LDYT-Ⅱ的起泡成分有效含量为LDYT-Ⅰ的2倍。

2.4 抗油性能评价

按现场凝析油含量20%～30%的情况评价20%、30%、40%含油条件下的泡排性能，见表5。

表5 LDYT-Ⅰ抗油性能评价

由表5可见，LDYT-Ⅰ在20%和30%的含油下携液量较好，能满足泡排的需要，在40%含油量时，携液量较低，因此该抗油起泡剂适用的含油范围<30%。由于LDYT-Ⅱ的起泡成分有效含量为LDYT-Ⅰ的2倍，因此LDYT-Ⅱ也适用于含油范围<30%的气井的泡排。

3 结论

在冬季低温条件下，传统型泡排剂不容易起泡，造成泡排剂效果不理想，根据常用的防冻剂性能及榆林气田部分开采数据，不影响泡排剂的起泡、稳泡能力，针对高凝析油、高甲醇、高矿化度积液气井[7]，提出新型防冻泡排剂LDYT-Ⅰ、LDYT-Ⅱ在榆49-4井现场数据和水样的室内试验数据评价分析。LDYT-Ⅰ在20%和30%的含油下携液量较好，能满足泡排的需要，在40%含油量时，携液量较低[8]，因此该抗油起泡剂适用的含油范围<30%。由于LDYT-Ⅱ的起泡成分有效含量为LDYT-Ⅰ的2倍，因此LDYT-Ⅱ也适用于含油范围<30%的气井的泡排。