苏里格气田固体消泡工艺优化研究

韩 勇， 高仕举， 牟春国， 茹志娟， 曾 萍

(1中石油长庆油田公司油气工艺研究院 2低渗透油气田勘探开发国家工程实验室 3中石油长庆油田公司勘探开发研究院)

0 引言

由于泡沫排水采气工艺成本低、易操作、见效快，在苏里格气田得到较广泛的应用[1]。长庆油田公司苏里格气田随着泡排工艺的广泛开展，返排至地面的液体中含有丰富的泡沫，集输系统泡沫量增多，消泡不彻底，影响分离器气液分离效果[2]，大量泡沫进入下游工艺，增加管网摩阻造成管网积液、影响集气站压缩机正常工作甚至损坏压缩机、导致处理厂脱水溶剂三甘醇流失或者失效等。因此，消除泡沫影响意义重大，关系到泡沫排水采气的实施效果，有利于消除对下游工艺的危害。

苏里格气田地面集气工艺流程为:井下节流、井口不加热、不注醇、井间串接、带液计量、中低压集气、常温分离、二级增压、集中处理[3]，苏里格气田单井数量多，井口来气接入采气干管，干管直接接入集气站，这种模式使集气站内进行消泡具有可操作性，随着泡排工艺的持续开展，消泡工艺技术越来越重要。

目前苏里格气田部分集气站实施液体消泡工艺，少部分集气站实施了固体消泡工艺。液体消泡主要是利用站内原有注醇泵或可移动注剂泵，在分离器前加注与水稀释的消泡剂，从而实现消泡。固体消泡工艺通常是在集气站站内分离器前加装固体消泡装置，装置内加装消泡剂，泡沫经过设备内的固体消泡剂，药剂溶解实现消泡。

1 消泡效果评价方法

1)自然消泡时间：用500 mL烧杯在集气站分离器取样500 mL静止观察，记录自然消泡的时间，时间越短消泡效果越佳。

2)抑泡时间：取消泡后的液样100 mL倒入500 mL量筒，用充气泵在量筒液样中充气并按下秒表计时，测试泡沫达到量筒500 mL时间。

2 开展液体消泡试验

苏X-1集气站开展液体消泡试验期间,集气站日均产气量31.56×104m3，日均产液量8.17 m3，日均泡排井数19口。每天加注FG-7有机硅消泡剂50 L,与清水稀释至700 L，稀释比例1∶14，24 h连续加注。试验数据如表1。

液体消泡试验结果表明: 加注FG-7有机硅消泡剂期间，8 d时间平均自然消泡时间为377 s，平均抑泡测试时间57.67 s。

表1 液体消泡剂消泡评价数据表

3 固体消泡试验

3.1 固体消泡工艺原理

在集气站站内原有管线旁施工加装固体消泡装置、工艺管线和阀门，消泡装置内加注固体消泡剂，试验装置结构见图1,试验装置工艺图见图2。

固体消泡工艺原理：天然气流体中液相流体通过固体消泡装置时，根据流体数理分析，流体接近管道中心区域处，与中部的固体消泡剂棒产生圆周切削力，使消泡棒均匀缓慢溶解并与混合流体充分混合[4]，以消除泡沫。溶解的固体消泡剂进入液膜内并在界面上铺展，带走邻近表面的一层溶液，而使液膜变薄，于是达到临界液膜厚度后导致液膜破裂。

图1 固体消泡装置结构示意图

图2 固体消泡装置工艺图

3.2 FG-4(2-9)和FG-4(2-18)固体消泡剂试验

FG-4(2-9)和FG-4(2-18)两种固体消泡剂性能特点见表2。在苏X-1集气站开展现场试验，固体消泡装置安装在分离器前。装置设计压力6.3 MPa,一次可放置31根消泡剂，添加消泡剂后每天打开装置观察使用量。

表2 固体消泡剂性能特点

FG-4(2-9)、FG-4(2-18)固体消泡剂试验期间集气站日均产气量分别为32.92×104m3、29.42×104m3，日均产液量6.79 m3、7.67 m3，日均泡排井数20口、19口。试验数据如下表3。

表3 FG-4固体消泡剂试验数据表

试验结果表明:使用FG-4(2-9)固体消泡剂期间，6 d液样平均自然消泡时间3～4 min,自然消泡时间较短；6 d抑泡测试无泡沫堆积。6 d 31根消泡剂全部消耗。

试验结果表明:使用FG-4(2-18)固体消泡剂期间，3 d液样平均自然消泡时间为3～4 min；3 d平均抑泡测试无泡沫堆积。安装消泡剂31根,3天合计消耗消泡剂95%。

在上述消泡工艺试验过程中认识到：①液体消泡试验中每天集气站加注FG-7有机硅消泡剂50 L与清水稀释至700 L，液体消泡用水量大。液体消泡工艺需要稀释、搅拌，实施工作量大,液体消泡工艺因此应用受到限制;②固体消泡相对液体消泡具有一定优势，固体消泡装置运行平稳，运行中不消耗电能,不另外用水,不增加污水量,节能环保[5]。固体消泡工艺实施需要改造工艺管线、前期投入成本高，受到投资成本较高的限制，苏里格气田部分集气站陆续在开展应用。

3.3 固体消泡工艺改进试验

苏里格气田部分集气站有二级分离器。消泡装置安装在一级分离器之前，消泡剂和泡沫接触时间长，消泡效果好，但此处水量较大，药剂溶解较快，有效周期短；为改善药剂用量大的状况，将固体消泡装置安装在一级与二级分离器之间，经一级分离器后水量较小。

苏X-2站下古工艺区一级分离器3套，二级分离器1套,共有生产井38口。9月15日～10月31日开展泡排试验，集气站日均产气量18.2×104m3，日均产液量9.6 m3，泡排井10口，共计泡排160井次。泡排数据见表4。

表4 苏X-2站泡沫排水采气数据表

苏X-2站固体消泡装置安装在一级与二级分离器之间,设计压力10MPa,药剂容量47根。消泡工艺数据见表5。

表5 苏X-2站固体消泡试验数据表

苏X-2站集气站使用FG-4固体消泡剂，试验43 d，消耗消泡剂55根，平均每天消耗1.2根，折算重量即每天消耗0.72 kg；该装置更换药剂时间为39 d。从溶解速度来看10月4日～10月10日较平时溶解速度更快。

图3 一级分离器泡沫取样

苏X-2站消泡效果评价方法：通过二级分离器取样观察自然消泡时间，当泡沫完全破灭后充气，观察抑泡性能。

一级分离器取样与二级分离器取样对比见图3、图4。提高泡排剂加注频率后一级分离器取样泡沫较多。二级分离器泡沫取样，室内实验通过长时间(10～30 min)充入气流无泡沫产生，说明固体消泡完全实现消泡，同时具备较好抑泡性能。固体消泡工艺能满足苏X-2站消泡需求。

图4 二级分离器泡沫取样

4 结论

1)液体消泡剂需要每天加注，FG-4两种固体消泡剂3～6 d加注一次；液体消泡和固体消泡剂平均自然消泡时间分别为6 min、3～4 min；液体消泡和固体消泡剂平均抑泡测试时间分别为1 min后再起泡、无泡沫堆积。固体消泡剂自然消泡、抑泡效果优良。

2)苏里格气田部分集气站有二级分离器，固体消泡装置安装在一级与二级分离器之间的改进试验中，39 d固体消泡剂用完重新加装，能有效降低消泡剂使用量。

3)苏里格气田液体消泡和固体消泡工艺均有一定的适用性；固体消泡装置运行平稳，相对节省人力物力，适合有人值守站和无人值守集气站的管理，成本正在随着工艺的改进而降低，应用前景更好。