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1、靖边气田泡沫排水采气工艺试验研究,长庆油田分公司第一采气厂二OO五年十二月,汇 报 题 纲,一、概述 二、泡沫排水采气工艺技术原理 三、起、消泡剂的筛选及加注流程的改进 四、现场试验及应用效果评价 五、结论与建议,一、概述,（一）靖边气田产水现状（二）靖边气田产水特征（三）靖边气田排水采气的优选,（一）靖边气田产水现状,图1 靖边气田历年产水井数、年产水量、历年产水量变化图,截止目前，靖边气田已完钻气井500多口，自1992年发现第一口产水气井至今，共计已有84口井产地层水，约占总完钻井数的16%，产水井中日产水量最大可达222m3（陕20井）。目前靖边气田下古共投产气井326口，产水井53口
2、，占下古投产井数的16.36%，产水井稳定配产222.5104m3/d，占气田总产气量的13.48%，日产水323 m3左右，约占气田总产水量的70.8%，单井最大日产水量40m3，平均单井日产水6.7m3，平均水气比1.49m3/104m3。截至2005年12月底，53口产水井历年累计产气32.08108m3，占气田历年产气量13.44%，产水30.26104m3，占气田历年产水量68.58%。,（二）靖边气田产水气井生产特征,1、产水气井易造成油套压值偏大,表1 产水气井按油套压差分类结果表,图2 产水气井按油套压差分类柱状图,图3 陕170井采气曲线图,2、产水气井易形成较大的水气比,表
3、2 产水气井按水气比分类结果表,图4 产水气井按水气比分类柱状图,图5 G4-9井采气曲线图,（三）靖边气田排水采气工艺技术优选,表3 排水采气工艺技术的适应性和目前工艺水平表,图6 泡沫排水采气工艺流程示意图,泡沫排水采气工艺是将起泡剂注入油套环空，与井筒积液混合，借助天然气气流的搅动，利用起泡剂的泡沫效应、分散效应、减阻效应和洗涤效应在井筒产生低密度含水泡沫，降低液体密度，减少液体沿油管壁上行时的“滑脱”损失，提高气流垂直举升能力和气井的携液能力，从而达到排出井筒积液的目的。其工艺流程如图1所示。改工艺具有设备简单、施工容易、投资少、见效快、不影响日产生产等优点。,汇 报 题 纲,一、概述
4、 二、泡沫排水采气工艺技术原理 三、起、消泡剂的筛选及加注流程的改进 四、现场试验及应用效果评价 五、结论与建议,泡沫排水采气工艺是将表面活性剂（起泡剂）利用柱塞泵注入油套环空，与井筒积液混合，借助天然气气流的搅动，利用起泡剂的泡沫效应、分散效应、减阻效应和洗涤效应在井筒产生低密度含水泡沫，降低液体密度，提高气流垂直举升能力和气井的携液能力，从而达到排出井筒积液的目的。,汇 报 题 纲,一、概述 二、泡沫排水采气工艺技术原理 三、起、消泡剂的筛选及加注流程的改进 四、现场试验及应用效果评价 五、结论与建议,三、起、消泡剂的筛选及加注流程的改进,（一）泡沫排水剂的组成（二）泡沫排水剂筛选（三）起
5、、消泡剂加流程的改进,（一）起泡剂的组成及消泡原理,起泡剂由表面活性剂、稳定剂、防腐剂、缓蚀剂等复配而成。其主要成分是表面活性剂，一般含量为30%40%。,表面活性剂是一种线性分子，由两种不同基团组成，一种是亲水基团，与水分子的作用力强，另一种是亲油基团，与水分子不易接近。当表面活性剂溶于水中后，根据相似相溶原理，亲水基团倾向于留在水中，而亲油基团倾向于分子在液体表面上整齐地取向排列形成吸附层，此时溶液表面张力大幅降低，当有气体进入表面活性剂溶液时，亲水基团定向排列在液膜内，亲油基团则定向排列在液膜内外两面，靠分子作用力形成稳定的泡沫。,（二）泡沫排水剂选择,1、2004年起、消泡剂选择过程,
6、（1）起泡剂的筛选,表4 起泡剂起泡能力和携液量测定实验,分析认为UT-11B起泡剂比较适宜靖边气田产水气井实际情况，其理论使用浓度为3。,(2)消泡剂性能测定,表5 消泡剂消泡速度和抑泡能力测定数据,从试验数据看，WT-1型消泡剂消泡速度较快，但抑泡所用消泡剂量较大；FG-2、FG-7I和 TXP-8型消泡剂抑泡所用消泡剂量相同，而FG-7I型消泡剂破泡速度相对较快，考虑到起消泡剂间的相互配伍性，选择FG-7I型消泡剂作为气田所用的消泡剂。,表6 FG-7I型消泡剂性能测试数据,从消泡剂性能测定数据看出：FG-7I型消泡剂具有破泡速度快、抑泡能力强的特点，是适合靖边气田消泡剂，最佳理论使用浓
7、度为1.25。,(3)起、消泡剂与气田其它溶剂间配伍性能测定,表7 UT-11B型起泡剂与凝析油、甲醇、缓蚀剂配伍性试验数据,表8 FG-7I型消泡剂与凝析油、甲醇、缓蚀剂配伍性试验数据,表9 起、消泡剂对三甘醇起泡趋势影响试验数据,根据对起消泡剂的配伍性试验数据分析：凝析油对起泡剂的发泡能力有明显影响，但对起泡剂的携液能力影响不大；甲醇和缓蚀剂对起泡剂发泡能力和携液能力均有明显影响；甲醇、缓蚀剂、凝析油本身都有一定的消泡、稳泡能力，使消泡剂的消泡和抑泡性能都有所增强。起泡剂对三甘醇的影响较大，随着起泡剂浓度增加，三甘醇发泡趋势越显著，消泡剂对三甘醇发泡趋势的影响较小，而且浓度越高，发泡趋势越
8、小。,2、2005年起、消泡剂选择过程,（1）起泡剂的筛选,表10 起泡剂起泡力测定表,表11 起泡剂动态带水能力测定表,通过以上罗氏泡高实验和动态带水实验表明：HY-3g泡排剂是上述五种起泡剂中，最适合陕5井地层水的起泡剂，具有高温下泡沫稳定，带水能力强的特点。,（2）筛选出的起泡剂（HY-3g型）各种性能测定,不同浓度HY-3g起泡能力评价实验,表12 不同浓度的HY-3g起泡剂泡高情况,不同浓度HY-3g带水能力评价实验,表13 不同浓度的HY-3g起泡剂动态带水情况,0.1%HY-3g型起泡剂与不同浓度的甲醇配伍性测定实验,表14 加入不同浓度甲醇后泡高试验情况,不同浓度HY-3g型起
9、泡剂与三甘醇配伍性评价实验,表15 三甘醇蒸馏试验中三甘醇回收情况,不同浓度HY-3g型起泡剂的缓蚀性能评价,表16 起泡剂缓蚀性评价,不同浓度HY-3g型起泡剂表面张力测定,表17 表面张力测定情况,根据以上室内评价可得出HY-3g起泡剂能适应泡沫助排的要求，与生产井地层水混合后，在井下温度、压力条件下不产生堵塞。起泡剂使用浓度0.050.1%较适宜。另外HY-3g起泡剂具有在盐水和H2S气体中起到缓蚀功能的作用，可降低盐水和H2S气体对钢铁的腐蚀，保护井下管串，延长使用寿命，缓蚀率40%。且起泡剂与甲醇混合（甲醇体积浓度20）使用基本不影响起泡剂效果。,2、消泡剂性能测定,表18 消泡剂破
10、泡时间与抑泡时间表,由上表可以看出，与HY-3g起泡剂配套X-1消泡剂具有有快速消泡作用和优良的抑泡能力，可以达到现场试验要求。,（三）消泡剂加注流程的改进,根据靖边气田工艺流程现状及泡沫排水试验已取得的认识，制作两个用于放置配好起泡剂和消泡剂溶液的1m3罐，由于靖边气田为防止高压集气过程中生成水合物堵塞采气管线需要注入防冻剂（甲醇），每口单井需要一台柱塞泵（32L/h）、一条注醇管线（与采气管线伴行），起泡剂加注充分利用该流程，用现有的注醇泵和注醇管线将起泡剂注入到油套环空。,图7 起、消泡剂加注工艺流程示意图,1、消泡剂加注泵的改进,图8 消泡剂加注泵改进前后对比图,以前，加注消泡剂泵是专
11、门安装一台气动泵，该泵的排量仅为5L/h，并且要与站内自用气管线连接，燃烧的尾气还要通过仪表风放空管线进行放空，因此，安装和撤除气动泵时就必须站内动火，造成全站关井，影响气井开井时率。为了避免这些因素，在充分利用站内设备，减少投资成本思想的指导下，2005年对消泡剂的加注泵的改进，根据每座集气站都有一台混合注醇泵或有些站内有预留泵现象，充分利用该设备，作为消泡剂的加注泵。由于该注醇泵排量较大（32L/h），注入的消泡剂稀释浓度低，可与天然气充分接触，消泡效果更好。,2、消泡剂注入口的改进,图9 消泡剂注入口改进前后对比图,以前，消泡剂通过气动泵，从加热炉节流后压力表接头处加入。根据站内加热炉与
12、脱水橇之间的距离大概20米左右，导致消泡剂与泡沫接触时间较短，消造成泡效果不理想。为了在目前的条件下，根据站内的实际情况，将消泡剂的注入口为单井进站压力表考克处（此处在站内流程中距离脱水撬最远），在原来的距离上大概增加了5米，提高了消泡剂与泡沫的接触时间，使消泡效果明显。,通过对消泡剂加注泵和注入口的改进，不但提高了消泡效果，而且减少了投资成本（减少一台气动泵以及管线焊接的费用），使操作简单化，减少集气站员工的劳动强度。,汇 报 题 纲,一、概述 二、泡沫排水采气工艺技术原理 三、起、消泡剂的筛选及加注流程的改进 四、现场试验及应用效果评价 五、结论与建议,一、概述,（一）陕5井试验情况（二）
13、G25-5井试验情况（三）G6-2井试验情况,表19 陕5井试验前后生产数据对比表,（一）陕5井试验情况,图10 陕5井试验前后曲线变化情况,由陕5井的试验可看出，泡沫排水采气工艺对于提高气井气体携液能力，缩小气井油套压差，保证产水气井连续稳定生产方面具有较好的效果。试验初期大浓度的起泡剂主要起到集中排出井筒积液的作用，井筒积液排出后调整起泡剂的用量，保证气井的连续带液，同时也减少了起泡剂的用量。,（二）G25-5井试验情况,图11 G25-5井试验期间24小时瞬时流量变化,图12 G25-5井停注起泡剂后24小时瞬时流量变化,表20 进撬前后三甘醇及露点检测情况,表21 G25-5井两次实验
14、参数对比表,图13 G25-5井试验前后曲线变化情况,由G25-5井的两次试验可看出，泡沫排水采气工艺对于提高气井气体携液能力、缩小气井油套压差、保证产水气井连续稳定生产方面具有较好的效果，另外与陕5井一样，同样存在地面管线压力损失较大的现象（最大也达到4.0MPa）。在该井第一阶段试验过程中产水量产气量基本稳定，瞬时流量比较平稳，但在第二阶段试验出现瞬时流量波动现象，且不进行消泡，部分泡沫被带到外输，另外由于受到环境温度的影响，出现起泡剂结冰现象，无法进行正常加注。,（三）G6-2井试验情况,图14 G6-2井加注与未加注起泡剂时排液频次变化情况,图15 G6-2井试验前后曲线变化情况,（四
15、）试验效果分析,通过对G6-2井、G25-5井和陕5井开展泡沫排水采气工艺试验，发现两种起泡剂均能达到提高气井携液能力，确保具有一定产能、携液能力较差的低产水气井正常稳定生产；加注起泡剂时均表现为井口油套压差减小，说明起泡剂可促使井筒积液排出，生产过程中气井产液比较稳定，瞬时流量波动较小，说明气井生产较平稳；但是试验过程中试验井进站压力基本与外输系统压力持平，采气管线压力损失大；在实验井产气进入脱水系统脱水时，三甘醇脱水系统运行平稳，但脱水时间较短有待于进一步观察；另外受到环境温度影响，在气温低于-15起泡剂容易冻堵，影响正常加注。,表22 气井加注起泡剂的投入与产出对比表,由表22可以看出：
16、两种起泡剂在使用过程中HY-3g使用浓度较低，一般为0.8左右，而UT-11B使用浓度较高，一般为1.5左右，消泡剂使用均为起泡剂的1.3倍。试验前3口产水气井生产过程中均不能够稳定生产，加注起泡剂之后生产比较平稳，停注起泡剂后气井又不能够正常生产，G6-2井表现最为明显，该井试验过程中日平均增产气量1.2104m3/d，每天加注起泡剂20Kg，加注消泡剂26Kg，日投入约为620元，日增效益为7200元，投入与产出比达1：11.6，效果较为显著。,汇 报 题 纲,一、概述 二、泡沫排水采气工艺技术原理 三、起、消泡剂的筛选及加注流程的改进 四、现场试验及应用效果评价 五、结论与建议,1、通过
17、进行室内评价实验，适应靖边气田气质、水质，可与三甘醇、甲醇等药剂配伍的起泡剂型号为UT-11B（对应的消泡剂为FG-7I）、HY-3g（对应的消泡剂为X-1）。,2、现场实验表明，通过对产水气井开展泡沫排水采气工艺，可有效提高气井携液能力，缩小气井油套压差，使产水气井连续稳定生产。,3、起、消泡剂加注流程基本可以满足排水采气工艺需要，试验过程中，未出现起、消泡剂影响三甘醇脱水系统运行等问题。,4、两种药剂在使用过程中，起泡剂与消泡剂比例基本都为1：1.3，起泡剂HY-3g（加注浓度约0.8）比UT-11B（加注浓度约1.5）用量少，经济性略好。,5、在起消泡剂加注流程、药剂温度适应范围及采气管线降阻等方面还存在一些问题，有待进一步进行研究和实验。,敬请各位领导、专家批评指正,谢 谢!,
