陕北气井用氧化胺型泡排剂的性能评价

冯 扬，李全全，关 冲，董嘉伟，郭力玮

（陕西延长石油责任有限公司延长气田采气三厂，陕西 延安 716000）

我国大多数油气井已经进入开采的中后期，多数高效油气井的井底都已出现严重的积液现象。高效油气井的井底积液会导致油气产量严重下降，甚至会被井底积液水彻底淹死[1]。在目前众多的排水采气工艺和方法中，泡沫排水采气工艺技术在设计上具有诸多的优点，工艺设备简单，生产成本低且不影响油气井的日常生产，是有效排出井底积液、提高油气利用率和产量、延长油气井开采生产周期的最经济有效的排水采气方法[2-3]。近年来，针对高效气井泡沫排水采气的技术问题，研究者进行了大量的技术研究和推广应用，但针对高效气井起泡剂的起泡机理、稳泡机理、影响因素等，以及高效气井起泡剂的优选原则，尚未有进一步的系统研究和讨论[4-5]。

本文通过室内实验，研制出一种抗高矿化度且具有较好的耐温抗油性能的高效气井泡排剂DC-1，探究了泡沫稳定机理及衰减行为，考察了现场气井条件下泡排剂的稳定性能，并对现场气井的泡排剂进行优选，以指导泡排剂的现场应用。

1 实验部分

1.1 实验仪器与药品

罗氏-迈尔斯泡沫仪、恒温水浴锅、恒温器，各种玻璃仪器等。

泡排剂DC-1、泡排剂UT-11C、凝析油、延长气田延439 井区水样。

1.2 评价方法

实验按照SY/T6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》和GB/T 7462-1994《发泡力的测定》，对泡排剂的起泡性能和稳泡性能进行测评。

1.3 延长井区现场水样水质分析

对延长井区的现场水样进行水质分析，结果见表1。由表1 可知，延长井区的现场水样具有较高的矿化度，Ca2+、Mg2+含量较高。Ca2+、Mg2+含量是影响矿化度的最关键因素，针对此特点，要求泡排剂必须有特别好的抗高矿化度性能，能够很好地抑制Ca2+、Mg2+对起泡高度和稳泡能力的影响。

表1 各现场水样矿化度

1.4 泡排剂的优选

影响泡排剂起泡高度的关键因素是表面张力，泡排剂的稳泡能力则主要与液膜的黏度和弹性有关，两个评价参数之间并没有明显的关联。依据泡排剂的0s 起泡高度和3min 稳泡高度，实验室对不同种类的泡排剂进行优选，结果见图1。由图1可知，泡排剂DC-1 的起泡能力和稳泡能力均优于其他种类的泡排剂。DC-1 的主要成分是氧化胺和甜菜碱类表面活性剂，甜菜碱类具有特别好的表面活性，在高矿化度、高温的复杂环境中仍有较好的起泡和稳泡能力，且和氧化铵进行复配后，性能更佳，可应用于气井泡沫排水。

图1 不同种类泡排剂的起泡高度和稳泡高度

2 泡排剂的性能评价

2.1 泡排剂的耐温性能评价

温度是影响泡沫稳定性的关键因素。泡沫温度的升高，会加剧泡沫分子的运动，致使气泡液膜因膨胀而变薄。随着泡沫温度升高，泡沫的表面黏度也会降低，泡沫的稳定性明显下降，易破裂，从而影响泡排剂的起泡能力和稳泡能力[6]。图2 是泡排剂DC-1 和泡排剂UT-11C 在不同温度下的耐温性能。

图2 泡排剂在不同温度下的起泡能力和稳泡能力

由图2 可知，随着温度上升，0s 起始泡高逐渐上升，而3min 泡沫高度逐渐下降，原因是随着温度上升，泡沫膨胀，体积变大，但是随着时间的延长，液膜水分被蒸发，液膜变薄变脆，最终破裂，导致泡沫稳定性下降。携液量在60℃时达到最大，经测定可达到135mL。泡排剂DC-1 在不同温度下的起泡高度和稳泡高度，均显著高于现场常用的泡排剂UT-11C。

2.2 泡排剂的抗凝析油性能

在油气井的开采过程中，井底地层水中总是含有部分凝析油，严重影响了井区的日常生产。凝析油严重影响泡排剂的起泡性能和稳泡性能，甚至一些普通的起泡剂会与含凝析油的地层水发生油水乳化反应，导致不能起泡，因此泡排剂一定要有良好的抗油性能[7]。本实验考察了泡排剂DC-1 在不同凝析油含量的水样中的起泡性能和稳泡性能，并与现场实际应用较多的气井泡排剂UT-11C 进行对比，结果见图3。

图3 泡排剂在不同凝析油含量下的起泡能力和稳泡能力

由图3 可知，随着凝析油含量增加，泡排剂的起泡性能和稳泡性能均呈下降趋势，说明凝析油对泡排剂的起泡性能和稳泡性能的影响较大。在相同的凝析油含量下，泡排剂DC-1 的起泡高度和稳泡高度都显著高于泡排剂UT-11C，说明泡排剂DC-1 有良好的抗凝析油能力。

2.3 高矿化度下泡排剂的稳泡性能

油气井井底积液的矿化度主要是指积液中含盐量的多少。井底积液中含有大量的矿物质离子，而泡排剂中含量较多的表面活性剂，在高矿化度的井底积液中易出现“盐析”效应，影响泡排剂的排液性能。为了确保井区排液工作的正常进行，要求泡排剂要有一定的抗高矿化度性能，以保证泡排剂的起泡能力和稳泡能力[8]。采用不同矿化度的现场水样进行实验，考察泡排剂的起泡能力和稳泡能力，结果见图4。

由图4 可知，矿化度越高，泡排剂的起泡性能和稳泡性能越差。在相同的矿化度条件下，泡排剂DC-1 的性能显著强于泡排剂UT-11C。泡排剂DC-1 抗高矿化度的性能更好，更适合在延长井区的现场应用。

图4 泡排剂在不同矿化度下的起泡和稳泡能力

2.4 泡排剂的现场应用情况

对延439 井区有积液的气井，采用泡排剂DC-1进行现场作业，泡排剂加量为0.3%，利用现场传输系统，记录气井在泡排前后的油压、套压及产气量的变化情况，结果见表2。由表2 可知，泡排剂加量仅为积液量的0.3%，产气量即有较大幅度的提高，最高增幅可达104.5%；油套压差呈下降趋势，下降幅度最大为82.6%，表明泡排剂DC-1 具有很好的现场适用性。

表2 泡排剂DC-1 进行现场应用情况

3 结论

1）以氧化胺和甜菜碱类表面活性剂为主要成分制备的泡排剂DC-1，具有良好的抗高矿化度、耐温和抗油性能，在较高矿化度的条件下，泡排剂DC-1 仍具有良好的起泡能力和稳泡能力。

2）在相同的介质环境下，泡排剂DC-1 的起泡能力和稳泡能力，都显著优于泡排剂UT-11C，在延长井区取得了很好的应用效果。