張振文 任濤 牛斌 許飛 呂玉海

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第一采氣廠

隨著鄂爾多斯盆地靖邊氣田的持續(xù)開(kāi)發(fā)，部分產(chǎn)水井由于產(chǎn)量低不能滿足自主攜液生產(chǎn)的要求，井底及井筒產(chǎn)生積液，導(dǎo)致氣井無(wú)法正常生產(chǎn)[1－2]。泡沫排水采氣的大面積推廣及與其他助排工藝的聯(lián)合作業(yè)，成為保障氣田產(chǎn)水氣井連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的有效措施[3－4]。

目前，靖邊氣田泡排氣井主要是采取集氣站內(nèi)連續(xù)泵注消泡劑工藝進(jìn)行消泡[5－6]。該方式流程需要人員操作維護(hù)，消泡距離短影響下游設(shè)備正常運(yùn)行，消泡劑加注參數(shù)無(wú)法隨產(chǎn)泡沫水狀況及時(shí)調(diào)整，且冬季受氣溫影響管線易凍堵[7－9]。因此，近年來(lái)，靖邊氣田通過(guò)分析現(xiàn)有消泡工藝優(yōu)缺點(diǎn)，研制出一種固體消泡劑，并在多口氣井開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

1 固體消泡劑性能評(píng)價(jià)

針對(duì)靖邊氣田現(xiàn)用起泡劑（A1）及泡排棒（A2），篩選出B1型固體消泡劑進(jìn)行適用性性能評(píng)價(jià)。

1.1 固體消泡劑破泡、抑泡能力

通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)分別測(cè)試固體消泡劑B1對(duì)A1、A2在不同泡排濃度、不同礦化度、不同出液量的破泡、抑泡能力測(cè)試，評(píng)價(jià)固體消泡劑對(duì)這兩種起泡劑在不同情況下的破泡、抑泡性能[10－11]，結(jié)果如表1、2所示。

表1 固體消泡劑對(duì)A1、A2在不同泡排濃度、不同礦化度的破泡、抑泡能力測(cè)試表

固體消泡劑對(duì)A1、A2在不同泡排濃度、不同礦化度、不同出液量的情況下，都具有良好破泡、抑泡能力。破泡時(shí)間均小于30s，抑泡高度均小于300mL。

1.2 固體消泡劑加藥周期室內(nèi)測(cè)試

分別測(cè)試固體消泡劑在用量小于1.5m3／d、1.5～3m3／d和大于3.0m3／d的礦化度水連續(xù)濕潤(rùn)、氣流連續(xù)沖刷下的溶化情況，確定固體消泡劑在不同用量液體濕潤(rùn)下的加藥周期[12]（圖1、表3）。

表2 固體消泡劑對(duì)A1、A2在不同泡排濃度、不同出水量的破泡、抑泡能力測(cè)試表

圖1 消泡劑加入裝置后的變化情況圖

每天用不同體積的礦化度水沖刷固體消泡劑，消耗2根（60cm）藥劑的時(shí)間較長(zhǎng)。其中礦化度水用量小于1.5m3／d時(shí)，加藥周期為15d左右；當(dāng)?shù)V化度水用量在1.5～3m3／d之間時(shí)，加藥周期為12d左右；當(dāng)?shù)V化度水用量大于3.0m3／d時(shí)，加藥周期為10d左右，每次加注2根藥劑。

2 固體消泡載體

2.1 固體消泡劑安裝位置

固體消泡載體應(yīng)用于需要開(kāi)展泡沫排水采氣的低壓弱噴產(chǎn)水氣井，對(duì)所產(chǎn)生的泡沫進(jìn)行消泡的工藝裝置。裝置安裝在采氣樹(shù)到集氣站之間的采氣管線上，裝置如圖2所示。

在使用一段時(shí)間，待裝置內(nèi)的藥劑消耗到一定程度，不需要拆卸裝置，只需泄壓后將裝置上的藥劑安裝閥門(mén)打開(kāi)，利用專用工具裝入固體消泡劑即可。本裝置的投入應(yīng)用，可以改進(jìn)傳統(tǒng)液體消泡劑加注工藝，在操作和維護(hù)上十分方便、快捷。

表3 藥劑在不同出水量的情況下消耗情況統(tǒng)計(jì)表

圖2 固體消泡載體安裝位置圖

2.2 固體消泡工藝原理

高壓天然氣流、地層水等混合流體經(jīng)裝置入口端閥門(mén)，通過(guò)特制三通管道，經(jīng)入口導(dǎo)流錐，然后進(jìn)入入口螺旋葉輪，流體產(chǎn)生強(qiáng)烈離心力，并按螺旋運(yùn)動(dòng)軌跡前行。根據(jù)流體數(shù)理分析，流體接近管道中心區(qū)域處，與中部的固體消泡劑棒產(chǎn)生圓周切削力，使消泡棒均勻緩慢地進(jìn)行溶解，溶解后的消泡液在通過(guò)裝置出口端導(dǎo)正葉輪的反作用力，再次使消泡液與天然氣、泡沫、地層水相互混溶，從而最大限度的提高消泡劑的擴(kuò)散的能力，使消泡功效得到最大限度發(fā)揮。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果評(píng)價(jià)

3.1 試驗(yàn)氣井概況

G1井于2006年投產(chǎn)開(kāi)井，開(kāi)井生產(chǎn)后油套壓分別為10.2、11.0MPa，2007年6月產(chǎn)氣量出現(xiàn)波動(dòng)，并呈下降趨勢(shì)，日均產(chǎn)水2m3，2008年4月開(kāi)始定期加注泡排棒生產(chǎn)，日均產(chǎn)氣3.0×104m3，產(chǎn)水2m3，油、套壓為9.8、10.0MPa。2009年2月開(kāi)始加起泡劑連續(xù)助排生產(chǎn)，目前泡排制度：起泡劑20L，稀釋比例1∶20，3d加注一次；消泡工藝為站內(nèi)連續(xù)加注液體消泡劑（1∶20稀釋比例）進(jìn)行消泡。

3.2 試驗(yàn)方法

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)共分為3個(gè)階段，其評(píng)價(jià)內(nèi)容見(jiàn)表4。

3.3 固體消泡工藝消泡效果評(píng)價(jià)

3.3.1 固體消泡劑加注周期

根據(jù)氣井產(chǎn)水量、氣流速度、藥劑剩余長(zhǎng)度可以推算出固體消泡劑在不同產(chǎn)水量下的溶解速度（圖3）。

G1井試驗(yàn)期間日產(chǎn)水量1.8～3.0m3，新加藥劑在被液體濕潤(rùn)、氣流沖刷時(shí)，開(kāi)始時(shí)溶化較緩慢，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，藥劑的溶解速度越來(lái)越快，當(dāng)藥劑少于30cm時(shí)，就填補(bǔ)兩根固體消泡劑，以滿足生產(chǎn)需要。

表4 消泡劑抗凍性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

圖3 固體消泡劑溶解速度圖

從該井試驗(yàn)情況看，藥劑溶解到只有30cm時(shí)的時(shí)間為12d，加藥周期為10～14d，每次加注2根。

3.3.2 固體消泡劑消泡、抑泡能力

測(cè)試方法：消泡能力測(cè)試方法：集氣站內(nèi)用兩只形狀相似的瓶分別取放空中期、后期的等量水樣，均勻搖晃10次，靜置，觀察。

抑泡能力測(cè)試方法：量取100mL水樣倒入500 mL量筒內(nèi)，然后通入0.3m3／h的氣體20min后，觀察抑泡體積。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果：固體消泡劑對(duì)G1井水樣具有良好破泡、抑泡能力。破泡時(shí)間小于30s，抑泡高度小于300mL（表5）。

表5 固、液體消泡劑消泡效果對(duì)比表

3.4 固體消泡工藝與液體消泡工藝對(duì)比

3.4.1 加注工藝對(duì)比

固、液體消泡劑加注工藝對(duì)比情況如表6所示。

3.4.2 加注成本對(duì)比

針對(duì)G1井試驗(yàn)期間液體消泡劑和固體消泡劑溶劑消耗情況對(duì)比，液體消泡劑日均加注成本為98元，固體消泡劑日均加注成本50元，僅為液體消泡劑的1／2。

表6 固、液體消泡劑加注工藝對(duì)比表

通過(guò)G1井進(jìn)行固體消泡工藝試驗(yàn)，對(duì)比固、液兩種消泡劑加注工藝和加注成本可以看出：固體消泡劑除具有較好的消泡效果外，固體消泡加注工藝比液體消泡工藝更為簡(jiǎn)便、快捷；更加節(jié)約勞動(dòng)力和生產(chǎn)成本的投入。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到固體消泡工藝能夠滿足靖邊氣田泡排氣井消泡要求，裝置運(yùn)行穩(wěn)定，能夠滿足產(chǎn)水量小于5m3／d氣井的消泡需要。從試驗(yàn)效果來(lái)看，加裝藥劑周期可為10～14d，每次加注2根。

2）在固體消泡裝置這個(gè)載體下，固體消泡劑對(duì)G1井水樣具有良好破泡、抑泡能力。破泡時(shí)間小于30s，抑泡高度小于300mL。

3）對(duì)比固、液體兩種消泡劑加注工藝可以看出：固體消泡裝置是安裝在采氣樹(shù)管組至集氣站間采氣管線上的地面裝置，消泡距離長(zhǎng)，相比液體消泡工藝更為簡(jiǎn)便、快捷。

4）對(duì)比固、液體兩種消泡劑加注成本可以看出：固體消泡工藝的消泡成本只占液體消泡成本的一半。固體消泡裝置運(yùn)行過(guò)程中不消耗能源，且消泡劑只有在氣井產(chǎn)液攜帶出泡沫的情況發(fā)生消耗，是一種低成本高效率的消泡工藝。

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