涩北气田泡沫排水采气工艺试验研究.pdf

2 01 1芷 第5 卷 第 6 期 天 然 气 技 术 与 经 济 Na t u r a l Ga s Te c hn o l o g y a n d Ec o n o my Vo 1 5 No 6 De e 2 O l 1 d o i ：1 0 3 9 6 9 j i s s n 2 0 9 5 1 1 3 2 2 0 1 1 0 6 0 0 5 涩北气田泡沫排水采气工艺试验研究 邓创国许吉瑞郑俊枥宋维春 ( 中国石油青海油田天然气开发公司，青海格尔木8 1 6 0 0 0 ) 摘要针对气井由于携液不畅导致井筒积液而造成产量下降的问题，涩北气田开展了泡沫排水工艺现场试 验研究。根据泡沫排水工艺的基本原理，结合涩北气田的地质特征及地层水矿化度高的特点，开展了泡排剂的室 内研究及性能评价，并根据气井的特点进行了大量现场试验。结果表明，泡沫排水采气工艺的实施能够达到排出 井筒积液、降低气井油套压差和恢复气井产量的目的。 关键词 涩北气田泡沫排水采气性能坪价 中图分类号：T E 3 7 5 文献标识码 ：B 文章编号：2 0 9 5 1 1 3 2 ( 2 0 1 1 ) 0 6 - 0 0 1 9 0 4 0 引言 所谓泡沫排水采气 ，就是向井底注入某种能够 遇水产生泡沫的表面活性剂，当井底积液与该化学 药剂接触后 ，能够大大降低积液的表面张力 ，并借 助于天然气流 的搅动 ，把水分散并生成大量低密度 的含水泡沫 ，从而改变井筒内气水流态 ，在地层能 量不变 的情况下 ，提高气井 的带水 能力 ，把地层水 举升到地面 。同时 ，加入起泡剂还可 以提高气泡流 态的鼓泡高度，减少气体滑脱损失 n 。 1 泡沫排水采气机理 天然气的开采要经过3 个过程：一是从产层至井 底 天然气在多孔介质中流动；二是从井底至井 口 天然气在垂直管道中流动；三是天然气从井 口至集气场站 一 天然气在水平集输管道中流动。对 于产水 气 田，在天然气流动过程 中，不 同程度地伴 有地层水进人井筒。如果气流能量足够，它将随时 把产出水带出井口；如果气流能量不足，则地层水 将逐渐在井筒里及近井地带附近积聚。 气井出水对正常生产的影响：一是造成井筒积 液，增大井底回压，致使井 口压力下降、气井生产 能力受到严重影响；二是井底近井地带积液 ，产层 由于 “ 水侵”“ 水锁”等原因，使得气相渗透率受到 极大伤害，严重地影响气田最终采收率的提高。 泡沫排水采气就是针对该问题而提出的，它是 通过泡沫剂的泡沫效应、分散效应、减阻效应和洗 涤效应 3 1来实现解除气水流道堵塞，减少 “ 滑脱” 损失，提高气流垂直举液能力 ，疏导气水通道 ，减 少井筒及近井地带积液 ，以达 到改善或恢复气井生 产能力 ，实现气井稳产 、增产的助排工艺技术措施。 2 泡排剂的室内研究 2 1 地层水性质 涩北 3 大气 田地层水的水 型主要为 C a C 1 ： 型 ，地 层水矿化度高，其中涩北1 号气田地层水总矿化度平 均值为 1 4 0 1 0 2 m g L ，平均密度为 1 1 1 5 g e m ，p H 值变化范围在5 0 7 1 之间，平均电阻率为0 0 5 2 Q m；涩北 2号 气 田平 均地 层 水 总矿 化度 为 1 3 7 9 6 8 m g L ，平均密度为 1 0 7 5 g e m 3 ，P H 值变化范围在 78 之间，平均电阻率为 0 0 3 7 Q m；台南气 田地层 水 平均矿化度 为 1 6 1 5 4 4 m g L，平均 密度为 1 1 3 4 g c m 3 ，p H 值变化范围在5 6 之间，平均电阻率为 0 0 2 9 Q m。 2 2 泡排剂的研制 泡排剂的研制原则 ： 泡沫携液量大，即液体 返出程度高。 起泡能力强，或鼓泡高度大，一般 收稿日期：2 0 1 1 0 6 1 6 修订日期：2 0 1 1 一l 1 1 7 作者简介：邓创国 ( 1 9 8 2 一 ) ，助理T程师，从事采气T艺技术丁作。E - m a i l ：d e n g c g q h p e t mc h i n a 0 0 12 0 C 13 天然气技术与经济 1 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第5 卷 邓创国，等：涩北气田泡沫排水采气工艺试验研究 第6 期 以模拟流态法为准。 泡沫稳定性适中，若稳定性 差 ，则有可能达不到将水带至地面的目的；反之 ， 若稳定性过强，则将会给地面消泡及分离带来困难。 根据涩北气 田储层物性、流体性质及地层水物 性特点，研制了适合涩北气田的C K Q P 一 1 和C K Q P 一 2 型起泡剂，并开展了大量室内试验和现场试验。 2 3 泡排剂的性能实验 1 )罗氏泡沫高度实验 实验情况利用起泡性能实验装置( 图 1 ) 测定罗氏 泡沫高度( 包括起始泡沫高度及 3 m i n 后的泡沫高 度) 。起始泡高反映泡排剂的静态起泡能力 ，3 m i n 后罗氏管内的泡沫高度反映泡沫的稳定性。 试验情况见表 1 。试验表明： C K Q P 一 1 在涩北 1 号气田的起泡能力和泡沫稳定性较好； C K Q P 一 2 在涩北二号气田、台南气田的起泡能力和泡沫稳定 性较好 。 水 图 1 起泡性能实验装置图 2 )动态带水实验 利用动态泡沫测定仪( 图2 ) 可以评价一定时间内 表 1 涩北 3 大气田罗氏泡高选择泡排剂实验表 图2 动态泡沫测定仪图 2O N a t u r a l G a s T e c h n o l o g y a n d E c o n o m y 泡沫携带出的液体的体积，泡沫携液量越大，泡沫 的性 能也就越好 ，则泡排剂的携带水能力越强 ，助 排能力就越好。 由实验可 以得 出( 表 2 ) ，C K Q P 一 1 、C K Q P 2 在 7 0 条件下，在涩北1 号气田、涩北2 号气田中的动 态带水能力均较强。对于台南气田，C K Q P 一 2 在3 。 浓度下有很强的携液能力。 3 )表面张力实验 按 S H T 1 1 5 6 1 9 9 9 表面活性剂表面张力测 定 方法的要求，针对涩北3 大气 田的不同地层水 样，对 C K Q P 一 1 及C K Q P - 2 型起泡剂进行了表面张力 测定。实验表明( 表3 ) ，该系类起泡剂在涩北 1 号 、 涩北2 号及台南气田地层水样中表面张力较低，其起 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第 3 O 期 天然气技术与经济 勘探与开发 2 0 1 1 正 表2 涩北3 大气田动态带水选择泡排剂实验表 表3 不同浓度下平均表面张力测定表 C K Q P - 1 C K Q P - 2 2 6 3 3 4 2 2 6 7 3 4 4 2 6 5 3 4 3 2 6 5 3 4 1 2 7 O 3 4 3 泡能力较强 ，能够满足涩北气田泡沫排水采气的需 求 。 4 )配伍性实验 将涩北3 大气 田的地层水样加热至7 O 后 ，分 别加人浓度为 3 一5 的C K Q P 一 1 和 C K Q P 一 2 型起 泡剂 ，搅拌均匀后置于8 5 C 恒温水浴中4 8 h ，观察 是否有沉淀现象 。通过实验 ，C K Q P 一 1 、C K Q P 一 2 型 起泡剂与涩北 3 大气 田的地层水样均无沉淀产生 ，表 明这两种起泡剂均与涩北气田地层水的配伍性良好。 5 )消泡剂用量实验 试验表明 ，针对涩北 3 大气 田的地层水样起泡剂 与消泡剂的用量 比例为 1 ： 1 。 以上实验表明，3 o 的C K Q P 一 1 型起泡剂较适合 在涩北 l 号气田、涩北2 号气田应用，且具有泡沫稳 定 、反应时间快 ，带水能力强的特点，长期使用不 会 产生沉淀造成井下堵塞 。而 3 的C K Q P 一 2型起 泡剂则更适合在台南气田应用。 3 泡排剂加注 3 1 井简积液量的确定 1 )通过油套压差估算井筒积液量。公式如下： 井 筒 积 液 = ( P套一P油 ) 1 0 0 p x 3 1 4 x ( 油 管 2 ) 2 l +( 气 层 中 深一Hw) x 3 1 4 x ( 套 管2 ) 式中， 井 筒 积 液 为井筒积液量 ，L ；P套 为井 口套压 ， M P a ；P油 为井 口油压 ，M P a ；p 地 层 水 为地层水密度 ， g e m ；( 2 j 油 管 为完井油管内径，m m；(2 j 套 管 为完井气 层套管的内径，ra m；H 气 层 中 深 为气层中深，m；H油 管 下 深 为气井完井管柱下深，m 。 2 )通过压力梯度测试确定井筒积液高度及积液 量。 3 2 起泡剂加注量的确定 根 据 C K Q P 一 1 、C K Q P 一 2型泡 排 剂 室 内评价 结 果，泡排剂在注时均要求用淡水进行稀释，稀释比 例一般为 1： 51： 1 0 。泡排剂加注量 =井筒积液量 ( 3o 5 o ) 1 0 0 0 ，淡水的加注量 =泡排剂加注 量 ( 51 0 ) 。 3 3 泡排剂的加注方式 1 )起泡剂加注。利用移动式泡排车或柱塞泵周 期性 的在井 口采气树处 ，通过套 管阀门向油套环空 注入一定量的起泡剂 。 2 )消泡剂加注。利用柱塞泵在井 口、进站紧急 切断 阀、节流后 以及分离器人 口处进行消泡剂的加 注 ，以验证消泡剂合理 的加注位置 ，为后期气 田规 模泡沫排水采气提供配套地面工艺流程改造依据。 4 现场试验及效果分析 涩北气 田为第四系疏松砂岩生物气藏，具有含 气井段长、气水层间互 、极易出水出砂等特点。随 天然气技术与经济 21 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 卷 邓创国，等：涩北气田泡沫排水采气工艺试验研究 第6 期 着气田开发规模的不断扩大，气井的出水问题 日趋 严重，水淹停产井和井筒积液产量下降井开始大量 出现，严重影响了气井的正常产能。为了提高气井 的携液能力，恢复水淹停产井和井筒积液产量下降 井的单井产量，自2 0 1 0 年起涩北气田共进行了1 1 口 井的泡沫排水采气先导性试验( 见表4 ) ，产气量由试 验前的2 5 x l 0 4 m d 提高到试验后的 1 1 4 x 1 0 m d ，产水量由试验前的1 7 2 x m d 提高到试验后的 表4 涩北气田泡沫排水采气试验情况统计表 1 1 7 7 x m d ，试验达到 了恢复气井产量 ，提高气井 携液能力 的目的 ，取得 了初步的效果。 针对水淹停产井 ，采用先复产后助排的方式 ， 即先通过井 口放喷，使气井达到进站生产的要求 ， 然后再 对该井实施泡排措施 ，以达到延长气井正常 生产期 ，恢复停产井产能的 目的；针对井筒积液 井 ，则 是通过周期性 的泡排措施 ，达到排 出井筒积 液，恢复并提高单井产量的目的。此试验主要针对 油套压差大于1 M P a 、产气量下降明显的气井。 5 结论与建议 1 ) 利用移动式泡排车在井 口进行起泡剂的周期 性加注流程简单，连接方便 ，而且加注过程中不用 关井且排量可控，能够满足现阶段涩北气田进行泡 排的施工要求 。 2 )C K Q P 一 1 、C K Q P 一 2 型起泡剂与涩北气田地层 水的配伍性强 ，气泡效果好 ，稳定性适中，能够满 足现场实施的要求 。 3 )试验表明，在紧急切断阀处进行加注，由于 22 N a t u r a l G a s T e c h n o l o g y a n d E c o n o m y 地层 出砂 ，消泡剂易于气 流中的细分砂胶结 ，造成 节流气嘴的堵塞 ，不利于气井 的正常生产 。而分离 器人 口处消泡则距离太近 ，达不到消泡 的要求 。不 适应涩北气田场站无人值守的要求，消泡的合理位 置宜为节流后 。 4 )由于涩北气田井筒积液井的数量较多，仅靠 1 台柱塞泵完成所有井筒积液井的站内消泡任务不现 实 ，因此，建议尽快完善泡沫排水采气地面配套工 艺流程，优化泡排药剂的加注参数，确保泡沫排水 采气的顺利实施，为气田的稳产发挥积极作用。 5 )由于涩北气田冬季天气寒冷，泡排剂易发生 冻结现象，造成冬季施工无法进行，建议加大低温 泡排剂的研制力度。 参考文献 1 杨川东 采气工程 M 北京：石油工业出版社 ，2 0 0 0 2 李士伦 天然气工程 M 北京：石油工业出版社，2 0 0 0 3 张书平 低压低产气井排水采气工艺技术 J 天然气工 业 ，2 0 0 5 ，2 5 ( 4 ) ： 1 3 8 1 4 1 ( 编辑：王富平) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m