防冻型泡排剂在靖边气田的试验效果评价

何党联，王 维，刘 洋，吕玉海，陈 虎，张 腾，高旺斌

（1.中国石油长庆油田分公司第一采气厂，宁夏银川 750006；2.中国石油长庆油田分公司西安长庆化工集团有限公司，陕西西安 710021）

随着开发时间的延长，地层压力下降，靖边气田产水井逐年增加，气井连续携液能力变得较为困难。靖边气田从2006-2008 年开始泡沫排水采气先导性试验，已针对不同区块气水质特征及气井产水特点，在300余口弱喷产水气井推广应用了UT 系列泡排药剂，措施增产效果显著。

目前靖边气田泡排剂加注方式有三种，分别依托集气站、加药车及井口自动化泡排装置配备的高压注剂泵，将起泡剂通过井口套压表考克处注入油套环空。其中，集气站依托站内外电能有效对加药箱体进行保温，药剂不易冰冻；井口自动化泡排装置主要依靠风能及太阳能供电，无法满足加药箱体24 h 保温需求，导致装置冬季无法运行；常规加药车冬季作业时加药泵泵头易冻堵，现场实施较为困难。

因此，在气田常用泡排药剂基础上，通过室内实验筛选防冻因子及优化组分比例，并开展现场试验评价应用效果。

1 防冻因子优选

结合泡排剂加注工艺，防冻因子选择主要有如下几个要求：

（1）良好的防冻性能；（2）防腐及防锈性能；（3）对注剂软管无溶胀及侵蚀性能；（4）不结垢；（5）低温粘度不太大；（6）化学性质稳定。同时，为保证一定的经济性，选择了化工行业中常用甲醇、乙醇、乙二醇、甘油等四种醇类作为防冻因子[1-2]。

发泡能力试验方法和试验仪器均按SY/T6465-2000《泡沫排水采用起泡剂评价方法》进行，试验浓度为3.00 ‰。抗冻性能试验在-30 ℃条件进行，通过测试加入防冻剂对起泡剂泡沫稳定性的影响，优选出最适合的防冻剂，试验结果（见表1）。

表1 不同防冻剂的发泡能力测试

从表1 测试结果可以看出：在起泡剂中加入不同抗冻剂后对泡沫的稳定性均有一定程度的影响。甲醇破泡快，对泡沫稳定性影响最大，乙二醇、甘油相对之下对起泡剂泡沫稳定性影响较小。因此选用乙二醇、甘油作为抗冻因子。

2 防冻组分优化

为了进一步优化泡排剂抗冻性能，将乙二醇、甘油两种抗冻剂按不同比例与起泡剂进行复配后测其发泡能力，防冻能力以确定出最佳的配制比例，试验结果（见表2）。

从表2 测试可以看出：起泡剂与两种抗冻剂最佳配制比例为：起泡剂：A：B=4：3：3，泡沫高度为87 mm，5 min 后保持在65 mm，说明该配制比例最佳。

表2 不同比例下防冻剂的发泡能力测试

3 性能评价

通过现场取水样，进行了防冻型起泡剂发泡能力、携液能力及配伍性能测试，确定最佳使用浓度，及观察低温条件下起泡剂流动性能。

3.1 实验水样及药剂

G1 井现场取水样：pH：5.84；密度：1.17 g/cm3；起泡剂：防冻型起泡剂；消泡剂：FG-7；缓蚀剂：水溶型、油溶型各一种。

3.2 发泡能力实验

称取0.40 g 防冻泡排剂于1 000 mL 烧杯中，加入G1 井水样400 mL，得到泡排剂浓度为0.10 %的待测样液，置待测样液于恒温水浴加热至90±1 ℃，备用。

用恒温水浴预热罗氏泡沫仪并恒温在90±1 ℃，用200 mL 移液管移取50 mL 待测样液沿罗氏泡沫仪管壁放下冲洗管壁，待冲洗液流完后关闭罗氏泡沫仪下端阀门，然后移取待测样液50 mL 沿罗氏泡沫仪管壁放下，在底部形成液面，再用移液管移取200 mL 待测样液置于罗氏泡沫仪上端中心位置，对准液面垂直放下，待样液放完后立即记下罗氏泡沫仪内泡沫上升的高度，即为该实验样品的发泡能力。

用以上方法测试：药剂浓度为0.30 %、0.50 %、0.80 %、1.00 %、1.10 %、1.20 %时，在G1 井水样中的发泡能力。

3.3 携液能力测试

用恒温水浴预热恒温携液仪并恒温在90±1 ℃，打开充气泵，充入每分钟8 L 气体，将已预热好的待测样液倒入恒温携液仪中，使溶液起泡，用集液器收集带出的液体，直到无泡沫带出为止，量取带出液体的体积（携液率＝带出液体体积/样液总体积×100 %），即为该实验样品的携液能力。

用以上方法分别测试：药剂浓度为1.00 %、3.00 ‰时，在G1 井水样中的携液能力（见图1）。

图1 防冻泡排剂在水样中不同浓度下发泡、携液能力

通过以上测试可以得出：防冻泡排剂在G1 井水样中具有一定发泡、携液能力。当药剂浓度为1.00 %时，携液率为77.50 %；根据实验测试数据和现场应用数据对比分析结果显示，泡沫排水剂在实验室测试携液率达到75.00 %时，在现场使用能满足生产排液需要。

3.4 防冻性能测试

量取200 mL 防冻泡排剂于烧杯中，将样液放入冰箱中，在-25 ℃条件下静置24 h 后取出观察其状态。

图2 防冻泡排剂恒温前及在-30 ℃静置24 h 后照片

通过以上实验照片可以看出：防冻泡排剂具有较好的防冻性能，在-30 ℃静置24 h 后，不分层、无沉淀、未结冰，仍具有良好的流动性能。

3.5 配伍性测试

（1）实验方法，称取2.00 g 防冻泡排剂于广口瓶中，加G1 井水样稀释至200 mL，再加入2.00 g FG-7，搅拌均匀，观察状态，放入烘箱，在30 ℃条件下恒温4小时后取出观察其状态（因消泡剂在站内分离器前加注，根据数据显示此时温度约为300 ℃左右）。

（2）实验结果，由图3 可以看出，恒温前后药剂易溶解于水样中，混合溶液无沉淀，不分层，有良好的流动性能，表明防冻泡排剂具有较好的配伍性能。

4 现场应用效果评价

图3 恒温30 ℃静置4 h 后照片

G1 井2008 年时定产2×104m3/d 生产，通过定期提产至4×104m3/d 带液气井生产保持稳定。2013 年1 月时，油压降至5.4 MPa 该井已无法连续携液生产，油套压差达2.75 MPa，日均产气量降至1.75×104m3。2013 年7 月底在G1 井开展了自动化泡沫排水采气，油套压差降低至0.4 MPa 左右，日均增产气量0.2×104m3，措施效果明显。进入冬季后，自动化泡排装置停运，加药车井口加注泡排剂受环境温度及雪天影响，无法保证定期加注，12 月底产气量降至1.5×104m3/d，产水量降至0.1 m3/d。

2014 年1 月在该井开展防冻型起泡剂现场试验，投运井口自动化泡排装置。初始加注量40 L/d，后续定为30 L/d，不与水配比，每3 天加注1 次，加注时间14：00-14：30，确保装置动力充足。通过跟踪自动化泡排装置运行及气井生产情况，在环境温度最低达到-22 ℃时（2014 年1 月8 日），装置仍能正常运行，按设计制度完成防冻型起泡剂的定量加注，泵体、管线均无冻堵；气井生产稳定，日均产气2.1×104m3，日均产液0.58 m3。

5 结论

（1）通过室内实验，优选了乙二醇、甘醇两种防冻因子，与在用起泡剂混合研制的防冻型泡排剂性能较好，满足气田环境及弱喷产水气井生产需求。

（2）现场试验结果表明：防冻型起泡剂在-22 ℃具有较好的流动性能，携液效果较好，有效确保了弱喷产水气井的平稳生产，提高了自动化泡排现场适用性。建议进一步优化药剂组分，降低药剂成本。

［1］ 王翠艳，白轩.矿用防冻剂的研制［J］.辽宁化工，1996，（5）：19-21.

［2］ 邓创国，赵玉，等.涩北气田低温泡排剂的研制及应用［J］.天然气技术与经济，2013，7（3）：24-26.