泡排剂的阻垢防垢性研究_李农

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1、? ? 作者简介: 李农, 1974 年生, 1995年西南石油学院油田化学专业毕业, 2001 年获西南石油学院油田化学专业硕士学位; 长 期从事泡沫排水采气研究。地址: ( 610051) 四川省成都市府青路一段 1号。电话: (028)86015553。E -mail: linongtt sina. com 泡排剂的阻垢防垢性研究 李 农1? 刘承华2? 艾天敬2? 杨学刚2? 鄢友军1? 缪海燕1? 张 健2? 王鸿宇3 (1. 中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院? 2. 中国石油西南油气田分公司重庆气矿 3. 中国石油西南油气田分公司重庆天然气净化总厂) ? ? 李农等. 泡排剂

2、的阻垢防垢性研究. 天然气工业, 2005; 25(增刊 A) : 89 91 ? ? 摘? 要? 在四川有水气田中后期的开发过程中, 泡排技术已经成为一种经济高效的助采手段, 并越来越多的 发挥着作用。但在现场泡排作业的同时也出现了许多不利于正常生产的问题, 从而导致气井产量下降甚至停产。 因此, 多功能特别是具有阻、 防垢性能泡排剂的研究就显得特别重要, 并将使泡排技术进一步完善。文章通过对云 和 2井近一段时间的生产进行跟踪分析, 结合生产资料及地质资料, 对云和 2 井生产情况进行验证, 确定了该井的 堵塞物为碳酸钙。用静态阻垢法对在云和寨气田中使用的 SPI- C11( D)型泡沫排

3、水剂的阻垢能力进行了研究, 其 实验结果表明, SPI- C11( D)型泡沫排水剂具有优良的阻、 防垢性能, 是一种不仅具有优良的助采性能而且具有较 好的缓蚀能力的环保型泡排剂, 建议在云和 2井长期使用 SPI- C11(D) 型泡沫排水剂。 ? ? 主题词? 气藏? 排水采气? 防垢? 泡沫排液? 四川盆地? 东 ? ? 目前在四川气田中后期的开发过程中, 泡排技 术已经成为一种经济高效的助采手段越来越多的发 挥着作用。SPI- C11( D) 型泡沫排水剂就是适用于 石炭系气藏深井高温高矿化度气水同产井的一种助 采性能优良的泡沫排水剂。但在使用泡沫排水剂的 同时, 也出现了许多不利于正

4、常生产的问题, 例如泡 排剂与井底流体不配伍而造成的结垢堵塞现象就日 益严重和普遍起来, 在重庆气矿的张 28 井、 张 25 井, 蜀南气矿的自 2 井等都出现了这种现象。基于 这种情况, 对泡排剂在高温高压条件下的稳定性以 及泡排剂与其他井下流体在高温高压条件下的配伍 性的研究就愈发重要。如果泡排剂同时具有排水采 气和阻垢防垢性能, 泡沫排水剂在注入气水同产井 后, 井底流体与泡排剂接触, 在井底条件下能螯和地 层水中可能出现结垢的离子, 这样就能减少出现井 筒结垢的可能性或降低井底结垢的程度, 大大地降 低生产成本, 使泡沫排水采气工艺真正地发挥作用。 一、 助采性能 ? ? 作为重庆气

5、矿现阶段的主产气田的川东石炭系 气田, 由于已开始见水, 且严重影响了天然气生产。 长期的实践证明, 泡沫排水是采气工艺中一种效果 较好、 操作简单又较为廉价的稳产、 增产措施。但川 东石炭系气田具有井深、 高温( 120 ? 左右) 、 高矿化 度地层水( 10? 10 4mg/ L 以上) 的地层条件特点。在 这种地层条件下, 普通的泡排剂的起泡性和热稳定 性会受到很大程度的减弱, 从而不能有效地将井底 和井筒中的积液携带出井口, 也不能达到排水采气 的效果。SPI- C11( D) 型泡排剂适用于深井高温高 矿化度。通过室内评价实验和云和寨气田现场试验 结果表明, 这种泡排剂具有优良的起

6、泡性、 地层配伍 性和助采性能以及良好的缓蚀能力, 适用于云和寨 气田高温高矿度化度气水同产井的泡排作业。 ? 1. 性能评价 ? SPI- C11( D) 型泡排剂的性能评价结果见表 1。 ? SPI- C11( D) 型泡排剂在罗氏泡高实验中, 起 始泡高为 200 mm 以上, 表现出了优良的起泡性。 泡排剂在云和寨气田高矿化度地层水中经高温处理 后仍然有较高的起泡能力, 说明其热稳定性较好。 腐蚀速率实验数据也表明, 其具有很好的缓蚀能力。 在携液量实验中, SPI- C11( D) 型泡排剂也有较好 的携水效果。 ?89? 第 25 卷 ? 增刊 A ? ? ? ? ? ? ? ?

7、? ? ? ? ? 天 ? 然 ? 气 ? 工 ? 业 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?开发及开采 表 1? SPI- C11(D) 性能评价结果表 评价项目评价指标 外观无色透明凝胶 pH 值6. 72 密度(g/cm3)0. 86 粘度(mPa? s)1. 28 腐蚀速率 (mm/ a) 云和 2 井地层水0. 38 云和 2井地层水+ SPI -C11( D)0. 052 表面张力( mN/ m)( 云和 11 井地层水中)25. 2 罗氏 泡高 高温 处理前 起始时( mm)293 3 min 后( mm)40 高温 处理后 起始时( mm)265 3 min 后

8、( mm)30 携液量(mL/10min)970 起泡倍数18. 6 25% 析液时间( min)1. 5 50% 析液时间( min)5. 5 ? 2. 现场试验 ? 通过现场调研, 我们选择了云和 2 井作为试验 井, 进行了泡排现场试验。 ? 表 2的试验结果表明: 加入 SPI- C11( D) 型泡 排剂后, 降低了油、 套压差, 减少了井筒积液, 气井的 井口压力得到提高。气井带水生产能力有一定增 强。加注 SPI- C11( D) 型泡排剂后, 对气井激励很 大, 改善了气井自身的带水能力, 生产的稳定性也得 到了提高。 ? 目前, 在云和寨气田, 作为日常的稳产、 增产技 术手

9、段, 该泡排剂已经被基层生产单位所采用, 反映 良好。随着各个气田开发进入中后期, 气水同产井 日益增多, 深井高温高矿度泡沫排水剂及其泡排采 气技术将具会进行更广泛推广应用。 表 2? 云 2井试验前后对比 井号时? ? 间pC(MPa)pt( MPa)?p(M Pa)Qg( ? 104m3/d)Qw(m3/d) 云和 2 井 施工前 施工时 2001. 7. 1 2001. 7. 13 2001. 7. 14 2001. 7. 28 13. 36 12. 41 9. 95 10. 11 3. 41 2. 3 5. 94 6. 09 5. 74 6. 88 二、 结垢预测分析 ? ? 利用

10、ScaleChem 3. 0 结垢预测软件, 对云和 2 井使用泡排剂前的地层水在井筒条件下的结垢情况 进行预测, 结果见图 1, 水分析数据见表 3。 图 1? 云和 2井地层水结垢趋势图 ? ? 从图 1 可以看出, 当井底压力达到 8 MPa 时, CaCO3就会出现结垢, 而且随着压力的增大, CaCO3 的结垢量是不断增大的。证明云和 2 井地层水在上 述条件下存在结垢的可能性。 三、 静态阻垢法 ? ? 静态阻垢法的原理为分别对加有阻垢剂和未加 表 3? 云和 2 井水分析数据 分? ? 析? ? 结? ? 果 组分( mg/ L)组分( mg/ L) Na+ 73032HCO3-

11、239 K+1162CO32-0 Ca2+ 4150H2S112 Mg2+485I-55 Sr2+645Br-233 Cl-122932B146 SO4 2- 175Li+50 总矿化度202. 82 g/ L pH 值5. 86 密度1. 135 g/cm3 成 因 系 数 Na+/ Cl-0. 92 (SO42-/ Cl-) ? 1000. 11 ( Cl- Na+) /M g2+7. 29 水型CaCl2 阻垢剂的水样进行加热, 促使 CaCO3析出, 然后再 测定水中保留的 Ca2+含量的变化, 若水中保留的 Ca 2+ 含量愈高, 则生成钙垢就愈少, 阻垢效果愈好。 ?实验 所配 模

12、拟水, 其中含 有定 量的 Ca 2+ 、 H CO3-, 其离解平衡关系如下式, 实验水加热后, 促 使 HCO3-离解生成 CO32-。在 Ca2+和 CO32-生成 CaCO3的同时, 按照晶体生长理论, 碳酸盐必需达到 一定的饱和度才能析出沉淀, 阻垢剂的加入, 阻垢剂 的阴离子与水中钙镁这些金属阳离子形成水溶性螯 ?90? 开发及开采? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 天 ? 然 ? 气 ? 工 ? 业 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2005 年 5 月 合物, 从而将更多钙镁离子稳定在水中, 没有形成垢 析出。滴定滤液时, 加有阻垢剂的水样

13、 EDTA 消耗 量和空白值相差越大, 阻垢效果就越好, 认为该泡排 剂具有阻垢效果。 HCO3-?H + + CO32- Ca2+ CO32-?CaCO3 ? ? 1. 实验步骤 ? ? 按云和 2井水分析资料配制水样 400 mL, 平均 分成 a、 b、 c、 d 四份。分别往 a、 b 中加入 0. 75 g 的 SPI- C11( D) 型泡沫排水剂, 将四个水样分别稀释 至 250 mL, 并调节 pH 为 5. 6。静置 10 h 后, 将 c、 d 两水样过滤, 并将 a、 b 放入 75 ? 水浴中恒温加热 10 h, 取出冷却, 过滤。 ? ? 分别取滤液 25 mL, 并

14、分别用 EDT A 溶液滴定 溶液中的 Ca2+。根据空白水样与加有阻垢剂水样的 EDTA 消耗量来评价阻垢效果。实验数据见表 4。 表 4? 阻垢性能评价实验数据表 项? 目水样 a水样 b水样 c水样 d 空白值(mL)2. 802. 802. 802. 80 SPI- C11(D) 滴定值(mL)3. 913. 893. 863. 87 腐植酸钠滴定值(mL)5. 365. 715. 916. 09 滴定总钙时所消耗 EDTA 标准溶液的体积(mL) 8. 69 ? ? 由表 4 可得, 加有 SPI- C11( D) 型泡沫排水剂 的水样所消耗的 EDT A 量比空白水样所消耗的ED-

15、 T A 量大, 说明加有 SPI- C11( D) 型泡沫排水剂的 水样中剩余钙离子的含量多于空白水样中剩余钙离 子的含量, 也说明 SPI- C11( D) 型泡沫排水剂具有 一定的阻垢性能。 ? ? 2. 阻垢率的计算 ? ? 阻垢剂的阻垢效果可用阻垢率表示: 阻垢率( %) = V2- V0 V1- V0 ? 100%( 1) 式中: V2为溶液加有阻垢剂时, 滴定所消耗的 ED- T A 标准溶液的体积, mL; V0为溶液不加阻垢剂时, 滴定所消耗的 EDT A 标准溶液的体积, mL; V1为滴 定总钙时所消耗的 EDTA 标准溶液的体积, 即水溶 液不加阻垢剂, 也不加热保温时

16、, 滴定所消耗的 ED- T A 标准溶液的体积, mL。 ? ? 经计算, SPI- C11( D) 型泡沫排水剂与腐植酸 钠的阻垢率见表 5。从表中可得, SPI- C11( D) 型泡 沫排水剂虽然具有一定的阻垢性能, 但比专用的钙 离子阻垢剂相比较, 阻垢性能较弱。 表 5? 阻垢性能对比 阻垢试剂 阻? 垢? 率? (% ) 水样 a水样 b水样 c水样 d 平均值 SPI- C11( D)18. 2318. 5117. 7917. 8818. 10 腐植酸钠50. 0049. 6053. 2055. 8052. 15 四、 结 ? 论 ? ( 1) 通过室内实验和现场试验, 证明 SPI- C11D 型泡排剂是一种不仅具有优良的助采性能而且具有 较好的缓蚀能力的环保型泡沫排水剂。在原有生产 制度下, 助采效果良好, 起到了减少油套压差、 改善 携水能力、 增加天然气产量的效果。 ? ( 2) 云和 2 井在以前生产过程中, 井底有黑色沥 青状异物, 易造成井口针形阀和地面管线堵塞, 通过 加注 SPI- C11D 型泡排剂进行洗井作业