苏里格气田常用泡排剂性能的影响因素及评价研究.docx

1、苏里格气田常用泡排剂性能的影响因素及评价研究摘 要针对苏里格油气田由于深度开发，井内积液严重，致使采气成本增加，采收率不高的实际情况，本文采用气流法考察了普通泡排剂、纳米泡排剂、固体泡排剂，SDS、AOS和AEO-5六种不同泡排剂的起泡性能，对它们的稳定性、携液能力及表面张力进行了测试，得到结果：纳米泡排剂AOS普通泡排剂SDSAEO-5固体泡排剂。此外本文还测试了地层矿化度和凝析油对泡排剂泡沫性能的影响，抗盐性能优劣顺序为：纳米泡排剂AOS固体泡排剂SDSAEO-5普通泡排剂；抗油性能优劣顺序为：AOS纳米泡排剂SDS固体泡排剂普通泡排剂AEO-5，同时根据现场工艺研究发现两种不同的加油方式

2、对泡沫性能没有明显影响。最终确定筛选出最适宜苏里格气田使用的泡排剂为纳米泡排剂，并探究了矿化度和凝析油对不同泡排剂的影响，为气田的实际应用提供了一定的理论指导。关键词：泡沫；稳定性；表面张力；矿化度；凝析油 Influencing Factors and Evaluation of Performance of Common Foaming Agents in Sulige Gas FieldAbstractIn view of the deep development of the Sulige oil and gas field, serious cumulated fluid in th

3、e well, resulting in increased gas production costs and low recovery efficiency. In this paper, the foaming properties of general foaming agent, nano foaming agent, solid foaming agent, SDS, AOS, and AEO-5 were studied by gas flow method, including their stability, liquid carrying capacity, and surf

4、ace tension, the results were obtained: nano foaming agentAOSgeneral foaming agentSDSAEO-5solid foaming agent. In addition, the effects of salinity and condensate oil on the foam performance were also tested. The order of the salt resistance performance was as follows: nano foaming agentAOSsolid foa

5、ming agentSDSAEO-5general foaming agent, the order of the oil resistance performance was as follows: AOSnano foaming agentSDSsolid foaming agentgeneral foaming agentAEO-5. At the same time, according to the study, it was found that two methods of adding condensate oil had no significant effect on th

6、e foam performance. It was determined that the most suitable foam agent for the Sulige gas field was the nano foaming agent, and the influence of salinity and condensate oil on different foaming agents was explored, which provided a theoretical guidance for the practical application of the gas field

7、. .Keywords：Foam；stability；surface tension；salinity；condensate oil目 录第1章 绪论11.1 研究背景11.2 泡沫及其性质简介21.2.1 泡沫的形成21.2.2 泡沫的衰变31.2.3 泡排剂的稳定性41.2.3 泡排剂的起泡性能51.3泡沫性能的影响因素51.3.1 温度51.3.2 压力51.3.3 无机盐61.3.4 凝析油61.4本章小结7第2章 研究方法82.1实验仪器和药品82.1.1 用到的实验仪器82.1.2 用到的化学试剂82.2 泡沫性能测试82.2.1 稳定性测试82.2.2 携液能力测试92.2.3

8、表面张力测试92.2.4 微观结构测试10第3章 泡排剂基本性能测试113.1 泡沫稳定性测试113.2 泡沫携液能力测试123.3 泡沫表面张力测试123.4 泡沫表观形貌测试133.5本章小结16第4章 无机盐对泡沫性能的影响174.1 泡沫稳定性174.2 表面张力184.3 本章小结19第5章 凝析油对泡沫性能的影响215.1 加油方式215.2泡沫稳定性215.2.1 先加油后起泡215.2.2 先起泡后加油225.3加油方式对比分析235.4本章小结24第6章 结论25致 谢27参考文献28第1章 绪论第1章 绪论1.1 研究背景随着油气田的深度开发，很多气井都有井内压力下降，井筒

9、内积液严重的情况，积液的产生是由于井内产水而且气体流速低于临界流速，苏里格大多数井从投产一年内就开始就有积液了，且苏里格气田现阶段采气出现很多困难，地质复杂即构造岩性复合控制、气水关系复杂、平面变化大、纵向稳产难度大即低压低产开采阶段、低产井逐年增多、管理难度逐年增大、对工艺要求砂层多、更高；苏43新区地质条件复杂即区块主要产层盒8段大面积含水，气水关系极为复杂、富集规律需深化研究；山西组含气性相对较好，但非均质极强，储层薄，目前常规地震资料难以预测。针对出现的这些问题，苏里格气田尝试过很多采气工艺，最终泡沫排水采气技术以其投资小、收效快的优点成为了该气田上最为常用的排水采气技术1，几乎所有的

10、产水气井都需要经历泡沫排水这一阶段，在此过程中泡排剂的选择很大程度决定了气田采收率的高低，而油气田采气采油的过程中会有很多因素影响着泡排剂的性能，尤其是温度、矿化度和凝析油，所以如今很多泡排剂的研发都集中在泡排剂的抗温、抗盐及抗油性能上，实际上苏里格气田气层段温度可达到100-115，地下水的矿化度为1mg/L-3104mg/L，气田中也常有凝析油存在，常用泡排剂的泡沫性能在苏里格气田的环境中受到极大影响与限制，因此苏里格气田需要找出一种性能优良经济性好的泡排剂来改变现状，降低成本，实现增产。泡沫排水采气工艺就是向有积液的产气井里定时定量投入起泡剂或者泡排棒，通过井内天然气的流动搅动起泡，泡沫

11、随着气流将气井中产生的积液带出气井，这个工艺适合范围广且成本较低，不过成功的关键也在于泡排剂的性能及其井底能否起泡，所有的泡排剂也是需要充分搅拌才可以起泡。随着苏里格气田产量和压力的递减，井底流速会变得越来越低，泡排的效果会越来越差，而泡排剂的性能与两部分因素有关，其一是泡排剂的本身性能差异，其二便是气田的大环境的影响。泡排剂的性能优劣很大程度影响着泡沫采气工艺的成功与否，那么就要求泡排剂在一定的温度范围、矿化度浓度和凝析油含量下有尽可能高的稳定性、起泡性能和携液力。好的泡排剂应该具有以下特点即产出泡沫的携液量足够大；起泡剂的起泡性能好，泡沫易于产生；最后泡沫的稳定性最重要，若泡沫稳定性差，则

12、泡沫在气井中上升、流动时就可能已经破裂，不能将积液带出气井，但是若稳定性太强，泡沫到达井外依旧难以破裂会增加泡沫消泡、分离等的难度，反倒增加了成本，所以泡排剂的泡沫稳定性应该适中。目前市场上泡排剂种类繁多，性能差异较大，而且针对不同产气产油井需要选用合适的泡排剂才能更好地实现利益最大化成本最低化。所以本文选择了六种苏里格气田常用泡排剂即进行评价与筛选，即：普通泡排剂（A）、纳米泡排剂（B）、固体泡排剂（C）、SDS（D）、AOS（E）和AEO-5（F），从而为气田的实际应用提供一定的理论指导。1.2 泡沫及其性质简介 1.2.1 泡沫的形成泡沫主要是气体在液体中的粗分散体系，一般气体的体积分数

13、大于90%。泡沫在我们的生活中随处可见，小到平日的洗手洗衣服，大到工业领域的采油、电磁干扰屏蔽等。因为气体与液体之间有很大的密度差,所以一般情况下水中产生的气泡密度小都会很快上升到液面然后具有液膜的气泡，这就形成了我们常见的泡沫。但是我们都知道平时在纯净水中很难形成大量泡沫,比如沸腾的水中升起的气泡也会立即破裂消失。众所周知，纯液体生成的泡沫稳定性不好很快就会破裂消失，要想使泡沫在液体中不但容易生成而且能够有较好的稳定性，就必须存在两种成分一是起泡液体另外就是起泡剂，通常称为起泡剂，多为表面活性剂，加进去的表面活性剂分子会吸附在气泡的液膜上从而形成表面活性剂膜来增加气泡的稳定性，同时使得泡沫液

14、膜的排液速度降低泡沫液膜变薄减慢寿命增加。从能量的角度来看，泡沫属于热力学不稳定体系，有泡沫时的液体的表面积远大于液体本身的表面积，所以表面张力增大，熵增加，体系能量增加，泡沫破裂时熵减小，能量降低，所有的变化都是趋于熵减小的方向发生的，所以泡沫很容易破裂，那么让泡沫稳定一些就需要降低它可以存在情况下的能量，就需要加入表面活性剂，表面活性剂分子具有亲水基团和疏水基团，溶入溶液后分子可以吸附在液膜表面形成一层表面活性剂膜，疏水基指向空气，增加了液膜强度降低了溶液表面张力，在水中的气泡单层吸附表面活性剂分子，当起泡上升到气液界面时或者在空气中时会吸附两层表面活性剂分子，使得起泡表面能降低稳定存在。

15、表面活性剂分子水中吸附状态如图（1-1）所示：图1-1 起泡剂在泡沫上的吸附1.2.2 泡沫的衰变泡沫的表面能很大所以它总是倾向于破裂，泡沫生成之后就开始演变2。泡膜的排液、泡沫之间的聚结以及泡沫膜的破裂是泡沫演变的主要过程 3-6，泡沫衰变的机理主要有两个，其一是泡沫膜不断进行排液，其二是气泡中的气体透过泡沫液膜扩散出去，而这两种衰变机理都和泡沫液膜所具有的性质及液膜与泡沫形成的Plateau 边界之间的相互作用有很大的关系。溶液中生成泡沫后泡沫间不断相互聚集，不可避免泡沫之间会发生相互挤压，泡沫间的挤压主要是因为泡沫大小不同曲面压力不同造成的，而且由于液体重力的影响加速了泡沫的衰变与破裂。图1-2就是所谓的 Plateau 边界，根据 Laplase 方程即公式（1-1），不难导出： PB-PA=/R （1-1）PA为图中A处的液体压力PB为图中B处的液体压力R为气泡半径为表面张力图1-2 Plateau 边界根据Laplace 公式可以得知：泡沫液膜Plateau交界处与平面膜之间的压力差与表面张力成正比变化，与气泡半径