泡沫排水采气在含硫气井的探索与应用

泡沫排水采气在含硫气井的探索与应用

陈永浩

中原油田分公司石油工程技术研究院河南濮阳457001

摘要：为探索泡沫排水采气技术在普光含硫气井的效果，优选XHG-10E耐温抗硫泡排剂进行了室内评价分析、加注工艺配套和现场试验。室内评价结果表明：该泡排剂与普光气田地层水具有较好的配伍性，耐温、抗盐、耐酸碱、耐硫化氢及携液性能较好；配套加注工艺进行现场试验，取得了较好的排液效果，表明普光高含硫气井泡沫排液适用于固体泡排剂加注泡排。

关键词：高含硫气井；耐硫化氢；携液；固体泡排剂

普光气田是国内已投产规模最大的海相整装高含硫气田，具有高含硫化氢、永久式管柱完井、井深、发育边底水等特点[1,2]。随着气田的开发，边底水推进导致部分气井产水，且产水气井数量逐年增加。统计截至目前，产水气井14口，产气量17-72×104m3/d、产水量17.3-71.8m3/d，生产压差增大，影响气井的长期高产稳产。泡沫排水采气工艺充分利用地层自身能量实现举升，具有单位排液量大、适宜较深井况、地面及环境条件要求低、设计简单、维修方便、注入灵活且免修期长、收效快等特点。为考察泡沫排水采气工艺在普光气田高含硫气井的适应性，本文对XHG-10E耐温抗硫泡排剂进行了室内评价分析和加注工艺配套，并在现场进行了两口井的试验。

1实验部分

1.1实验药剂与仪器

XHG-10E耐温抗硫泡排剂，成都华阳兴华化工有限公司；实验用水为普光气井产出水，PH值6.5，矿化度4.82×104mg/L，含Ca2+2456mg/L、Mg2+219mg/L，硫化物937.5mg/L。

主要仪器：罗氏泡沫分析仪，恒温循环水浴，恒温空气浴，PH计，高温高压泡沫携液评价装置，高抗硫高压反应釜。

1.2实验方法

1.2.1配伍性、携液性测试

用普光气井产出水配制不同浓度的泡排剂溶液，目测溶液均一性，用高温高压泡沫携液评价装置测试泡排剂溶液发泡携液量。

1.2.2耐温性测试

将泡排剂溶液在不同温度下老化24小时后，用罗氏泡沫分析仪测试泡排剂溶液发泡高度。

1.2.3耐盐性测试

配制不同矿化度条件下的泡排剂溶液，用罗氏泡沫分析仪测试泡排剂溶液发泡高度。

1.2.4耐酸碱性测试

配制不同酸碱度条件下的泡排剂溶液，用罗氏泡沫分析仪测试泡排剂溶液发泡高度。

1.2.5耐硫化氢性测试

将泡排剂溶液经H2S环境下处理36小时后，用罗氏泡沫分析仪测试泡排剂溶液发泡高度。

2结果与讨论

2.1与地层水配伍性

用普光气井产出水配制不同浓度的泡排剂溶液见图1，目测溶液均一，无絮凝、沉淀，与地层水配伍性好。

图1不同浓度泡排剂溶液

2.1携液性

用普光气井产出水分别配制0.1%、0.3%、0.5%、1%不同浓度的泡排剂溶液，用高温高压泡沫携液评价装置测试泡排剂溶液发泡携液情况见表1。由表1可知，泡排剂发泡携液最优浓度为0.5%。

表1不同浓度泡排剂发泡携液情况

2.2耐温性

将泡排剂溶液在常温、130℃、150℃、170℃、180℃不同温度条件下老化24小时后，用罗氏泡沫分析仪分别测定泡排剂溶液发泡情况见表2。由表2可知，泡排剂具有优良的耐高温老化性能，在150℃条件下老化24小时后，性能变化率低于3%，满足储层温度条件。

表2不同温度老化后泡排剂发泡情况

2.3耐盐性

分别配制5×104mg/L、10×104mg/L、15×104mg/L、20×104mg/L、25×104mg/L不同矿化度条件下的泡排剂溶液，用罗氏泡沫分析仪分别测定泡排剂溶液发泡情况见表3。由表3可知，泡排剂具有优良的耐矿化度性能，在最高25×104mg/L矿化度条件下性能变化率低于8%，充分满足地层水矿化度条件。

表3不同矿化度泡排剂发泡情况

2.4耐酸碱性

分别配制PH值2、4、6、9、11不同酸碱度条件下的泡排剂溶液，用罗氏泡沫分析仪分别测定泡排剂溶液发泡情况见表4。由表4可知，泡排剂在2-11的宽pH值范围内发泡性能变化率低于5%，耐酸碱性能好。

表4不同酸碱度条件下泡排剂发泡情况

表5不同硫化氢分压处理条件下泡排剂发泡情况

2.5耐硫化氢性

将泡排剂溶液在20MPa总压，2MPa、3MPa、4MPa、5MPaH2S分压环境下处理36小时后，用罗氏泡沫分析仪分别测定泡排剂溶液发泡情况见表5。由表5可知，泡排剂在2-5MPa的H2S分压范围内发泡性能变化率均低于5%，耐硫化氢性能好。

3现场试验

3.1工艺配套

3.1.1加注方式优选

普光气田受高含硫化氢、永久式管柱完井（见图2）等特点限制，泡排剂只能由油管进行加注。加注液体泡排剂，泡排剂与井筒积液接触不彻底，有效时间短，排液效果有限；通过连续油管加注液体泡排剂，因连续油管腐蚀问题，无法长期连续排液。优选由油管加注固体泡排剂进行泡排加注。

图2完井管柱示意图

图3棒状和球状固体泡排剂

图4覆膜棒状固体泡排剂

3.1.2固体泡排剂规格设计

普光气田采气井口大部分为双翼双阀、主翼通径77.8mm，生产油管外径88.9mm，管柱最小内径为69mm。设计泡排剂密度1.25g/cm3,球状泡排剂直径50mm，棒状泡排剂直径50mm，长度600mm，见图3。考虑固体泡排剂接触到水分后易发粘，增加高温有机溶解膜见图4，解决加注、下落过程中黏卡，同时提高缓释性能、延长泡排有效期。

3.1.3固体泡排剂加注工艺

高含硫气井固体泡排剂加注需要解决两个问题：①施工时的井控及硫化氢防护问题。加注过程中气井带压，且反复操作过程中需要能够快速试压；②一次性投送量要合适，如果一次性投送量太少会增加投送次数，增加施工周期，造成施工复杂[3]。为此，通过优化组配钢丝/电缆作业井口防喷装置，实现固体泡排剂快速、大量加注，单次加注可达10Kg。装置由井口适配器+快速试压短节+防喷管（长度可调）+密封堵头组成，抗压70MPa、材料级别EE级，加注流程见图5。

图5固体泡排剂加注流程示意图

投放方式：先整体试压、泄压放空、加入泡排剂、快速试压短节试压、开采气树测试阀门、固体泡排剂落井，反复多次加注。

3.2现场试验情况

在普光高含硫气井实施了2口井泡沫排液试验，取得了一定效果，试验效果统计情况见表6。

表6普光气田泡沫排液现场应用情况

措施后，泡排排液效果明显，但有效期较短。P305-2井泡排后油压增加1.1MPa、产气量增加2×104m3/d、产液量增加2.5m3/d，有效期4天；P103-1井泡排后油压增加1.2MPa、产气量增加3×104m3/d、产液量增加20m3/d，有效期5天。

4结论与认识

（1）XHG-10E泡排剂与普光气田地层水具有较好的配伍性，耐温、抗盐、耐酸碱、耐硫化氢及携液性能较好；

（2）普光气田适用于固体泡排剂加注泡排，排液效果较好，但排液有效期相对较短，需研发缓释型泡排剂；

（3）泡沫排液技术是一种助排措施，需配套考虑地质条件、加注工艺等以提高排液效果。

参考文献

[1]孔凡群,张庆生,魏鲲鹏.普光高酸性气田完井管柱设计[J].天然气工业,2011,31（9）：76-78.

[2]张庆生,吴晓东,魏风玲.普光高含硫气田采气管柱的优选[J].天然气工业,2009,29(6):91-93.

[3]陈勇光.普光气田高含硫气井固体泡排技术[J].内蒙古石油化工，2017,04(2):94-96.