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.