川中须家河组气藏资源丰富, 具有巨大的勘探开发潜力, 目前已成为川渝气田上产的主要接替层系。随着气藏的开采, 地层压力和气产量下降, 部分投产较早的低产气井由于带液能力降低而出现产气量快速下降、套压升高、油压降低、带不出水等生产异常情况, 有的甚至只能间歇生产, 因此迫切需要采取泡排等工艺措施, 以保证气井正常生产[1, 2]。
川中须家河气藏特点:
(1) 井深1800 m~2600 m;
(2) 地层水矿化度高(130 g/L~220 g/L);
(3) 地层水Ba2+的含量高(1200 mg/L~4500 mg/L);
(4) 较多的井产凝析油, 占生产气井的63.5%。
气井现场工艺特点:
(1) 大部分气井采用多井同管线气水混输至集气站集中分离的工艺;
(2) 油水破乳分离在高位油罐内进行;
(3) 除集气站外, 单井不具备动力电。
该气藏由于地层流体较复杂, 现场生产工艺特殊, 实施泡沫排水采气需要考虑到以下问题:
(1) 研制的起泡剂应具有耐高矿化度、抗Ba2+沉淀、抗凝析油的性能。
(2) 由于油溶性破乳剂不能用水稀释, 常温下破乳速度与效果有待进一步提高, 因此需要研制与起泡剂配套、在常温下破乳快且彻底的水溶性破乳剂。
(3) 需要研究起泡剂、消泡剂和破乳剂的加注方式, 为简化现场加注设备, 破乳剂要能与消泡剂水溶液配在一起进行加注[3, 4]。
由于Ba2+与泡沫排水采气常用的硫酸酯盐类阴离子起泡剂接触易生成沉淀, 而阳离子、非离子或能形成稳定类盐的两性离子类起泡剂不会与地层水中的Ba2+等阳离子作用产生沉淀, 因此选取泡沫性能好的阳离子、非离子或能形成稳定类盐的两性离子的表面活性剂进行复配, 优选出在该气藏地层水中不产生沉淀、泡沫性能及抗油性能好的CT5-7CⅢ起泡剂。
8口具有代表性气井的水质数据见表 1。
取200 mL过滤清除悬浮物后的地层水, 加入1.0 g起泡剂(5.0 g/L), 在常温下放置72 h后观察沉淀情况, 进行抗Ba2+沉淀性能评价[4]。当起泡剂分别为空白、CT5-7CⅢ、一种非离子类和一种硫酸酯盐类阴离子起泡剂时, 在Ba2+浓度较高的X3井地层水样中的沉淀情况如图 1所示。
由图 1可见, X3井地层水中加入CT5-7CⅢ起泡剂和一种非离子起泡剂后无沉淀物生成, 而加入一种硫酸酯盐类阴离子起泡剂后生成大量的白色沉淀物。
起泡剂的起泡能力和稳泡性采用GB/T 13173-1991罗斯-米尔(Rossmiles)法测定, 携液能力采用SY/T 5761-1995“排水采气用起泡剂CT5-2”中规定的泡沫携液量测定装置测定。在70℃下, 1.0 g/L CT5-7CⅢ起泡剂在8口井地层水中的泡排性能见表 2。
由表 2可见, CT5-7CⅢ起泡剂在所考察的各井地层水中的起泡能力、稳泡性和携液量方面均非常好, 适用于川中须家河气藏的泡沫排水采气。
CT5-7CⅢ起泡剂抗油性能评价结果见表 3、表 4和表 5。在70℃下评价了产凝析油试验井水样中凝析油含量分别为10%、20%、40%时的泡排性能。
试验表明, 5 g/L~10 g/L的CT5-7CⅢ起泡剂能满足含10%~40%凝析油的地层水气井的泡排。
根据气藏地层水和凝析油的特点, 采用表面活性剂复配的方式研制出与CT5-7CⅢ起泡剂配套的CT1-12A破乳剂。其具有水溶性好、破乳速度快、破乳彻底及油水界面清晰等特点。参照SY/T 5797-1993“水包油乳状液破乳剂使用性能评价方法”标准, 取产凝析油试验井的水样80 mL、油样20 mL, 加入CT5-7CⅢ起泡剂5.0 g/L、CT5-10消泡剂5.0 g/L, 在12 000 r/min下高速搅拌1 min造乳, 将乳液转入具塞量筒并加入5.0 g/L CT1-12A破乳剂, 振荡混合后在室温下静置观察破乳情况(表 6)。
由表 6可见, 当CT1-12A破乳剂与起泡剂等量使用时, 可在15 min左右完全破乳, 且油水透明, 破乳完全(见图 2)。不加破乳剂放置24 h后的破乳情况如图 3所示。
将CT1-12A破乳剂和CT5-10消泡剂按比例配成150 mL溶液, 在室温下静置3天, 观察外观并评价其消泡及破乳性能, 结果如图 4、表 7和表 8。消泡性的评价方法:量取200 mL水样, 加入起泡剂及消泡剂, 在12 000 r/min下搅拌1 min后立即倒入500 mL量筒, 记录初始及5 min时的体积并计算相应的体积增加率。
由图 4可见, 消泡剂与破乳剂混溶静置3天后, 溶液为均一液体, 无分层及沉淀产生。由表 7和表 8可见, 混合后对消泡及破乳性能无不良影响。因此CT1-12A破乳剂和CT5-10消泡剂可配在一起同时加注, 现场使用时可减少一台药剂加注泵。
现场药剂加注工艺如图 5所示。
根据单井不具备动力电的现场情况, 确定起泡剂采用化排车进行间歇加注。由于大部分井采用多井同管线气水混输至集气站集中分离的工艺, 而集气站具备动力电, 因此消泡剂和破乳剂用一台柱塞泵在集气站连续加注进行集中消泡和破乳。
在X4井、X9井、X10井、X11井、X12井、X13井和X14井等7井的现场应用情况见表 9。由表 9可知, 7口井通过泡排增产天然气约2.79×104 m3/d, 增产地层水约40 m3/d, 取得了很好的泡排效果。
在泡排井井液所汇积到的三个集气站进行了破乳现场应用, 用一台柱塞泵加注消泡剂及破乳剂, 对加注破乳剂后油罐内油水界面进行观察(如图 6), 并在油罐车拉油时对油样进行取样观察(如图 7)。
由图 6和图 7可见, 油罐内油水界面清晰、油水透明; 油罐车拉油时油样清澈透明, 表明破乳剂破乳效果好, 能满足现场油水破乳分离的需要, 在满足泡排的同时不会影响油的回收。
(1) 本试验针对川中地区须家河气藏地层水矿化度高、含Ba2+高、产凝析油的特点, 研制了耐高矿化度、抗Ba2+和凝析油的CT5-7CⅢ起泡剂, 适用于川中须家河气藏的泡排。
(2) 研制了与起泡剂配套、可与CT5-10消泡剂混合加注、在常温下破乳快且彻底的CT1-12A水溶性破乳剂, 能满足川中须家河气藏现场油水破乳分离的需要。
(3) 针对气藏现场生产工艺特点, 研究形成了用化排车加注起泡剂, 在集气站用柱塞泵加注消泡剂和破乳剂的单井加注工艺, 以及同输气管线进集气站, 集中消泡和破乳的多井加注工艺。可满足川中须家河气藏的泡排作业, 节省大量的药剂加注设备。
2010, Vol. 39 Issue (5): 422-426
2010, Vol. 39 Issue (5): 422-426