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极端环境下泡排剂的研制及其排水工艺研究

作　者: 饶喜丽
导　师: 吴一慧
学　校: 长江大学
专　业: 石油与天然气工程
关键词: 苏里格气田泡沫排水采气泡排剂现场试验
分类号: TE377
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

苏里格气田属于低孔、低渗、低产、低丰度的大型岩性圈闭气藏。随着气田开发程度不断深入,地层压力逐步下降,气井普遍产水,且积液严重,导致气井产能急剧下降,严重影响气井正常生产。泡沫排水采气工艺相对其他排水采气工艺而言,成本较低,是苏里格气田实现低成本开发的十大关键技术之一。泡沫排水采气技术原理是将泡排剂溶液采用一定的方式注入生产井,在井筒内天然气气流的扰动作用下,与井筒积液充分混合,产生大量泡沫,并借助生产井自身能量将井筒积液有效携带至地面,以降低井底回压,提高生产压差,进而使得气井得以恢复正常生产。此外,泡排剂的增溶作用还可使不溶性污垢,如泥沙和淤渣等,包裹在泡沫中,随气流排出,达到疏导气水通道,实现稳产增产的目的。泡沫排水采气技术是解决气井生产中后期带水困难的化学排水采气方法。随着泡沫排水采气技术的不断成熟和广泛应用,泡排剂的种类不断更新,用量不断减少,效果更好。但是实际泡沫排水效果受到多方面多因素的影响,如高温、矿化度、凝析油含量、甲醇含量等,常规泡排剂的效果无法满足越来越严苛的现场条件要求。本文旨在研制出一种适用于同时具有四种极端条件环境的高效泡排剂,即温度高于90℃,矿化度高于20×104mg/L,钙离子含量高于1.0×104mg/L,凝析油含量达到50%的高温高矿化度高含钙高含油的极端环境,并对其排水工艺进行研究,试图找到一种经济适用,高效快捷的方式排除井底积液,保持气井较长期的稳定生产。首先本论文通过对26种单种表面活性剂的筛选,其中包含5种非甜菜碱类表面活性剂和21种甜菜碱类表面活性剂,在矿化度为16×104mg/l,钙离子含量为1.0×104mg/l的模拟地层水中,甜菜碱类活性剂起泡性能更好。初步筛选出T-YGAP-2、T-HPPE14、T-YYAP-1、T-YYAP-4、T-APHPS18等五种表面活性剂。比较五种活性剂在0.1%,0.2%,0.25%,0.30%四种浓度条件下的泡沫性能,随着浓度的升高,活性剂初始起泡高度H0增高,起泡能力增强。浓度为0.25%时起始泡沫高度均在130mm以上。浓度达到0.25%后,起泡能力增强变缓。随着浓度的升高,活性剂3min,5min,8min的泡沫高度差值逐渐减小,泡沫稳定性逐渐增强,说明增加活性剂浓度可能有利于增强其稳定性。其中活性剂T-HPPE14在四种浓度条件下起泡性与稳泡性都较好,而活性剂T-YGAP-2、T-YYAP-1、T-YYAP-4和T-APHPS18的起泡和稳泡性能随浓度升高而增强,适合在较高浓度时使用。实验条件下,活性剂T-YGAP-2起泡性能最好,T-APHPS18最差。活性剂T-HPPE14稳泡性能最好,T-YGAP-2最差。所以单种起泡剂筛选实验优选出T-HPPE14、T-YGAP-2、T-YYAP-1和T-YYAP-4四种活性剂。采用相同的标准方法,对12种稳泡剂进行了筛选。氧化胺类稳泡剂的稳泡性能更优。随着浓度升高该类稳泡剂的稳泡性能增强。单种稳泡剂筛选实验优选出YGAPOA和OA。然后将四种起泡剂分别与两种稳泡剂以1：9,2：8,……9：1等九种比例进行复配。常温条件下,模拟地层水的矿化度为16×104mg/l,钙离子含量为1.0×104mg/l,只有T-HPPE14与OA、T-HPPE14与YGAPOA和T-YYAP-1与OA适合复配,复配后起泡和稳泡性能比同浓度单种活性剂的好,且最佳复配比分别为7：3,7：3,9：1。其它配方组合方式无论按何种比例混合,起泡和稳泡性能均不如相同条件下单种表面活性剂的性能,不宜复配。在高温90℃条件下,上述三种组合主剂配方都存在合适的复配比,使复配后的起泡和稳泡性能比相同条件下单种活性剂的好。高温与常温条件下最佳复配比不同。90℃时,T-HPPE14与OA等比例复配时最大泡沫高度291mm,3min,5min,8min的泡沫高度分别是251mm,234mm,220mm,起泡性和稳定性都表现最好；T-HPPE14与YGAPOA等比例复配时,最大泡沫高度290mm,3min,5min,8min的泡沫高度分别是251mm,230mm,98mm,起泡性能好,5min内稳泡性能好,以后泡沫消泡速度较快,当起泡剂T-HPPE14的比例大于稳泡剂的比例时,配方整体的泡沫稳定性随增强；T-YYAP-1与OA等比例复配时,最大泡沫高度271mm,起始泡沫高度230mm,3min,5min,8min的泡沫高度分别是120mm,104mm,39mm。所以T-HPPE14与OA和T-HPPE14与YGAPOA等比例复配起泡和稳泡性能更好。相同条件下T-HPPE14与OA等比例复配时抗凝析油能力不超过30%,而T-HPPE14与YGAPOA等比例复配的抗凝析油能力可达到50%,所以主剂配方选定为T-HPPE14与YGAPOA等比例复配。为了增强配方的稳泡性能,向上述组合配方中添加少量其他辅剂。在羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚维酮、三乙醇胺、正十二醇等五种助剂中,前两种辅剂与主剂配伍性差。比较后三种辅剂在0.01%和0.001%两种浓度条件下的起泡和稳泡性能,聚维酮在较低浓度下使组合配方起泡和稳泡性能更好。所以复配泡排剂的最终组成是起泡剂T-HPPE14,稳泡剂YGAPOA,辅剂PVP,按1：1：0.008复配。通过复配泡排剂的性能评价,推荐该泡排剂的使用浓度范围为0.20%-0.30%,它具有良好的抗温性能、抗盐性能、抗钙离子性能、抗凝析油能力和动态携液能力。浓度为0.25%时,抗温能力超过90℃,抗盐能力高达20×104mg/L,抗钙离子能力高达1×104mg/L,抗油能力高达50%,在含油40%的矿化水中动态携液能力高达550mL/15min,各性能指标值都大于与其它市场反应良好的泡排剂,更远胜于合格产品的行业标准要求。对苏里格气田苏25井区5口开发井进行泡沫排水采气现场试验,泡排工艺确定为采用泡排车间歇加注流程向环空中加注复配泡排剂溶液,其中有四口井,苏25-39-9、苏25-41-16井、苏25-42-3井、苏25-42-7井都能迅速排出井底积液,气井增产稳产效果明显。试验说明泡沫排水采气方法更适合于具有一定生产能力,且积液达到一定程度的气井,并不是所有排液的阶段都适合这种方法,也不是所有气井都适合采用这种方法。

全文目录

摘要  4-7
Abstract  7-12
第一章前言  12-17
  1.1 论文研究的目的及意义  12
  1.2 泡沫排水采气工艺的研究现状  12-16
  1.3 论文研究的技术路线  16-17
第二章泡沫排水采气工艺机理  17-30
  2.1 泡沫排水采气技术的作用原理  17-18
  2.2 泡排剂的理论研究  18-24
  2.3 泡排工艺的理论研究  24-30
第三章苏里格气田的基本概况  30-34
  3.1 地质概况  30
  3.2 储层岩石特征  30
  3.3 储层流体特征  30-33
  3.4 苏里格气田采气工艺现状  33-34
第四章泡排剂的研制  34-55
  4.1 单种起泡剂筛选  34-41
  4.2 单种稳泡剂筛选  41-43
  4.3 活性剂间的复配  43-53
  4.4 泡排剂配方优化  53-55
第五章复配泡排剂综合性能评价  55-65
  5.1 最佳浓度优选  55-56
  5.2 发泡能力评价  56-57
  5.3 稳泡能力评价  57-58
  5.4 抗盐性能评价  58-59
  5.5 抗钙离子能力评价  59-61
  5.6 抗温性能评价  61-62
  5.7 抗凝析油能力评价  62-64
  5.8 动态携液能力评价  64-65
第六章现场试验及效果评价  65-79
  6.1 苏里格气田泡沫排水采气技术研究  65-67
  6.2 复配泡排剂的现场试验评价  67-79
第七章结论  79-81
致谢  81-82
参考文献  82-88
个人简介  88-89

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