【摘要】為了消除氣田藥劑泡沫，避免因天然氣、水和泡沫的混合輸送介質(zhì)，造成分離效果差、三甘醇溶液大量流失等問題，開展氣田消泡工藝適應性研究，通過對氣田水泡沫形成機理、消泡時機、消泡劑類型及配伍性的研究和試驗，消除含表面活性劑產(chǎn)出水對天然氣處理工藝的影響。

【關(guān)鍵詞】消泡劑 消泡工藝 試驗

1 概況

泡沫排水采氣工藝和緩蝕劑防腐已經(jīng)成為常規(guī)的技術(shù)手段，當井底含表面活性劑的氣田水進入集氣站時，在管道中形成天然氣、水和泡沫的混合輸送介質(zhì)，造成分離效果差、三甘醇溶液大量流失等問題。此外，當大量泡沫聚集在局部管道段時易造成泡沫堵塞，嚴重時造成集輸事故。為了解決上述工藝措施帶來的生產(chǎn)問題，在集氣站增加了消泡工藝，在攜水天然氣到達分離器前將泡沫消除掉。

2 消泡劑研究及性能評價

2.1 消泡時機的確定

當含有表面活性劑的氣田藥劑注入井底后，在井底積液中產(chǎn)生大量的氣泡，隨著時間的延長和隨氣體舉升，泡沫的體積會不斷下降，井下壓力越高，下降程度就越慢。慶深氣田井深多在3000m以上，在加入藥劑后約2.5h后，泡沫可達到地面，即開始加入消泡劑的時間。原則上，應該在氣體進入分離器前完成消泡，才能不影響分離效果和下游的脫水效果。

以產(chǎn)出水為基液，參考SY/T 5761-1995規(guī)范，在0.05MPa的壓力下，以290ml/min的速度從直徑20mm的用60-80目玻璃砂燒結(jié)成的氣體分布頭中，向羅氏-米勒泡沫劑泡排劑水樣中通氮氣，分別在通氣80s、160s和260s的時間點上噴入固定濃度的消泡劑，以泡沫降至50ml的時間作為消泡時間。

通過對實驗發(fā)現(xiàn)，發(fā)泡早期和后期加入消泡劑的消泡時間很接近，在發(fā)泡中期加入所需要的消泡時間較長，這與泡沫的堆積密度和消泡劑的局部濃度有關(guān)。由于工況下泡沫在氣井中需要保持穩(wěn)定，以防止泡沫破裂造成液柱滑脫，影響泡排效果。因此，選用在發(fā)泡后期加入的模式。

2.2 消泡劑類型優(yōu)選

消泡劑類型有聚醚類化合物、高碳醇、硅化合物、聚醚改性硅化合物等，本文以有機硅類消泡劑為例進行說明，參照GB/ T21885-2008標準測定不同類型消泡劑消泡效果，作為初選消泡劑。然后針對氣田在用的甲醇防凍劑、水溶性緩蝕劑、三甘醇脫水劑，用于對已篩選的消泡劑進行二次篩選，最終確定適合氣田生產(chǎn)現(xiàn)狀的消泡劑類型F。

3 現(xiàn)場應用情況

3.1 消泡劑加注制度的確定

取15℃、25℃、35℃ 作為消泡劑使用溫度，測定不同濃度消泡劑的消泡時間。用XS集氣站的采出水加入A型泡排劑配制成0.15%濃度的溶液，參照GB/T21885-2008標準，采用震蕩消泡法快速測定消泡時間。因為從加入消泡劑的霧化器到分離器之間的距離為8～20m，在流體到達分離器之前必須實現(xiàn)良好的消泡，以避免氣體攜帶大量水進入后續(xù)的二級分離甚至后面的三甘醇吸收塔。考慮管道內(nèi)氣體的流速和下游設(shè)備安全平穩(wěn)運行，要求消泡過程在3s內(nèi)完成，為確保消泡效果，該井消泡劑加入濃度為2.5%，按1：40比例配制。

3.2 消泡效果分析方法

在試驗過程中，需要密切關(guān)注加入泡排劑后站內(nèi)各類設(shè)備的參數(shù)變化，要求分離器排液正常，三甘醇儲罐液位無異常變化，定時取各節(jié)點水樣進行分析，參照GB/T21885-2008標準，采用震蕩消泡法快速測定F消泡劑的消泡率。

（1）取50ml采出水樣加入到具塞量筒中，上下顛倒震蕩30次，靜置，讀取泡沫高度h₀。

（2）取50ml采出水樣加入到具塞量筒中，加濃度C1的消泡劑上下顛倒震蕩30次，靜置，讀取泡沫高度h1。

（3）消泡率 e₁= 100%×（h₀-h₁）/ h₀

（4）取50ml采出水樣加入到具塞量筒中，加濃度C2的消泡劑上下顛倒震蕩30次，靜置，讀取泡沫高度h2。

（5）以消泡劑濃度C為橫坐標，消泡率e 為縱坐標，畫出消泡率與消泡劑濃度的關(guān)系曲線。

3.3 數(shù)據(jù)分析

（1）消泡劑加入濃度為2.5%，按1：40比例配制，恒定注入濃度和注入量，觀察加入A固體泡排棒的水樣變化，測定加藥開井后不同時間消泡率變化情況：加藥前，水樣中無表面活性劑，無泡沫產(chǎn)生，消泡率為100%；加入A固體泡排棒開井60分鐘后，消泡率略有下降，說明帶有泡沫的產(chǎn)出液開始被天然氣攜帶到地面管道；加入A固體泡排棒開井90分鐘后，消泡率下降幅度相對較大，說明此時為泡沫涌入地面管道的高峰期；加入A固體泡排棒開井120分鐘后，消泡率逐漸回升，泡排劑失效，完成一次泡排。

（2）把泡排劑加入后到第二次加入前的時間分成兩段，即：加藥后60～120分鐘的泡沫高峰期和加藥后120分鐘到下次加藥前的產(chǎn)出水穩(wěn)定期，分別取同一時間產(chǎn)出水樣，恒定消泡劑濃度，測定不同消泡劑加入量對消泡效果的影響：由于XS集氣站消泡工藝霧化器到該井計量分離器入口之間距離較長，約20m，具備足夠的消泡時間，現(xiàn)場試驗過程中注入泵排量為0.04 m³/h即可達到消泡效果，小于室內(nèi)試驗計算值；加藥后120分鐘到下次加藥前的產(chǎn)出水穩(wěn)定期，大部分泡排劑隨井底產(chǎn)出液排出，這段時間管道內(nèi)殘余泡沫穩(wěn)定性較差，消泡劑注入排量可以適當降低。

（3）取加藥后120分鐘到下次加藥前的產(chǎn)出水穩(wěn)定期水樣，保持注入量一定，改變消泡劑與清水勾兌的比例，測定不同比例下的消泡效果。加藥后120分鐘到下次加藥前的產(chǎn)出水穩(wěn)定期還可以通過降低藥劑濃度來降低消泡劑使用量，適用于泡排試驗結(jié)束時的消泡劑延長加注期。

4 結(jié)論

優(yōu)選的A型有機硅型液體消泡劑適用于深層火山巖氣田井站。消泡工藝的成功投入使用使泡沫排水采氣工藝得以順利實施，在實現(xiàn)單井日增產(chǎn)、連續(xù)生產(chǎn)的同時，避免了泡沫排水措施對地面工藝設(shè)備的影響，保障了泡排過程中地面設(shè)備的安全平穩(wěn)運行。

參考文獻

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[2] 王開岳.天然氣凈化工藝.石油工業(yè)出版社，2005

[3] 蘇建華，許可方，等.天然氣礦場集輸與處理.石油工業(yè)出版社，2004

作者簡介

馬吉龍，男，1983.04，現(xiàn)工作在采氣分公司地質(zhì)工藝研究所地面工程管理室，副主任。