韓 勇, 高仕舉, 牟春國, 茹志娟, 曾 萍
(1中石油長慶油田公司油氣工藝研究院 2低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室 3中石油長慶油田公司勘探開發(fā)研究院)
由于泡沫排水采氣工藝成本低、易操作、見效快,在蘇里格氣田得到較廣泛的應用[1]。長慶油田公司蘇里格氣田隨著泡排工藝的廣泛開展,返排至地面的液體中含有豐富的泡沫,集輸系統(tǒng)泡沫量增多,消泡不徹底,影響分離器氣液分離效果[2],大量泡沫進入下游工藝,增加管網(wǎng)摩阻造成管網(wǎng)積液、影響集氣站壓縮機正常工作甚至損壞壓縮機、導致處理廠脫水溶劑三甘醇流失或者失效等。因此,消除泡沫影響意義重大,關系到泡沫排水采氣的實施效果,有利于消除對下游工藝的危害。
蘇里格氣田地面集氣工藝流程為:井下節(jié)流、井口不加熱、不注醇、井間串接、帶液計量、中低壓集氣、常溫分離、二級增壓、集中處理[3],蘇里格氣田單井數(shù)量多,井口來氣接入采氣干管,干管直接接入集氣站,這種模式使集氣站內(nèi)進行消泡具有可操作性,隨著泡排工藝的持續(xù)開展,消泡工藝技術越來越重要。
目前蘇里格氣田部分集氣站實施液體消泡工藝,少部分集氣站實施了固體消泡工藝。液體消泡主要是利用站內(nèi)原有注醇泵或可移動注劑泵,在分離器前加注與水稀釋的消泡劑,從而實現(xiàn)消泡。固體消泡工藝通常是在集氣站站內(nèi)分離器前加裝固體消泡裝置,裝置內(nèi)加裝消泡劑,泡沫經(jīng)過設備內(nèi)的固體消泡劑,藥劑溶解實現(xiàn)消泡。
1)自然消泡時間:用500 mL燒杯在集氣站分離器取樣500 mL靜止觀察,記錄自然消泡的時間,時間越短消泡效果越佳。
2)抑泡時間:取消泡后的液樣100 mL倒入500 mL量筒,用充氣泵在量筒液樣中充氣并按下秒表計時,測試泡沫達到量筒500 mL時間。
蘇X-1集氣站開展液體消泡試驗期間,集氣站日均產(chǎn)氣量31.56×104m3,日均產(chǎn)液量8.17 m3,日均泡排井數(shù)19口。每天加注FG-7有機硅消泡劑50 L,與清水稀釋至700 L,稀釋比例1∶14,24 h連續(xù)加注。試驗數(shù)據(jù)如表1。
液體消泡試驗結果表明: 加注FG-7有機硅消泡劑期間,8 d時間平均自然消泡時間為377 s,平均抑泡測試時間57.67 s。
表1 液體消泡劑消泡評價數(shù)據(jù)表
在集氣站站內(nèi)原有管線旁施工加裝固體消泡裝置、工藝管線和閥門,消泡裝置內(nèi)加注固體消泡劑,試驗裝置結構見圖1,試驗裝置工藝圖見圖2。
固體消泡工藝原理:天然氣流體中液相流體通過固體消泡裝置時,根據(jù)流體數(shù)理分析,流體接近管道中心區(qū)域處,與中部的固體消泡劑棒產(chǎn)生圓周切削力,使消泡棒均勻緩慢溶解并與混合流體充分混合[4],以消除泡沫。溶解的固體消泡劑進入液膜內(nèi)并在界面上鋪展,帶走鄰近表面的一層溶液,而使液膜變薄,于是達到臨界液膜厚度后導致液膜破裂。
圖1 固體消泡裝置結構示意圖
圖2 固體消泡裝置工藝圖
FG-4(2-9)和FG-4(2-18)兩種固體消泡劑性能特點見表2。在蘇X-1集氣站開展現(xiàn)場試驗,固體消泡裝置安裝在分離器前。裝置設計壓力6.3 MPa,一次可放置31根消泡劑,添加消泡劑后每天打開裝置觀察使用量。
表2 固體消泡劑性能特點
FG-4(2-9)、FG-4(2-18)固體消泡劑試驗期間集氣站日均產(chǎn)氣量分別為32.92×104m3、29.42×104m3,日均產(chǎn)液量6.79 m3、7.67 m3,日均泡排井數(shù)20口、19口。試驗數(shù)據(jù)如下表3。
表3 FG-4固體消泡劑試驗數(shù)據(jù)表
試驗結果表明:使用FG-4(2-9)固體消泡劑期間,6 d液樣平均自然消泡時間3~4 min,自然消泡時間較短;6 d抑泡測試無泡沫堆積。6 d 31根消泡劑全部消耗。
試驗結果表明:使用FG-4(2-18)固體消泡劑期間,3 d液樣平均自然消泡時間為3~4 min;3 d平均抑泡測試無泡沫堆積。安裝消泡劑31根,3天合計消耗消泡劑95%。
在上述消泡工藝試驗過程中認識到:①液體消泡試驗中每天集氣站加注FG-7有機硅消泡劑50 L與清水稀釋至700 L,液體消泡用水量大。液體消泡工藝需要稀釋、攪拌,實施工作量大,液體消泡工藝因此應用受到限制;②固體消泡相對液體消泡具有一定優(yōu)勢,固體消泡裝置運行平穩(wěn),運行中不消耗電能,不另外用水,不增加污水量,節(jié)能環(huán)保[5]。固體消泡工藝實施需要改造工藝管線、前期投入成本高,受到投資成本較高的限制,蘇里格氣田部分集氣站陸續(xù)在開展應用。
蘇里格氣田部分集氣站有二級分離器。消泡裝置安裝在一級分離器之前,消泡劑和泡沫接觸時間長,消泡效果好,但此處水量較大,藥劑溶解較快,有效周期短;為改善藥劑用量大的狀況,將固體消泡裝置安裝在一級與二級分離器之間,經(jīng)一級分離器后水量較小。
蘇X-2站下古工藝區(qū)一級分離器3套,二級分離器1套,共有生產(chǎn)井38口。9月15日~10月31日開展泡排試驗,集氣站日均產(chǎn)氣量18.2×104m3,日均產(chǎn)液量9.6 m3,泡排井10口,共計泡排160井次。泡排數(shù)據(jù)見表4。
表4 蘇X-2站泡沫排水采氣數(shù)據(jù)表
蘇X-2站固體消泡裝置安裝在一級與二級分離器之間,設計壓力10MPa,藥劑容量47根。消泡工藝數(shù)據(jù)見表5。
表5 蘇X-2站固體消泡試驗數(shù)據(jù)表
蘇X-2站集氣站使用FG-4固體消泡劑,試驗43 d,消耗消泡劑55根,平均每天消耗1.2根,折算重量即每天消耗0.72 kg;該裝置更換藥劑時間為39 d。從溶解速度來看10月4日~10月10日較平時溶解速度更快。
圖3 一級分離器泡沫取樣
蘇X-2站消泡效果評價方法:通過二級分離器取樣觀察自然消泡時間,當泡沫完全破滅后充氣,觀察抑泡性能。
一級分離器取樣與二級分離器取樣對比見圖3、圖4。提高泡排劑加注頻率后一級分離器取樣泡沫較多。二級分離器泡沫取樣,室內(nèi)實驗通過長時間(10~30 min)充入氣流無泡沫產(chǎn)生,說明固體消泡完全實現(xiàn)消泡,同時具備較好抑泡性能。固體消泡工藝能滿足蘇X-2站消泡需求。
圖4 二級分離器泡沫取樣
1)液體消泡劑需要每天加注,F(xiàn)G-4兩種固體消泡劑3~6 d加注一次;液體消泡和固體消泡劑平均自然消泡時間分別為6 min、3~4 min;液體消泡和固體消泡劑平均抑泡測試時間分別為1 min后再起泡、無泡沫堆積。固體消泡劑自然消泡、抑泡效果優(yōu)良。
2)蘇里格氣田部分集氣站有二級分離器,固體消泡裝置安裝在一級與二級分離器之間的改進試驗中,39 d固體消泡劑用完重新加裝,能有效降低消泡劑使用量。
3)蘇里格氣田液體消泡和固體消泡工藝均有一定的適用性;固體消泡裝置運行平穩(wěn),相對節(jié)省人力物力,適合有人值守站和無人值守集氣站的管理,成本正在隨著工藝的改進而降低,應用前景更好。