泡沫排水采氣工藝因其操作簡便、成本低、見效快 而被廣泛地應用于有水氣田的開發中,是維護產水氣 井連續帶液、穩定生產的最有效手段之一。但是,返排 至地面的液體中含有豐富的泡沫,直接影響到氣液分 離的效果及下游設備的正常運行。因此,泡沫的消除 直接關系到泡排工藝效果。目前泡排工藝中液體消泡 劑的加注不僅需要站內有電、有水(藥劑稀釋用水),而 且運行中的泵注系統還需要人員值守。從而限制了無 電、缺水井的應用。為解決這些問題結合現有消泡工 藝的實際情況,研 發 出 了 FG-4系列固體消泡劑及配 套的加藥裝置,并在中國石油長慶、西南、吉林、青海等 多個油氣田的泡排工藝措施井中成功應用,取得了良 好的經濟效益和社會效益。
消泡劑的作用原理及主要成分
1 消泡劑作用原理 不同消泡劑,因化學結構和性質不同消泡機理也 不同。但是無論消泡劑以任何方式破壞泡沫的穩定 性,都必須進入液膜內并在界面上鋪展,帶走鄰近表面 的一層溶液,而使液膜變薄,達到臨界液膜厚度以下, 導致液膜破裂。
在消泡過程中消泡劑液滴是借助表面張力的作用 在液膜上成膜鋪展。鋪展過程中體系自由能的減小稱 為消泡劑在液膜上的鋪展系數(S);消泡劑進入液膜 是指其液滴穿過泡沫的氣—液界面進入液膜的過程, 該過程 體 系 自 由 能 的 減 小 稱 為 消 泡 劑 的 進 入 系 數 (E)?杀硎緸椋 E =S =yF +yFD -yD
式中yF 為泡沫介質的表面張力;yFD為消 泡 劑 和 泡 沫 介質的界面張力;yD 為消泡劑的表面張力。 鋪展系數(S)和進入系數(E)為正值,表示消泡劑 進入液膜和在液膜表面鋪展是熱力學自發過程。因 此,消泡劑應具有低于起泡劑的表面張力和較低的界 面張力。
2 FG-4固體消泡劑主要成分 根據消泡劑的消泡原理和泡排工藝的要求(用量 低,消泡迅速、有效期較長)。FG-4固體消泡劑主要采 用改性硅油與全氟表面活性劑及多種高分子材料復配 而成。
從2011年10月投入現場試驗至2013年3月,已 在中國石油長慶油田、青海油田、西南油氣田、吉林油 田以及中國石化華北分公司的12口井 上 開 展 了FG-4系列固體消泡劑及加藥裝置的現場應用。從應用中可 見,固體消泡劑的溶化速度受氣體流速、產水量、溫度 等因素的影 響 較 大。現 以 長 慶 油 田 的 G1井、青海 油 氣田的 澀 X-XX 井、西南油氣田的涼東 X1井及 吉 林 油田的 XX6井為例,比較在不同產 氣、產 水 量 實 施 泡 排工藝的氣井中,固體消泡劑的消泡效果。
1)通過室內實驗和現場應用,固體消泡工藝能滿 足泡排工藝井的消泡需要,目前固體消泡工藝對產水 量在1~30 m3/d 的 氣 井,消 泡 效 果 均 能 達 到 工 藝 要求。 2)加藥周期長,根據不同的井況,5~15d換加一 次藥劑,每次補充量2~6根,為無人值守站的管理提 供了方便。 3)固體消泡劑在裝置內與泡沫接觸充分,具有較 好的破泡和抑泡能力,并且只有在氣流攜帶出泡沫液 時才消耗藥劑,與液體消泡劑相比其綜合成本降低了 20%~30%。 4)固體消泡裝置運行平穩,操作簡單、方便,運行 中不消耗能源,不增加污水量真正實現了節能減排,綠 色環保。