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泡排-水合物防聚-缓蚀一体剂研究

泡排-水合物防聚-缓蚀一体剂研究

作者：董洁西安石油大学

学位级别：硕士

目前天然气的开采伴随着各种难题,如井底积液增加、腐蚀性物质积累、水合物聚集等。目前针对天然气开采中存在的这几点问题的解决方法分别是加入单一剂(泡排剂、缓蚀剂和水合物防聚剂),工艺复杂且存在兼容性问题,采用泡排-缓蚀-水合物... 详细信息

目前天然气的开采伴随着各种难题,如井底积液增加、腐蚀性物质积累、水合物聚集等。目前针对天然气开采中存在的这几点问题的解决方法分别是加入单一剂(泡排剂、缓蚀剂和水合物防聚剂),工艺复杂且存在兼容性问题,采用泡排-缓蚀-水合物防聚一体剂的方法优势突出,但同时解决三种缺点的多功能一体剂研究较少。本文基于泡排、缓蚀、防聚的机理,构建出新型泡排-缓蚀-水合物防聚一体剂,使其同时具有泡排、缓蚀、防聚的效果,为提高天然气的开采效率提供了新的思路。具体研究内容及结果如下:(1)不同类型的泡排剂筛选复配,获得了三组起泡能力非常好的泡排剂配方:(a)4D-1配方:0.05%十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)+0.7%椰油酰胺丙基甜菜碱(CDAB)+0.6%脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO7)+0.05%ɑ-烯基磺酸钠(AOST)高搅后的泡沫体积达550 mL,表面张力低至22.4 mN·m,对于NaCl、KCl、MgCl和CaCl的耐受程度分别为75、50、300和150 g/L,甲醇浓度为15%时,初始高度大于17 cm,20 min后的高度扔大于16 cm,说明甲醇对配方的影响不大;(b)4D-2配方:0.6%月桂酰胺丙基甜菜碱(LAB-35)+0.05%ɑ-烯基磺酸钠(AOST)+0.05%烷基磺酸钠(SASE)+0.07%十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)高搅后的泡沫体积达565 mL,表面张力低至22.0 mN·m,甲醇浓度加至15%时,初始泡沫高度大于16 cm,20 min时仍大于15.5 cm;(c)4D-3配方:0.1%ɑ-烯基磺酸钠(AOST)+0.3%十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)高搅后的泡沫体积达520 mL,表面张力低至26.4 mN·m,对于NaCl、KCl、MgCl和CaCl的耐受程度分别为100、100、75和75 g/L,甲醇浓度为15%时,高度始终大于16 cm,说明甲醇对配方的影响不大。三种配方均拍摄了泡沫微观结构,可看出无论稀释或增加浓度倍数(0.5～2倍),泡沫壁均保持着相对较好的厚度,这说明泡沫的稳定性好。(2)将三种泡排剂分别加入缓蚀剂筛选,结合经济效益及缓蚀效果最终确定泡排缓蚀配方为:0.1%AOST+0.3%BS-12+0.3%SLS+0.5%水合肼,即4DF-4一体剂配方,对其进行静态挂片失重法实验(60℃下通入空气5 min后反应168 h),此一体剂对于Q235钢的缓蚀率可达到92.59%,腐蚀速率为0.0076 mm/a。借助科斯特电化学工作站对一体剂进行动电位极化扫描、交流阻抗测试,得到极化曲线及阻抗谱图,从拟合后的极化曲线可以看出,加入一体剂后,腐蚀电位发生正移且移动量大于80 mV,说明此一体剂主要是通过抑制阳极从而起到缓蚀的作用。拟合后Nyquist阻抗谱可以得出随着浓度的增大,单容抗弧的半径不断增大,直至保持不变。而当浓度增加至0.5倍配方浓度时,分子在金属界面吸附将近饱和,容抗弧半径几乎不再变化,缓蚀效率接近最佳。再将配方进行不同温度下不同浓度的配方缓蚀性能评价,再进行热力学及动力学分析:结果显示Ea随着浓度增加,先降低又增加,说明金属与一体剂界面存在物理与化学吸附,加入一体剂后的活化能相比空白溶液中更高。本一体剂吸附适合Langmuir吸附等温式,其相关线性回归系数达到0.99995。同时,对不同温度下的缓蚀率进行吸附曲线拟合,通过拟合计算出吸附常数K值,通过K值的大小确定ΔG(吉布斯自由能)的大小,从而得到一体剂存在强物理吸附。(3)将通过泡排、缓蚀筛选后得到的4DF-4一体剂进行表面张力的测量,最小张力为23.5 mN/m,盐的类型对一体剂影响的大小序列分别为KCl>NaCl>MgCl>CaCl,进而对一体剂进行抗温性能、抗甲醇性能、微观结构的测试,在20 min时,无论一体剂的浓度是标准浓度的0.5倍、1倍、1.5倍还是2倍,泡沫形貌均未出现明显的多边形结构,得到的一体剂作为助排剂性能优良,再对其进行起泡能力以及携液量的测量,在65℃下测得一体剂的初始起泡高度为21.5 cm,携液量为143 mL,携液率达71.5%。随着一体剂浓度增加,界面扩张模量及粘度减小,最终趋于稳定。通过紫外分光光度计进行一体剂的吸附性实验,由紫外光谱图可以看出,在362 nm处产生的吸收峰随着浓度及Fe粉的增加,发生明显的红移,且吸收峰均有所增强,这可能是一体剂吸附在Fe原子的表面,与金属离子发生了配位作用。而钢片的表面微观形貌中的2D图像可以观察到,钢片表面光滑,3D及高度图中紫色越多代表点蚀坑越深,随着水合肼浓度的增加,紫色区域明显减小,点蚀范围显著降低,最大腐蚀深度也从不加水合肼的11.52μm,逐渐随着水合肼浓度的增加降至5.24μm。通过水合物微观形貌装置观测水合物生长,可以看出一体剂加后,

关键词：泡排缓蚀 Langmuir吸附水合物防聚

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泡排+负压采气在东胜气田锦72井区的应用

内蒙古石油化工 2022年第11期48卷 100-104页

作者：冶海有中国石化华北油气分公司采气二厂内蒙古杭锦旗017400

东胜气田位于盆地北缘,与盆地内部相比,气藏类型多样,充注程度低,含水饱和度高,锦72井区属于十里加汗区带,受波尔江海子断裂输导逸散影响,断裂以南近源中充注强调整区,天然气逸散形成低饱和度致密气藏,发育毛细管水,受断裂、储层非均质... 详细信息

东胜气田位于盆地北缘,与盆地内部相比,气藏类型多样,充注程度低,含水饱和度高,锦72井区属于十里加汗区带,受波尔江海子断裂输导逸散影响,断裂以南近源中充注强调整区,天然气逸散形成低饱和度致密气藏,发育毛细管水,受断裂、储层非均质性影响,气井表现低压、低产、高液气比特征,成藏富集规律复杂;随着逐年的生产开发,产量、压力递减较快,平均套压3.2MPa,液气比4.0m^(3)/10^(4)m^(3),部分井产量低于临界携液流量,积液水淹问题突出,部分井低于携泡流量后无法正常携液,间开生产,因此针对锦72井区高产液的气井,利用已建立的东胜气田携液模型,计算出各井的携液携泡流量,对于低于临界携液流量的气井进行泡排优化,通过优选泡排剂,摸索优化泡排制度,稳产效果明显;对泡排效果不好或低于携泡流量的低压低产气井,结合负压采气工艺选井条件,进行了负压采气工艺设计,进行井口负压采气工艺试验,现场应用5口井,取得预期效果,延长了气井的生产周期,提高了采收率。

关键词：锦72井区高液气比泡排负压采气

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一机多注液体泡排剂自动加注装置研制与应用

化学工程与装备 2022年第2期 76-77页

作者：顾绍兴大庆油田有限责任公司采油工程研究院黑龙江省油气藏增产增注重点实验室

泡沫排水采气工艺是合川气田稳产的主体工艺，合川气田以无人值守的平台井组（一般有2-5口井）为主，部分井为光油管完井或封隔器已失效解封，环空注剂通畅。针对合川气田的特点对一机多注智能化液体泡排剂加注装置进行了研制。在合川X... 详细信息

泡沫排水采气工艺是合川气田稳产的主体工艺，合川气田以无人值守的平台井组（一般有2-5口井）为主，部分井为光油管完井或封隔器已失效解封，环空注剂通畅。针对合川气田的特点对一机多注智能化液体泡排剂加注装置进行了研制。在合川XX井组开展现场试验表明，与常规泡排相比，井组日均产气量增加1.5倍，单井维护周期提高7.5倍，单井注剂装置成本降低了74%，有效地降低了单井成本以及人工成本。

关键词：合川气田泡排平台井组一机多注降本增效

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智能气田泡排加注系统

天然气工业 2022年第12期42卷 132-132页

作者：陈本学杨辉李忠良胡勇唐陌泽符一洲中国石油西南油气田公司川中油气矿

1.目的有水气藏产水气井长期带水采气,随着气藏压力和气井产能逐渐下降,气井的携液能力也随之降低,产能得不到充分发挥,因此,需要采用辅助手段定期协助带液。泡沫排水采气是一种经济有效的助排工艺,但这种工艺目前主要采用车载泵注的方... 详细信息

1.目的有水气藏产水气井长期带水采气,随着气藏压力和气井产能逐渐下降,气井的携液能力也随之降低,产能得不到充分发挥,因此,需要采用辅助手段定期协助带液。泡沫排水采气是一种经济有效的助排工艺,但这种工艺目前主要采用车载泵注的方式实施,还存在一些问题:需要依靠人工对药剂和清水按照比例进行混配,混配效率较低,混配比例准确度不高;无法远程控制加注过程,数据需要人工记录;受泵注车数量的制约,随着加注井数、加注频率的大幅增加,无法及时高效地加注;难以制订合理的加注制度,管理难度大,成本高,存在安全风险。

关键词：泡沫排水采气有水气藏产水气井携液能力气井产能远程控制泡排人工记录

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撬装式自动加药泡排装置

天然气工业 2023年第8期43卷 126-126页

作者：周成香高茂萍冯旻祎房大志中石化重庆页岩气有限公司

1.目的。加药泡排工艺是常压页岩气田目前最常用的排水采气工艺,通过向气井中注入起泡剂使井下积液泡沫化来增强气井携液能力,以提高气井产量;但是现有工艺尚存在一些问题:装置安装人工和时间成本高、补药配药工作量大、占地面积大且分... 详细信息

1.目的。加药泡排工艺是常压页岩气田目前最常用的排水采气工艺,通过向气井中注入起泡剂使井下积液泡沫化来增强气井携液能力,以提高气井产量;但是现有工艺尚存在一些问题:装置安装人工和时间成本高、补药配药工作量大、占地面积大且分散、药剂易洒落、无法数据远传和远程控制;因此,为实现工艺的自动化和无人化,中国石化南川页岩气田自主研发了撬装式自动加药泡排装置(图1)。

关键词：自动加药泡排撬装式数据远传占地面积远程控制起泡剂泡沫化

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长宁页岩气自动化泡排加注工艺技术研究与应用

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钻采工艺 2020年第S1期43卷 64-67,I0004页

作者：林生茂陈家晓杨智朱昆魏林胜蒋泽银中国石油西南油气田公司工程技术研究院页岩气评价与开采四川省重点实验室中国石油西南油气田公司天然气研究院

页岩气与常规天然气藏相比,具有储集层孔隙度低,渗透率低、气流阻力大、生产能力低等特点,气井必须进行大规模体积压裂才能获得工业气流,大量的压裂液被挤入地层。随着开采的进行和地层压力不断降低,井筒积液日益影响气井的生产,需要采... 详细信息

页岩气与常规天然气藏相比,具有储集层孔隙度低,渗透率低、气流阻力大、生产能力低等特点,气井必须进行大规模体积压裂才能获得工业气流,大量的压裂液被挤入地层。随着开采的进行和地层压力不断降低,井筒积液日益影响气井的生产,需要采取泡排等措施以实现稳产。在页岩气平台每口单井使用常规单井泡排加注装置,会增加劳动强度且占用场地空间。自动化泡排加注工艺解决了平台井多井泡排工艺中药剂加注难题,装置具有配液方便、持续时间长、自动化程度高等特点,可实现页岩气井开采的降本增效。以长宁7个平台现场应用为例,对自动泡排加注工艺装置、工艺特点、应用效果及效益进行分析,验证了该项工艺技术能为页岩气效益开发提供技术支持。

关键词：页岩气自动化泡排排液采气降本增效

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气井泡排及泡排棒在榆林气田的应用

气井泡排及泡排棒在榆林气田的应用

作者：牛振群西安石油大学

学位级别：硕士

天然气井生产到中、后期,地层压力降低,气产量下降,携带能力降低,部分进入井筒的地层水会滞留井底产生积液。积液的液柱压力可能与地层压力达到静态平衡,使生产条件恶化,产量降低,甚至水淹停产,因此必需采取排水采气工艺技术。泡沫排水... 详细信息

天然气井生产到中、后期,地层压力降低,气产量下降,携带能力降低,部分进入井筒的地层水会滞留井底产生积液。积液的液柱压力可能与地层压力达到静态平衡,使生产条件恶化,产量降低,甚至水淹停产,因此必需采取排水采气工艺技术。泡沫排水采气从井口向井底注入起泡剂,井底积水与起泡剂接触以后,借助天然气流的搅动,生成大量低密度含水泡沫,随气流从井底携带到地面。该工艺具有投资少、成本低、见效快、容易实施和不影响气井正常生产等优点,因此被广泛使用。在泡沫排水采气基本理论的基础上,根据榆林气田储层特征以及生产状况,从泡排剂优化、临界携液量计算、泡排加注工艺等方面,对泡沫排水采气进行了优化,并进行了现场施工,取得了较好的现场排水采气效果。

关键词：气井排水采气泡排工艺优化

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泡排评价产水气井生产特征

石油化工应用 2009年第6期28卷 16-20页

作者：彭旭李天太张明曹航博陈姣妮西安石油大学陕西西安710065 中国石油长庆油田公司第四采油厂陕西靖边718500

靖边气田部分气井在投产初期或者投产不久后便会产水,如果气井不能够及时排液,则会影响气井的正常生产,严重情况下甚至会导致气井"淹死";而泡沫排水采气是开发产水气井一项重要的增产措施,主要运用动态分析方法,利用气井泡排前后动态综... 详细信息

靖边气田部分气井在投产初期或者投产不久后便会产水,如果气井不能够及时排液,则会影响气井的正常生产,严重情况下甚至会导致气井"淹死";而泡沫排水采气是开发产水气井一项重要的增产措施,主要运用动态分析方法,利用气井泡排前后动态综合对比的手段,对不同水气比类型的产水气井进行泡排评价;经研究认为不同水气比类型的产水气井对应的生产特征也不相同,且两者之间能够相互验证;对气井的继续生产有重要指导意义。

关键词：产水气井泡排生产特征水气比

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油管下深对水平气井泡排效果的影响

石油天然气学报 2021年第2期43卷 62-79页

作者：马文敏王修武廖锐全刘捷昆明理工大学化学工程学院云南昆明中国石油天然气集团公司气举试验基地多相流研究室湖北武汉长江大学石油工程学院湖北武汉

水平气井井身结构独特,油管不同下深会显著影响其泡沫排液采气措施效果。利用自主研制的水平气井气水流动实验装置,针对油管下深位置对水平气井气水流动规律及泡排效果开展了排液稳定性、携液气体流量大小、井段压力变化等特定研究。分... 详细信息

水平气井井身结构独特,油管不同下深会显著影响其泡沫排液采气措施效果。利用自主研制的水平气井气水流动实验装置,针对油管下深位置对水平气井气水流动规律及泡排效果开展了排液稳定性、携液气体流量大小、井段压力变化等特定研究。分析发现,不同油管下深会影响井筒中不同位置处的携液气体流量;当油管位于直井段及造斜位置时,能够促进实际积液水平气井实施泡排;油管深入至水平段跟端时,一定条件下存在环空辅助排液情况;油管下深超过水平段跟端时,泡排工艺并不适用。研究结果可为现场积液水平气井针对不同井段合理选用泡排技术的高效应用给予一定指导。

关键词：水平气井泡排油管下深位置携液流量压力梯度