泡沫排水剂内控标准的制定及实施探讨
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泡沫排水剂内控标准的制定及实施探讨
王婉;万华;王妍琼;窦亚娟;吕俊华
【摘要】针对现有泡沫排水剂企业标准和行业标准存在的问题,分析了各标准中在实验条件、实验仪器和技术指标之间的差异,根据地层水特点和现场的实际生产需求,确定各主要技术指标,制定出适用于本企业的产品内控标准,并对其实施过程中的相关问题进行了探讨.
【期刊名称】《石油工业技术监督》
【年(卷),期】2016(032)001
【总页数】4页(P40-43)
【关键词】泡沫排水剂;起泡力;稳泡力;携液量;内控标准
【作者】王婉;万华;王妍琼;窦亚娟;吕俊华
【作者单位】中国石油长庆油田分公司西安长庆化工集团有限公司陕西西安710018;中国石油长庆油田分公司西安长庆化工集团有限公司陕西西安710018;
中国石油长庆油田分公司西安长庆化工集团有限公司陕西西安710018;中国石油
长庆油田分公司西安长庆化工集团有限公司陕西西安710018;中国石油长庆油田
分公司西安长庆化工集团有限公司陕西西安710018
【正文语种】中文
泡沫排水采气技术是提高气井采收率的有效措施之一,是目前国内气田最为普遍的排水采气方法。
其主要是通过向气井注入一定量的泡沫排水剂,在井底积液与天然气的共同作用下,产生大量的泡沫,与井底积液的密度相比,泡沫的密度大大降低。
更容易被气体带到地面,可以解决井底积液使气井正常生产的影响[1]。
而气田生
产中现用的泡排剂种类繁多,绝大多数分别在高矿化度、高凝析油或高甲醇含量的条件下,其起泡力、稳泡力和携液量都有所降低,尤其是在一些复杂的环境条件下,甚至不产生泡沫,会对生产产生不良影响,因此需要对泡排剂产品进行更为详细的
检测。
目前,泡排剂产品没有适用的国家标准,各种产品的内控标准成为企业质量
监督检验的技术依据。
而现有企业内控标准,种类繁多、内容参差不齐,且大部分存在制定时间早、技术指标低、实验条件单一等问题,因此,有必要针对不同气田的储层物性,制定出适用于此区块的泡排剂产品的内控标准,并对其实施进行探讨[1]。
市场现有泡排剂标准种类繁多、内容参差不齐,除了各类厂家的产品内控标准,目前,比较权威的泡排剂标准主要是石油天然气行业标准SY/T 5761-1995《排水采气用起泡剂CT5-2》和SY/T 6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》[2-3]。
其中,《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》只有评价方法,未规定技术指标、且评价温度低(仅40℃),评价方法简单,评价条件单一。
而《排水采气用起泡
剂CT5-2》是1995年制定的针对单一泡排剂产品CT5-2的检测标准,技术指标
较低,且起泡力和稳泡力仅有矿化水条件下的评价,携液量仅有石油醚条件下的评价。
同时,这2个标准规定矿化度都很低,最高仅为50g/L,且对其他实验条件
都未规定,例如现场经常要考虑的凝析油含量、甲醇含量,还有对现场气井流量的模拟条件的规定等储多问题。
目前,在对各类泡排剂产品进行检测的过程中,发现其送样单位所提供的产品内控标准五花八门,这些单位既包含了研发产品的各生产厂家、高校、研发机构,也包括产品的使用机构各气田的采气厂。
同时,也进行了产品的自主研发,对现场的使用条件进行了调研,从各方面真实的反映出各类内控标准中存在的问题。
2.1 主要技术指标的差异
技术指标的差异主要反映在起泡力、稳泡力和携液量。
对于含矿化水条件下使用的泡排剂,起泡力有定0min泡高(HO)>60mm、>80mm、>90mm、>120mm,最大相差60mm;稳泡力有定5min泡高(H5)>40mm、>50mm、>60mm、>90mm,最大相差50mm,还有稳泡力定
3min泡高(H3)>60mm、>80mm、>100mm,两者相差40mm,甚至有些标准根本没有定稳泡力指标。
对于含凝析油条件下使用的泡排剂,起泡力有定0min泡高(HO)>20mm、>40mm、>60mm、>90mm,最大相差70mm;稳泡力有定5min泡高(H5)>10mm、>20mm、>40mm、>60mm,最大相差50mm,还有稳泡力定3min泡高(H3)>20mm,甚至某些内控标准中完全没有稳泡力指标。
在不同条件下评价携液量差异更大,指标有定0.29L/min、
3.0L/min、57L/min,最大相差190多倍,且评价装置不尽相同,有的加压,有的未加压,造成评价结果差异较大。
2.2 矿化水的差异
矿化水条件下评价泡排剂时,矿化度有100g/L、60g/L、54g/L、50g/L,矿化度差异没有阶梯设置,缺乏针对性,且配制方法也存在差异,不仅各厂家内控标准有差异,行业标准也有差异。
石油天然气行业标准SY/T 5761-1995《排水采气用起泡剂CT5-2》中矿化水矿化度太低,是150mg/L硬水的配制:称取0.099 9g氯化钙,0.148g硫酸镁,用蒸馏水溶解于1 000mL容量瓶中,并稀释至刻度,摇匀;SY/T 6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》中矿化水的配制分为2种,矿化水1是以上150mg/L硬水的配制方法,矿化水2是50g/L矿化水的配制:称取10g氯化钙和40g氯化钠,用蒸馏水于烧杯中溶解,搅匀后转入1 000mL容量瓶中,并用蒸馏水冲洗3次,冲洗液全部转入该容量瓶中,加蒸馏水至总体积1 000mL。
可以看出,对于含有高矿化水的气田,2个标准规定的矿化水的矿化度都太低,最高仅为50g/L,而长庆气田矿化水的矿化度普遍较高,最
高可达到200g/L左右,且大部分水型都是氯化钙型,因此,在制定针对长庆气田的企业标准时,采取了SY/T 6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》中矿化水2的配制方法和比例,制定了3种矿化度50g/L、150g/L和250g/L,这种
对矿化水进行的梯度设置更适合于现场应用。
2.3 凝析油的差异
凝析油含量是影响泡排剂评价结果最重要的因素之一。
针对目前许多气井含有凝析油的情况,许多标准采用煤油或石油醚替代凝析油进行评价,造成携液量结果偏高,尤其是用石油醚进行评价时,起泡力评价结果比采用凝析油高出几倍,即使采用凝析油评价,各个标准的含量差别也较大,有5%、10%、20%,而长庆气田大部分气井含凝析油较高,普遍在10%左右,最高达20%以上,较低的凝析油含量对长庆气田并不适用。
此外,凝析油品质差异对实验结果影响也较大[4],不同凝析油
评价的起泡力和稳泡力差别可达10~60mm,携液量差别可达5~40mL。
因此,
在制定针对长庆气田的企业标准时,采用10%、20%和30%的措施井凝析油进行评价。
2.4 温度的差异
温度对泡排剂的起泡力、稳泡力、携液量和表面张力均有所影响,特别是对稳泡力
的影响最大,温度低的稳泡力较高,温度高的甚至没有稳泡力。
在检验过程中发现,2个石油天然气行业标准的评价温度仅有40℃,而各内控标准的评价温度有定40℃、50℃、60℃和70℃,这就造成各产品评价结果之间没有可比性[5]。
2.5 评价加量的差异
不同厂家泡排剂的评价加量也不尽相同,有0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和3.0%,
对于液体泡排剂,加量每增加0.1%,其评价结果都会有很大的差别,而现场实际生产中的加量一般都在0.5%左右。
在泡排剂的各类标准中,在对其性能进行检测评价时,除了基本的物理性能外,最
主要的几个技术指标是起泡力、稳泡力、携液量和表面张力。
根据气田现场实际生产需求和大量实验室现场模拟实验,在制定泡排剂的内控标准时,规定各指标的评价温度为60℃,加量为0.5%。
3.1 起泡力和稳泡力
起泡力和稳泡力,有些标准中也叫起泡性能和稳泡性能。
目前,除个别厂家的内控标准采用瓦楞法来检测这2项性能外,其他厂家均采用现在国际上较为通用的Ross-Miles法来检测。
参照GB/T 13173 -2008《表面活性剂洗涤剂试验方法》[4]中11.4.3和4.5.2的中规定的方法和仪器来进行检测,这也是目前仅有的2个
石油天然气行业标准SY/T 5761-1995《排水采气用起泡剂CT5-2》和SY/T 6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》规定的方法,唯一不同的是,对
实验条件进行了更为细致、更为严苛的划分与规定。
其他标准中,对于配置泡排剂的试液,最多的仅为4种,由于长庆气田的许多区块地质条件复杂,地层水矿化
度高,还含有凝析油等,例如苏里格气田,其地层水矿化度最高可达250g/ L,凝析油含量在10%~30%之间,因此,根据气田生产中的实际条件和需求,按照将
矿化水和凝析油试液的配置扩大到6种,分别为50g/L矿化水、150g/L矿化水、250g/L矿化水、10%凝析油、20%凝析油和30%凝析油,以保证产品在实际生
产中的质量。
在制定泡排剂产品的内控标准时,除了以上对实验条件的细化外,规定含凝析油条件下起泡力不低于150mm,稳泡力不低于40mm,含矿化水条件下起泡力不低于150mm,稳泡力不低于150mm,这些指标都高于目前的行业标准和厂家标准。
3.2 携液量
在现有的泡排剂的各类标准中,对于其携液量的测定,尚无统一定论,尤其是对携液装置的规定问题,差异较大,直接影响到对泡排剂最重要的指标-携液量的测定。
参照SY/T 5761-1995《排水采气用起泡剂CT5-2》中规定的携液量装置(图1),
将连接气体分散头的进气管,由发泡管管口进入改为发泡管出液管口进入(图2),并将原有的气体分散头,直接置于发泡管管底,这样不仅保证所有待测液体都能得到气流的冲击,避免了原来气体分散头以下的液体并没有得到有效气流的冲击,而且进气管由下端进入,也使得整个发泡管内部的待测液体,都得到较为均匀稳定的气流冲击,也为后续的排液和清洗工作创造了方便。
除了以上对实验仪器的改进外,规定含凝析油条件下携液量不低于100mL,含矿化水条件下携液量不低于120mL,
这些指标也都高于目前的行业标准和厂家标准。
3.3 表面张力
按照SY/T 5370-1999《表面及界面张力测定方法》的规定[5],采用先进的KRUSS K100MK3表界面张力仪进行测定,参照其他标准最高要求,规定在30℃,1.0%的加量下,表面张力不低于35mN/m。
按照以上要求,参照其他各类泡排剂标准,对差异较大的各主要技术指标进行了更加严格的修订,以保证泡排剂在现场应用中的产品质量,最终制定了Q/CHG
070-2014《油气集输用泡沫排水剂烷基氧化胺类CQF-1》。
内控标准的实施不是简单的发布,而是需要企业各部门的严格遵守,并提供一定的
物质基础和相应的文件支持[5],这就需要配备必需的检验手段和试验设备,编制科
学合理的试验方法。
在内控标准发布实施后,严格按照标准中规定的仪器和方法进行检测,但仍然在实施过程中发现了一些问题。
4.1 起泡力和稳泡力的重现性较差的问题
目前,内控标准中对起泡力和稳泡力的评价,是按照国际上通用的Ross-Miles法及其配套的罗氏米尔泡沫仪,即GB/T 13173.6的规定进行评价。
在评价过程中发现,即使严格按照内控标准执行,多次试验的数据依然重现性较差,经过仔细的查找,发现几乎所有相关标准中,都要求将滴液管垂直放置刻度量管内径中心,下端与罗氏泡沫仪刻度量管上口要求的刻度线对齐。
标准中的规定没有任何问题,但是几乎
所有企业在固定滴液管的时候,均采用铁架台或类似的工具,其在每次拆卸安装时,都是目测校对滴液管位置,难免造成平行样测定时的人为误差,尤其是要求在刻度量管内径中心位置,稍微有所偏离,就会对实验结果造成一定误差,而每次的目测校准也较为麻烦,必须经过几次测试,才能达到要求的位置。
为了保证内控标准的准确性,我们仔细分析问题,精确测量仪器,制作了与滴液管配套的敞口玻璃管,其内径与滴液管外径相同,保证其可以将滴液管稳稳地固定于其中,下端口比滴液管短,保证待测液体在流出滴液管时,不受配套玻璃管的影响,上端为开放式,方便其取用。
将其按滴液管的位置要求,固定于铁架台上,每次测定时,只需将滴液管轻轻放入或取出即可,基本每次将滴液管都置于一个固定的位置,操作简便,清洗容易,大大减少了每次装卸校对的误差。
4.2 凝析油差异的问题
内控标准对实验条件进行了严格的规定,其中对矿化水有明确的配制方法和矿化度的规定,而对于凝析油,内控标准仅对其浓度进行了规定,因为气田生产中,各区块所含凝析油的成分差别较大,实验中发现,不同区块的凝析油对泡排剂起泡力、稳泡力和携液量均有所影响,起泡力和稳泡力的差别最高可以达到上百毫米,携液量的差别最高可以达到几十毫升。
针对此问题,为了保证产品的实际应用效果,内控标准中往往采用泡排剂适用区块的凝析油来评价此泡排剂,若泡排剂的做对比评价时,必须用同一区块的凝析油评价各待测样品。
自泡排剂产品内控标准颁布以来,泡排剂在性能评价时,实验条件的划分更为细致准确,更符合现场实际需求;规定仪器的改进,使准确度提高,人为误差减少;技术指标也更加严格,均高于目前的行业标准和企业标准,使泡排剂产品质量有了极大的提高,为气田生产的顺利运行提供了有力的保证。
【相关文献】
[1]牛振群.气井泡排及泡排棒在榆林气田的应用[D].西安:西安石油大学,2010.
[2]油田化学专业标准化委员会.排水采气用起泡剂CT5-2:SY/T 5761-1995[S].北京:石油工业出版社,1995.
[3]采油采气专业标准化委员会.泡沫排水采气用起泡剂评价方法:SY/T 6465-2000[S].北京:石油工业出版社,2000,3.
[4]中国国家标准化管理委员会.表面活性剂洗涤剂试验方法:GB/T 13173-2008[S].北京:中国标准出版社,2008.
[5]油气田开发专业标准化委员会.表面及界面张力测定方法:SY/T 5370-1999[S].北京:石油工业出版社,1999.。