气井泡沫排水总结

一．泡沫排水工艺简介

泡沫排水采气：泡沫排水采气工艺是将起泡剂注入井筒，与井筒积液混合后，借助天然

气流的搅动，产生大量低密度含水泡沫，降低液体密度，减少液体沿油管壁上行时的“滑脱”损失，提高气流的垂直举升能力，从而达到排出井筒积液的目的。

泡沫排水方法的最大优点是由于液体部分在泡沫中，具有更大的表面积，减少了气体活脱效应，并能够形成低密度的气液混合体。在气井生产中，泡沫能够将液体举升到井口，否则积液越严重，会造成较高的多相压力损失。如图

在水中加入泡排剂，水的表面张力随表面活性剂浓度增加而迅速降低，表面张力下降的速度体现了泡排剂的效率。泡沫排水采气的机理包括泡沫相应、分散效应、减阻效应和洗涤效应等。

泡排剂适用范围：泡沫排水采气工艺适用于弱喷或间歇喷产水气井的排水。具体应用条件为：1.因地层压力下降、产气量下降、产水量增加等原因造成的井筒积液；2.气井具有自喷能力，井底油管鞋处的气流速度大于0.1m/s，井底温度低于150℃；3.井深不大于3500m，井底温度不高于120℃，产液量小于100m3/d；4.含凝析油不大于30%，产层水矿化度不大于10g/L，含H2S不大于23g/m3，含CO2不大于86g/m3。

对不同种类的含水气井通常需采用不同类型的起泡剂。对含硫气水井而言，必须采用含缓蚀剂或兼具缓蚀剂功能的起泡剂；含凝析油的气水井，必须选用抗凝析油能力强的起泡剂；矿化度高的气水井，必须选用耐矿化度性强的起泡剂；地层温度高的气水井，必须选用耐温性好的起泡剂等。

二．起泡剂评价的室内实验方法

就目前来看，一般起泡剂评价的室内试验方法一般包括三种。

倾注法(Ross-Miles法)：方法为，将200mL试液从长900mm，内径2.9 mm的细孔中流下，冲入盛有50 mL同样温度和浓度的试液中，记录下刚流完200 mL试液时的泡沫高度H

( mm )和5 min后的泡沫高度H5 ( mm )，分别作为起泡剂的发泡能力和泡沫稳定性评价依0

据。也可采用消泡速度( V )表示。V = ( H0 - H5 ) /5。V ( cm /min )值越小，说明泡沫消失速度越慢，泡沫稳定性好。因此，可用于评价起泡剂的起泡能力和稳定性。

搅拌法：将100 mL 的起泡剂溶液倒入带有刻度的透明杯中, 急速地搅拌一分钟左右, 记录下停止搅拌时泡沫体积V0和当有一半( 50 mL )体积的液体从泡沫中分离出来时所用的时间t1/2 ( 半泄水期)。其中V0表示气泡能力, t1/2表示泡沫稳定性。

气流法：这种方法与上述两种方法的用处不同在于，它可以不仅测起泡剂的气泡能力和泡沫稳定性，还可以测携液量。其方法是在带有刻度长1.2 m，直径36 mm的泡沫管柱内注入400mL待测液体，在管柱的下端安装一块玻砂板，以一定量的气流通过玻砂板，使带刻度的管柱内测试液产生泡沫并经气流带出，通过排泡引管收集在量筒内。测定在一定时间内泡沫携带出的液体体积( V L )以及发泡能力( t0 )和泡沫的稳定性( t1)等性能。

通过对比三种实验方法，得出：最好选用气流法来作为主评价方法，因为气流法与气井泡沫排液的发泡方式相似，较好的体现了气井条件下的泡沫性能，并能考察多方面的影响因素。另外该法能综合地评价起泡剂的起泡能力、泡沫稳定性和泡沫携水能力，是评价气井起泡剂的最相对较好方法。如果几种方法评价不一致时，最好以气流法的评价结果为依据。三．起泡剂性能影响因素

影响泡沫剂性能的因素众多，说法不一。其中主要包括温度、矿化度、凝析油的影响。

温度的影响：温度对泡沫稳定性的影响较复杂，归纳起来，表现在以下几个方面：1.对表面张力的影响。温度升高，表面活性剂自由能增加，表面张力发生变化，影响了泡沫的稳定性。2.对粘度的影响。温度升高，分子间作用力小，液相粘度减小，降低泡沫的稳定。

3.对泡膜液体蒸发的影响。随着温度的升高，液膜的蒸发增加，促使液膜减薄，降低泡沫的稳定性。

4.对吸附的影响。当温度升高时，表面吸附量减少, 泡沫的稳定性降低。

地层水矿化度的影响：地层水矿化度是指地层水中含盐量的多少。当溶液中矿化度很高时，浊点越低，泡沫剂(非离子表面活性剂类)在其浊点以上的水溶液中的溶解度降低，易形成新相，不但使泡沫剂性能变差，而且有消泡作用；当溶液电解质浓度很高时，泡沫液(阴离子表面活性剂类)膜的扩散双电层被压缩，相斥作用减小，膜变薄速度加快，使泡沫剂性能明显减小。因此，在泡沫剂选择上，必须考虑药剂对矿化度的抵抗能力。

凝析油含量的影响：在油水介质中，产生泡沫取决于两个过程的竞争：即在水相中产生泡沫，同时在油相中泡沫破裂。当有凝析油存在时，不仅改变了产生泡沫的条件，同时改变了泡沫的稳定性能。在泡沫剂选择上，必须考虑药剂抗凝析油能力。

四．起泡剂性能评价方法

参照石油天然气行业标准SY/T 6465-2000《泡沫排水采气用起泡剂评价方法》和SY/T 5350-91《钻井液用发泡剂评价程序》进行起泡剂的性能评价。

罗氏泡沫高度：根据GB/T7462-94标准，用气井产出水水样配制起泡剂溶液，在液体停止后30s，3min和5min测定泡沫高度。

高速搅拌下起泡能力：参照标准Q/CNPCCQ3251-2005，起泡剂溶液在GJ-3S型数显高速搅拌机中高速搅拌1min后，测定产生泡沫的体积及析出50mL液体的时间（半衰期）。

动态携液能力：参照标准SY/T 6465-2000，用气井产出水配制起泡剂溶液，在泡沫动态性能评价装置中，测定一定时间内泡沫携带出的液体体积。

热稳定性：起泡剂在110℃下老化24h后，在泡沫动态性能评价装置中，测定起泡剂溶液的携液量。

表面活性：在DCAT型表面张力仪，测定不同水样及不同质量分数起泡剂溶液的表面张力。

缓蚀性能：参照标准SY/T5273-2000《油田采出水用缓蚀剂性能评价方法》，测定起泡剂的缓蚀性能。

五．泡沫的形成和消泡原理

泡沫的形成：泡沫是气体被液体隔开的分散体系，气相是分散相，液相是分散介质。气泡间吸附着表面活性剂的气液界面和界面间的液体构成了泡沫的液膜。泡沫本身属热力学不稳定体系。单一组份的液体不能形成稳定的泡沫，但液体中如果含有一种或几种具有起泡和稳泡作用的表面活性剂，则能产生能持续存在数十分钟乃至数小时的泡沫。在溶液中有表面活性剂的存在，气泡形成后，由于分子间力的作用，其分子中的亲水基和疏水基被气泡壁吸附，形成规则排列，其亲水基朝向水相，疏水基朝向气泡内，从而在气泡界面上形成弹性膜，其稳定性很强，常态下不易破裂。泡沫的稳定性与表面粘性和弹性、电斥性、表面膜的移动、温度、蒸发等因素有关。

消泡剂的消泡机理：消泡剂是低表面张力的液体。一般具有3个性质：a.不溶于要消泡的介质；b.有正的进入系数；c.有正的展布系数。当体系加入消泡剂后，其分子杂乱无章地广布于液体表面，抑制形成弹性膜，即终止泡沫的产生。当体系大量产生泡沫后，加入消泡剂，其分子立即散布于泡沫表面，快速铺展，形成很薄的双膜层，进一步扩散、渗透，层状入侵，从而取代原泡膜薄壁。由于其表面张力低，便流向产生泡沫的高表面张力的液体，这样低表面张力的消泡剂分子在气液界面间不断扩散、渗透，使其膜壁迅速变薄，泡沫同时又受到周围表面张力大的膜层强力牵引，这样致使泡沫周围应力失衡，从而导致其破泡。不溶于体系的消泡剂分子再重新进入另一个泡沫膜的表面，如此重复，所有泡沫全部覆灭。

消泡剂的分类：国内外商品消泡剂的品种繁多，性能各异，目前常用的消泡剂大致归为3类，即聚醚型、硅油型、硅醚混合型。