苏里格气田常用泡排剂性能的影响因素及评价研究

苏里格气田常用泡排剂性能的影响因素及评价研究摘 要针对苏里格油气田由于深度开发，井内积液严重，致使采气成本增加，采收率不高的实际情况，本文采用气流法考察了普通泡排剂、纳米泡排剂、固体泡排剂，SDS、AOS和AEO-5六种不同泡排剂的起泡性能，对它们的稳定性、携液能力及表面张力进行了测试，得到结果：纳米泡排剂AOS普通泡排剂SDSAEO-5固体泡排剂。此外本文还测试了地层矿化度和凝析油对泡排剂泡沫性能的影响，抗盐性能优劣顺序为：纳米泡排剂AOS固体泡排剂SDSAEO-5普通泡排剂；抗油性能优劣顺序为：AOS纳米泡排剂SDS固体泡排剂普通泡排剂AEO-5，同时根据现场工艺研究发现两种不同的加油方式对泡沫性能没有明显影响。最终确定筛选出最适宜苏里格气田使用的泡排剂为纳米泡排剂，并探究了矿化度和凝析油对不同泡排剂的影响，为气田的实际应用提供了一定的理论指导。关键词：泡沫；稳定性；表面张力；矿化度；凝析油 Influencing Factors and Evaluation of Performance of Common Foaming Agents in Sulige Gas FieldAbstractIn view of the deep development of the Sulige oil and gas field, serious cumulated fluid in the well, resulting in increased gas production costs and low recovery efficiency. In this paper, the foaming properties of general foaming agent, nano foaming agent, solid foaming agent, SDS, AOS, and AEO-5 were studied by gas flow method, including their stability, liquid carrying capacity, and surface tension, the results were obtained: nano foaming agentAOSgeneral foaming agentSDSAEO-5solid foaming agent. In addition, the effects of salinity and condensate oil on the foam performance were also tested. The order of the salt resistance performance was as follows: nano foaming agentAOSsolid foaming agentSDSAEO-5general foaming agent, the order of the oil resistance performance was as follows: AOSnano foaming agentSDSsolid foaming agentgeneral foaming agentAEO-5. At the same time, according to the study, it was found that two methods of adding condensate oil had no significant effect on the foam performance. It was determined that the most suitable foam agent for the Sulige gas field was the nano foaming agent, and the influence of salinity and condensate oil on different foaming agents was explored, which provided a theoretical guidance for the practical application of the gas field. .Keywords：Foam；stability；surface tension；salinity；condensate oil目 录第1章 绪论11.1 研究背景11.2 泡沫及其性质简介21.2.1 泡沫的形成21.2.2 泡沫的衰变31.2.3 泡排剂的稳定性41.2.3 泡排剂的起泡性能51.3泡沫性能的影响因素51.3.1 温度51.3.2 压力51.3.3 无机盐61.3.4 凝析油61.4本章小结7第2章 研究方法82.1实验仪器和药品82.1.1 用到的实验仪器82.1.2 用到的化学试剂82.2 泡沫性能测试82.2.1 稳定性测试82.2.2 携液能力测试92.2.3 表面张力测试92.2.4 微观结构测试10第3章 泡排剂基本性能测试113.1 泡沫稳定性测试113.2 泡沫携液能力测试123.3 泡沫表面张力测试123.4 泡沫表观形貌测试133.5本章小结16第4章 无机盐对泡沫性能的影响174.1 泡沫稳定性174.2 表面张力184.3 本章小结19第5章 凝析油对泡沫性能的影响215.1 加油方式215.2泡沫稳定性215.2.1 先加油后起泡215.2.2 先起泡后加油225.3加油方式对比分析235.4本章小结24第6章 结论25致 谢27参考文献28第1章 绪论第1章 绪论1.1 研究背景随着油气田的深度开发，很多气井都有井内压力下降，井筒内积液严重的情况，积液的产生是由于井内产水而且气体流速低于临界流速，苏里格大多数井从投产一年内就开始就有积液了，且苏里格气田现阶段采气出现很多困难，地质复杂即构造岩性复合控制、气水关系复杂、平面变化大、纵向稳产难度大即低压低产开采阶段、低产井逐年增多、管理难度逐年增大、对工艺要求砂层多、更高；苏43新区地质条件复杂即区块主要产层盒8段大面积含水，气水关系极为复杂、富集规律需深化研究；山西组含气性相对较好，但非均质极强，储层薄，目前常规地震资料难以预测。针对出现的这些问题，苏里格气田尝试过很多采气工艺，最终泡沫排水采气技术以其投资小、收效快的优点成为了该气田上最为常用的排水采气技术1，几乎所有的产水气井都需要经历泡沫排水这一阶段，在此过程中泡排剂的选择很大程度决定了气田采收率的高低，而油气田采气采油的过程中会有很多因素影响着泡排剂的性能，尤其是温度、矿化度和凝析油，所以如今很多泡排剂的研发都集中在泡排剂的抗温、抗盐及抗油性能上，实际上苏里格气田气层段温度可达到100-115，地下水的矿化度为1mg/L-3104mg/L，气田中也常有凝析油存在，常用泡排剂的泡沫性能在苏里格气田的环境中受到极大影响与限制，因此苏里格气田需要找出一种性能优良经济性好的泡排剂来改变现状，降低成本，实现增产。泡沫排水采气工艺就是向有积液的产气井里定时定量投入起泡剂或者泡排棒，通过井内天然气的流动搅动起泡，泡沫随着气流将气井中产生的积液带出气井，这个工艺适合范围广且成本较低，不过成功的关键也在于泡排剂的性能及其井底能否起泡，所有的泡排剂也是需要充分搅拌才可以起泡。随着苏里格气田产量和压力的递减，井底流速会变得越来越低，泡排的效果会越来越差，而泡排剂的性能与两部分因素有关，其一是泡排剂的本身性能差异，其二便是气田的大环境的影响。泡排剂的性能优劣很大程度影响着泡沫采气工艺的成功与否，那么就要求泡排剂在一定的温度范围、矿化度浓度和凝析油含量下有尽可能高的稳定性、起泡性能和携液力。好的泡排剂应该具有以下特点即产出泡沫的携液量足够大；起泡剂的起泡性能好，泡沫易于产生；最后泡沫的稳定性最重要，若泡沫稳定性差，则泡沫在气井中上升、流动时就可能已经破裂，不能将积液带出气井，但是若稳定性太强，泡沫到达井外依旧难以破裂会增加泡沫消泡、分离等的难度，反倒增加了成本，所以泡排剂的泡沫稳定性应该适中。目前市场上泡排剂种类繁多，性能差异较大，而且针对不同产气产油井需要选用合适的泡排剂才能更好地实现利益最大化成本最低化。所以本文选择了六种苏里格气田常用泡排剂即进行评价与筛选，即：普通泡排剂（A）、纳米泡排剂（B）、固体泡排剂（C）、SDS（D）、AOS（E）和AEO-5（F），从而为气田的实际应用提供一定的理论指导。1.2 泡沫及其性质简介 1.2.1 泡沫的形成泡沫主要是气体在液体中的粗分散体系，一般气体的体积分数大于90%。泡沫在我们的生活中随处可见，小到平日的洗手洗衣服，大到工业领域的采油、电磁干扰屏蔽等。因为气体与液体之间有很大的密度差,所以一般情况下水中产生的气泡密度小都会很快上升到液面然后具有液膜的气泡，这就形成了我们常见的泡沫。但是我们都知道平时在纯净水中很难形成大量泡沫,比如沸腾的水中升起的气泡也会立即破裂消失。众所周知，纯液体生成的泡沫稳定性不好很快就会破裂消失，要想使泡沫在液体中不但容易生成而且能够有较好的稳定性，就必须存在两种成分一是起泡液体另外就是起泡剂，通常称为起泡剂，多为表面活性剂，加进去的表面活性剂分子会吸附在气泡的液膜上从而形成表面活性剂膜来增加气泡的稳定性，同时使得泡沫液膜的排液速度降低泡沫液膜变薄减慢寿命增加。从能量的角度来看，泡沫属于热力学不稳定体系，有泡沫时的液体的表面积远大于液体本身的表面积，所以表面张力增大，熵增加，体系能量增加，泡沫破裂时熵减小，能量降低，所有的变化都是趋于熵减小的方向发生的，所以泡沫很容易破裂，那么让泡沫稳定一些就需要降低它可以存在情况下的能量，就需要加入表面活性剂，表面活性剂分子具有亲水基团和疏水基团，溶入溶液后分子可以吸附在液膜表面形成一层表面活性剂膜，疏水基指向空气，增加了液膜强度降低了溶液表面张力，在水中的气泡单层吸附表面活性剂分子，当起泡上升到气液界面时或者在空气中时会吸附两层表面活性剂分子，使得起泡表面能降低稳定存在。表面活性剂分子水中吸附状态如图（1-1）所示：图1-1 起泡剂在泡沫上的吸附1.2.2 泡沫的衰变泡沫的表面能很大所以它总是倾向于破裂，泡沫生成之后就开始演变2。泡膜的排液、泡沫之间的聚结以及泡沫膜的破裂是泡沫演变的主要过程 3-6，泡沫衰变的机理主要有两个，其一是泡沫膜不断进行排液，其二是气泡中的气体透过泡沫液膜扩散出去，而这两种衰变机理都和泡沫液膜所具有的性质及液膜与泡沫形成的Plateau 边界之间的相互作用有很大的关系。溶液中生成泡沫后泡沫间不断相互聚集，不可避免泡沫之间会发生相互挤压，泡沫间的挤压主要是因为泡沫大小不同曲面压力不同造成的，而且由于液体重力的影响加速了泡沫的衰变与破裂。图1-2就是所谓的 Plateau 边界，根据 Laplase 方程即公式（1-1），不难导出： PB-PA=/R （1-1）PA为图中A处的液体压力PB为图中B处的液体压力R为气泡半径为表面张力图1-2 Plateau 边界根据Laplace 公式可以得知：泡沫液膜Plateau交界处与平面膜之间的压力差与表面张力成正比变化，与气泡半径成反比；表面张力越小低则压差越小,因而在低表面张力下泡沫液膜的排液速度较慢，液膜变薄速度下降，有利于泡沫的稳定。而很明显B处压力始终大于A处压力，所以B处的液体会在压力差的作用下不断流向A处，这样子B处液体不断流出，泡沫膜不断变薄，最终泡沫破裂。另外还有气泡中的气体会透过液膜向空气中排气，加速了泡沫的衰变，显而易见不论是用机械搅拌还是通过天然气体的搅拌所产生的泡沫，气泡内径都是不一致的，而且根据上边的Laplace公式可以得知小气泡内径小压力大要比大气泡的压力高，这样小气泡内的气体会通过液膜扩散到大气泡中，大气泡内的气体也会通过液膜不断扩散到空气中，从而就有了小泡变小破灭，以至于消失，大泡不断变大使泡沫液膜不断变薄排液速率加快，表面张力增加致使泡沫不稳定最后破裂消失的结果。这方面也加速了泡沫的破裂与消失。1.2.3 泡排剂的稳定性泡沫的稳定性即泡沫可以存在的时间长短，也可以说是泡沫的“寿命”，即可以认为是消泡的难易程度。泡沫本就属于热力学不稳定体系，总会自发从高能向低能量的状态转变，本来就不会稳定存在。一般情况下可以由泡沫的半衰期来评价泡沫的稳定性，泡沫半衰期越长稳定性越好，也可以由确定数量的泡沫样品完全消泡所需要的时间长短来衡量，时间越长越稳定。泡沫稳定性也与溶液的粘度有关系，溶液的粘度增加，泡沫之间作用力减小，气体扩散减慢，液膜表面吸附分子增多，液膜强度增加，从而增加了泡沫的稳定性，但是粘度过大就不利于泡沫的稳定存在。而泡沫排水采气技术就是往产水的气井里加入适合泡排剂生成泡沫带出积液的过程。向产水气井中定时定量投入适合的泡排剂，到井底后溶于积水，借助天然气气流的搅动，表面活性剂溶液会生成大量的低密度泡沫，生成的这些泡沫会随着气流从井底上升到井外，将井底积液以泡沫的方式携带出来，从而排出井底积水，实现增产、稳产的目的。这个过程中有一个关键的问题便是泡排剂的性能，很容易理解当泡沫的稳定性不足够好不足以将积液带出气井，那么对于场地上的实际应用则是一种极大的浪费和消耗，所以对于场地应用泡排剂的稳定性进行测试与评价是必不可少的一步。1.2.3 泡排剂的起泡性能泡排剂的起泡能力主要是指泡沫生成的难易程度和生成泡沫的多少；气液相互接触是泡沫可以产生的条件，当向气井中加入泡排剂时，在天然气搅动下泡排剂与井内液体接触产生低密度泡沫，从而在天然气的带动下将积液带出来，毫无疑问，泡排剂的起泡性能好坏是第一要考虑的因素。常用起泡效率和泡沫力作为发泡性能的衡量指标。起泡效率是指可以产生最多泡沫时所用泡排剂的最小质量数，质量分数的高低与起泡剂的起泡效率是负相关的；泡沫力是用等量表面活性剂最多能生成的泡沫体积或泡沫高度来衡量的。起泡剂的起泡性能还受到表面活性剂的分子结构、种类、浓度、温度、矿化度、凝析油等影响7。在一定浓度区间内，泡排剂的起泡性能随着浓度的增加而增加，因为表面活性剂分子的增加以及在液膜表面排列趋于规律会使得泡沫液膜的强度增加，表面张力减小，泡沫排液减缓，更加稳定也更易生成泡沫，到一定浓度时，泡沫起泡性能趋于不变性能最好此值成为表面活性剂的CMC，即临界胶束浓度，超过这个浓度表面活性剂性能下降。起泡剂分子结构不同，如不同基团亲水亲油性不同也会影响起泡剂的起泡能力。这些性能对于场地的实际操作都有着不可言喻的影响。1.3泡沫性能的影响因素1.3.1 温度排水采气工艺过程中温度是不可忽略的因素，因为实际应用中井内不同地段不同深度温度都不相同，对泡排剂的性能也会产生不同的影响，如低温的情况下泡沫主要衰变机理是气体的扩散，液膜达到一定厚度时会转成为亚稳状态而且由于温度较低时液体粘度大液膜排液速度降低，泡沫比较稳定，但温度过低时起泡剂起泡性能较差。当温度升高的时候，一定温度区间内随着温度的升高表面活性剂分子容易迁移，动能增加液膜上的表面活性剂分子增加，表面张力进一步减小，从而使得泡沫的稳定性增强；但当温度超过一定区间时温度升高会加快液体的蒸发，液膜变薄速度加快，强度降低使得生成泡沫的稳定性减小。1.3.2 压力在气井泡沫排水时可以发现压力对泡排剂的起泡性能影响不显著，但是可以发现对泡沫的稳定性影响较大，高海拔地区泡沫起泡较大因为气压低泡沫体积较大，在气井中越深压力越大从而产生泡沫比较小，泡沫密度较大，这样就使得泡沫液膜较厚强度较大排液速度较慢从而使得泡沫的稳定性增加。1.3.3 无机盐溶液中不可避免会有无机盐离子，尤其是油气田用来起泡的水通过井内发泡无机盐含量会大幅度增加，这些气井中的无机盐对泡沫的性能有着不可小觑的影响。从上文中可知泡沫液膜上为离子型表面活性剂时，液膜内外表面会吸附表面活性剂离子从而形成具有相同的电性的两个表面，生成扩散双电层，当泡沫正常排液到一定壁厚时泡沫的双电层会发生交叠，这时泡沫两个表面会相互排斥进而阻止了泡沫液膜的进一步变薄，这样使得泡沫更加稳定。对于离子型表面活性剂来说。当发泡溶液中无机盐含量较低时，无机盐在溶液中电离出来的离子会吸附在泡沫液膜的内外表面使得泡沫之间的斥力增加，降低了泡沫之间聚集的机会且增加了液膜的强度降低了液膜的排液速率，从而提高了泡沫的稳定性；而当溶液中无机盐含量过高时，过多的无机盐离子会压缩双电层降低了泡沫之间的静电斥力，泡沫很容易聚集，液膜排液速率加快，从而不利于泡沫的稳定性。对于非离子表面活性剂用浊点常用来表征其亲水性，亲水性越好，浊点越高。当无机盐浓度含量很高的时候会使得表面活性剂的浊点降低生成新相，从而降低了泡排剂的起泡能力已经泡沫的稳定性。因此在筛选泡排剂时必须考虑泡排剂对无机盐的抵抗能力。1.3.4 凝析油在天然气开采过程中，含水气井底部也会常有凝析油的存在，由于凝析油具有较强的消泡作用，易使泡沫性能变差8。当泡排剂与水在井下发泡时凝析油的存在使得发泡的环境改变，也改变了泡沫的稳定性，油相的存在会对泡沫的生成有一定的抑制作用，起泡能力变差，甚至还有消泡的作用，但是也有种情况：当凝析油遇到表面活性剂和水时会被乳化为小油珠，当小油珠足够细小时会进入泡沫的液膜中，一定程度上增加了泡沫液膜的厚度，液膜强度增大且泡沫间粘度增大减缓了泡沫排液速度，从而有利于泡沫稳定存在；当然绝大部分气井中含油量较高，乳化程度不同且凝析油进入泡沫的液膜结构中会铺展或者油珠进入使得泡沫液膜结构不稳定从而加速了泡沫的排液速率加速了泡沫的破裂。实践证明不同气井所含凝析油成分均有不同，含量高低也不同所以对于特定气田应该测试出最适合该气田具有抗油性能的泡排剂。所以本文中测试了六种泡排剂加入苏里格气田凝析油后的泡沫性能，即抗油能力。1.4本章小结本章节中较全面地介绍了苏里格气田目前所面对的困难，通过分析其地理环境发现其气水关系比较复杂，主要是井内积水严重，使得天然气采收率低下采气工艺成本增加，通过实践发现泡沫排水采气工艺简单易实施，成本较低收效较快成为了苏里格气田常用排水采气技术。此工艺中最为关键的一步是泡排剂的选择，泡沫稳定性在采气过程中尤为重要，本章也解释了四个因素影响泡沫稳定性的机理，由于气井中无机盐以及凝析油的存在对泡沫稳定性有很大影响，所以本文主要针对这两个影响因素对这六种泡排剂进行筛选。35第2章 研究方法第2章 研究方法2.1实验仪器和药品 2.1.1 用到的实验仪器圆柱石英发泡管、表面张力测试仪（上海中晨数字技术设备有限公司）、ZEISS金相显微镜（德国ZEISS公司）、100ml烧杯4个、氮气瓶、气体流量计、铁架台、100ml量筒2个、玻璃杯3支、秒表一个。2.1.2 用到的化学试剂试剂：普通泡排剂（苏里格气田）、纳米泡排剂（苏里格气田）、固体泡排剂（苏里格气田）、十二烷基硫酸钠SDS（92.5%100.5%）、-烯基磺酸钠AOS（99.9%）、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5（99.0%）、氯化钠NaCl（99.0%，代替矿化度）、凝析油（苏里格气田）。2.2 泡沫性能测试2.2.1 稳定性测试本实验中需要对六种不同泡排剂的性能进行发泡测试，但是起泡剂的浓度也是影响泡沫性能的一个因素，而在测试泡沫影响因素时应用控制变量法保持单变量变化，所以本实验最开始就利用气流法测试了六种泡排剂不同浓度下的性能，浓度范围从0.1wt%到0.5wt%发现浓度在0.2wt%时六种泡排剂的起泡性能以及稳定性都较好，低于或高于此浓度泡排剂的稳定性变差，所以之后的泡沫性能测试均在浓度为0.2wt%的条件下测试，将六种泡排剂分别称取0.2g置于烧杯中并分别加入100ml水用玻璃棒完全搅拌至充分溶解，依次倒入带有刻度的圆柱发泡管中进行发泡实验。通过查阅文献以及实验探索确定发泡时通气速率为28ml/min。测试方法：将配置且完全溶解好的溶液倒入圆柱石英发泡管中，静置一分钟后打开氮气阀门开始通气，泡沫高度达到800ml时停止通气，同时开始计时，记录停止通气时的液体体积即初始液体体积。计时过程中注意记录泡沫体积消泡到一半所需要的时间即泡沫半衰期，泡沫析液到一半的时间即析液半衰期，记录时应注意减去初始液体体积，这两个半衰期都是评价泡沫稳定性的重要参数。同时获得泡沫衰变曲线可以直观分析泡沫的衰变过程。2.2.2 携液能力测试将需要测试的泡排剂配置0.3wt%浓度的溶液，倒入发泡管进行发泡发泡至顶取出固定体积500ml泡沫到固定容器进行测试，记录总的消泡时间和析出的液体体积，泡沫携带的液体体积可作为携液能力的一个简单的评价指标。2.2.3 表面张力测试对于泡沫这种不稳定体系来说，表面张力对其稳定性有很大的影响，低的表面张力有利于泡沫稳定存在所以对于表面张力的测试很有必要9。利用表面张力仪来测定六种表面活性剂的表面张力，其中原理为悬滴法，室内环境稳定，操作方法简单，且也不会受到接触角的影响（AOS普通泡排剂SDSAEO-5固体泡排剂。第4章 无机盐对泡沫性能的影响第4章 无机盐对泡沫性能的影响4.1 泡沫稳定性排水采气过程中必须考虑到无机盐的影响，地层水中含有大量无机盐，且表面活性剂成分极其容易在这种环境中发生“盐析”现象14。所以对泡沫的抗盐能力的测试是非常有必要的。将这六种常用泡排剂按照最佳浓度配置成六种泡排剂溶液，在室温下测试泡排剂在不同无机盐（NaCl）浓度下（5000mg/L-20000mg/L）下泡沫稳定性的变化，如图（4-1）泡沫半衰期与图（4-2）析液半衰期所示：图4-1 六种泡排剂溶液泡沫半衰期随无机盐浓度的变化图4-2 六种泡排剂溶液析液半衰期随无机盐浓度的变化通过六种泡排剂溶液泡沫半衰期及析液半衰期随无机盐浓度的图可以发现，普通泡排剂和AEO-5受盐浓度的影响比较大，随着盐浓度的增加普通泡排剂的稳定性很快增强，斜率很大泡沫半衰期增长但当盐浓度大于10000mg/L时泡沫半衰期很快降低，所以普通泡排剂比较适合在盐浓度低于10000mg/L的坏境中使用，而AEO-5在刚开始加入盐的时候稳定性降低，盐浓度10000mg/L到15000mg/L间趋于稳定，超过15000mg/L时稳定性又极快上升所以AEO-5适合盐浓度大于15000mg/L的地层环境。相比之下其他四种泡排剂性能变化不是很明显或者说加入盐基本无影响泡沫性能稳定比较好。4.2 表面张力表面张力的大小影响着泡沫稳定性15-16，液膜的排液能力，液膜变薄的速率，表面张力越大泡沫衰变越快稳定性越低17-18，那么对于表面张力的测试是很有必要的，这里测试了无机盐盐浓度对六种泡排剂溶液表面张力大小的影响。配置最佳浓度的六种泡排剂溶液100ml，搅拌至泡排剂完全溶解静置，然后用表面张力仪原理悬滴法测试不同泡排剂溶液在不同盐浓度下的表面张力，以下表（4-1）为所得数据：表4-1 六种泡排剂溶液在不同盐浓度下的表面张力盐浓度ABCDEF5000mg/L32.43927.4329.34527.66829.72927.57510000mg/L34.67729.12337.39836.7128.17628.75915000mg/L29.68126.93936.46534.18730.42831.93920000mg/L33.68227.84536.20232.33631.06725.672由六种泡排剂溶液在不同盐浓度下测得的表面张力数据可以分析：普通泡排剂随着盐浓度的增加表面张力没有变化多少，在15000mg/L时表面张力骤降，其他浓度下基本稳定在32mN/m左右，实际测试时其稳定性变化也是15000mg/L时最好，超过时稳定性变差；纳米泡排剂性能很稳定，表面张力加盐的多少都不怎么影响；固体泡排剂盐浓度低时表面张力较低仅29.345mN/m，超过时表面张力增加但是之后基本稳定在36mN/m左右，稳定性略有降低盐浓度继续加大基本不变；SDS变化与固体泡排剂的性能变化相似，也是刚开始表面张力较好之后增大但是之后盐浓度基本无影响还有点稳定性增加的趋势；AOS盐浓度基本无影响很稳定，基本没受无机盐的作用，抗硬水能力强；AEO-5性质随着盐浓度的增加表面张力先增大后减小，20000mg/L时稳定性最好，表面张力也最低。可见表面张力的数据能够很好的印证泡沫稳定性随盐浓度变化的结果。4.3 本章小结无机盐对于泡沫排水采气具有不可忽略的影响，无机盐溶解在水溶液中会发生电离19，生成的离子一方面可能会与一些表面活性剂发生反应作用下使得表面活性剂失效，另一方面离子会进入泡沫液膜中与双电层作用液膜受力发生变化从而影响泡沫的稳定性，而无机盐对泡沫的影响会随着盐浓度的变化而变化20，所以对于无机盐的影响是不容忽视的。本章节中测试了5000mg/L-20000mg/L无机盐浓度下六种泡排剂的性能变化，综合泡沫半衰期曲线，析液半衰期曲线以及表面张力来分析，这六种泡排剂只有普通泡排剂和AEO-5的泡沫性能随盐浓度起伏较大，其余泡排剂受到影响较小，但是可以发现少量无机盐存在时有利于泡沫的稳定性21，因为无机盐较少时压缩双电层，表面活性剂亲水头基离子间斥力下降22，表面活性剂吸附增加趋于有序排列使得泡沫析液减缓，稳定性增加。最后结合表面张力数据可得：纳米泡排剂AOS固体泡排剂SDSAEO-5普通泡排剂。第5章 凝析油对泡沫性能的影响第5章 凝析油对泡沫性能的影响5.1 加油方式在气田采气过程中会发现气井中往往也含有部分凝析油，在含有凝析油的气井中凝析油会与井底积液一起，会在泡沫排水的过程中影响泡沫的稳定性，因为一般情况下凝析油具有消泡作用，甚至可能在凝析油含量高的气井有些起泡剂根本不会起泡23。所以凝析油的影响也是必然需要考虑到的。将苏里格气田带回来的凝析油以0.5%的浓度来测试六种泡排剂在凝析油存在下的性能变化，配置最佳浓度下的泡排剂溶液进行泡沫性能测试，由于井底凝析油与积液存在状态未知，所以这里以两种方式来开展实验，即先加油后起泡和先起泡后加油，从而来考察凝析油对泡排剂性能的影响。5.2泡沫稳定性5.2.1 先加油后起泡测试先加入凝析油之后再起泡的溶液性能，首先得到第一种加油方式下的六种泡排剂溶液泡沫衰变曲线，如图（5-1）：图5-1 六种泡排剂溶液在先加油后起泡方式下的泡沫衰变曲线由图第一种加油方式下的衰变曲线一眼就可以发现纳米泡排剂和AOS的性能远远优于其它几种泡排剂的稳定性能，相比较下六种泡排剂中AEO-5稳定性最差，可能由于AEO-5脂肪醇聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂聚合度对其影响较高，聚合度较低时亲油性较好24，但是本实验中加入油浓度较低时AEO-5亲油性佳与凝析油作用，反而影响了其在水中的作用稳定性极快下降，而纳米泡排剂表面活性剂分子大小纳米级易于进入泡沫液膜且排列趋于整齐紧密，有利于泡沫的稳定性，AOS在这种条件下稳定性可观，其他三种泡排剂泡沫稳定性相近。5.2.2 先起泡后加油接下来是第二种加油方式下六种泡排剂泡沫衰变曲线对比，如图（5-2）：图5-2 六种泡排剂溶液在先起泡后加油方式下的泡沫衰变曲线第二种加入方式下依旧是AOS与纳米泡排剂稳定性最优，SDS稳定性增加，AEO-5最差，普通泡排剂和固体泡排剂居中，分析固体泡排剂凝析油的加入影响较大稳定性远小于之前，但是加入油的方式对于它俩影响不大；AEO-5加入油对其影响很大无论是哪种方式加入都稳定性极差；而不同加油方式下SDS稳定性变化，分析是第一种加油方式下凝析油在鼓泡时被打碎，分散为小油珠易于进入泡沫液膜影响稳定性25-27，而第二种方式凝析油难以被分散为小油珠进入液膜稳定性稍好，但是总的来说稳定性都下降；无论是哪种泡排剂在有凝析油存在时泡沫性能都会下降，因为毫无疑问凝析油对泡沫的的存在有抑制的作用28，会破坏泡沫结构，降低泡沫稳定性。5.3加油方式对比分析通过对比六种泡排剂溶液泡沫在不同加油方式下的半衰期来分析不同油水存在状态下泡排剂的性能变化，图（5-3）泡沫半衰期对比，图（5-4）析液半衰期对比：图5-3 六种泡排剂泡沫半衰期在不同加油方式下对比图图5-4 六种泡排剂析液半衰期在不同加油方式下对比图不同加油方式下泡排剂泡沫半衰期及析液半衰期均有不同，但是有个大趋势就是第二种加油方式下泡排剂的半衰期都比第一种方式的长，很明显稳定性增加，可以看到SDS泡沫第二种方式下析液半衰期较第一次的短但是差距不是很大，忽略误差因素显而易见第二种加油方式有利于SDS泡沫的稳定存在。第一种加油方式下泡沫易于被打散为小油珠，小油珠很容易分散到泡沫液膜使得表面活性剂分子与水作用力变化，小油珠过多形成油膜排液加快使得泡沫稳定性剧烈减小。而第二种加油方式下凝析油不易进入液膜，油与泡沫接触不深很充分但还是影响泡沫存在。总的来说第二种加油方式对泡沫性能影响更小，泡沫稳定性更好。5.4本章小结井内发现凝析油是常有的事，凝析油被称作“天然消泡剂”29，对于井内泡沫的性能有着很大的影响，而在气田中主要是井底积液制约生产，水油两相不相容，所以在考虑凝析油的影响的时候也应该考虑水油存在状态的影响，本章节中就以两种加油方式来模拟井下水油状态进而考察凝析油对泡沫稳定性的影响。测试结果表明第二种加油方式较第一种更有利于泡沫的稳定性，但是相比较之前无论哪种泡排剂泡沫性能都很快变差，可见凝析油的存在对泡沫性能都是有不利影响的，都是有效消泡作用的，相比较下依旧是AOS与纳米泡排剂性能表现最好，抗油性较强稳定性最好。得出六种泡排剂抗油性大小：AOS纳米泡排剂SDS固体泡排剂普通泡排剂AEO-5。中国石油大学（华东）本科毕业设计(论文)第6章 结论本文中介绍了苏里格气田因过度开发遇到的问题：井内积液严重，气井产水多含有凝析油，无机盐影响大，致使气井产量迅速下降提前进入递减区，采气速度降低，且增大了气水两相间流动的能量损失，使得气井自喷能力下降，逐渐变为间歇井，最终不但采收率低下还增加了排水采气的成本30-32。考虑适用性经济性时效性情况下，苏里格气田将泡沫排水采气法作为常用采气工艺33-34，毫无疑问泡排剂的选择是重中之重，所以本文针对苏里格气田现状对六种常用泡排剂进行了筛选。得出以下结论：（1）初步筛选：六种泡排剂均能完成起泡，可在很短时间内起泡至800ml，起泡性能较好，但是在消泡时发现固体泡排剂，SDS和AEO-5消泡时间短，衰变快，纳米泡排剂，固体泡排剂和AOS衰变、消泡时间长；由半衰期可以得出普通泡排剂，纳米泡排剂和AOS的稳定性好，半衰期近两倍于其他三种；携液量测试AOS，AEO-5和SDS较好，但是与其他三种泡排剂相差不是很大；表面张力测试SDS最低，最高为固体泡排剂；表观形貌可观察到纳米泡排剂，AOS的泡沫大小较为均匀，AOS泡沫略大于纳米泡排剂。则可得结论泡排剂泡沫性能：纳米泡排剂AOS普通泡排剂SDSAEO-5固体泡排剂。（2）无机盐对六种泡排剂泡沫性能的影响：由泡沫半衰期和析液半衰期数据可以发现普通泡排剂与AEO-5受盐浓度影响大，普通泡排剂适用于盐浓度低于10000mg/L的地层，而AEO-5则可能更适用于盐浓度大于15000mg/L的地层进行发泡排水，相比之下其他泡排剂受盐浓度影响不大，或稍有利于泡沫的稳定性，之后得到表面张力数据也符合实验所的结论，很好的印证了这一点，则可得泡排剂泡沫性能：纳米泡排剂AOS固体泡排剂SDSAEO-5普通泡排剂。（3）凝析油对六种泡排剂泡沫性能的影响：考虑到气井排水采气过程中井底积液与凝析油的共存状态不同，本文中进行了两种不同加油方式下泡排剂的性能测试，发现泡排剂性能在第二种加油方式下更好，且不论哪种加油方式纳米泡排剂和AOS性能一直较好比其他泡排剂稳定，第二种加油方式下SDS稳定性有所加强，但是很明显无论哪种加油方式哪种泡排剂泡沫性能都是变差了很多，主要还是因为凝析油本身就有消泡作用35，极其不利于泡沫的稳定存在，则得出泡排剂泡沫性能：AOS纳米泡排剂SDS固体泡排剂普通泡排剂AEO-5。（4）综上，可得出六种泡排剂起泡性能佳，稳泡性能差异大；抗盐性能实验可得出除普通泡排剂和AEO-5泡沫性能受无机盐影响较大，且少量无机盐的加入压缩双电层泡沫间斥力减小，有利于泡沫的稳定存在；抗油性能实验可得出纳米泡排剂与AOS性能较好于其他泡排剂，但是无论哪种加油方式都使得泡排剂的泡沫性能大大下降，因为油相的存在总是不利于稳泡的。可最终筛选出最适宜苏里格气田使用的泡排剂为纳米泡排剂。致 谢很快就要结束我的大学四年了，回顾过去，这四年里做过的事碰见的人都让我倍感珍惜与怀念，四年以来自己不断学习不断努力成长了很多，自己受益匪浅，这一路上也有许多人帮助我支持我，我才可以无忧无虑的去汲取知识快速成长，在此表示最衷心的感谢。首先要感谢的是我的本科毕业设计导师王秀民老师，王老师平日生活里无论什么事总是亲力亲为，本着一颗求真的心探求真知，这种求实的精神深深感染着我，且王老师总会耐心解答我们所遇到的问题还会将他的一些想法分享给我们，不但增加师生交流而且也活跃我们的思想，他求真务实的风格让我钦佩不已，也为我树立了榜样，我想之后的研究生生涯我会努力认真严谨地对待任何一件事。然后我想感谢胡松青、孙霜青和李春玲老师，三位老师不但学习上会给予我们很大的帮助，还在平时的生活中关心同学，总是能看见老师们努力工作的身影，可是他们还是会在百忙之中来帮助我们解决一些学习生活上所遇到的问题，也是在老师们的努力下带领下我们才有一个氛围这样好的团队，才有种种优秀的成果。还要感谢课题组的师兄师姐们，尤其是李白师兄、王洪兵师兄和程梦师兄，他们总是会在我遇到困难的时候毫不犹豫 地伸出援手，在这短短的几个月中他们教会了我很多学习的方法还有各种实验的小