页岩气田中泡沫排水采气技术的应用解析

页岩气田中泡沫排水采气技术的应用解析

薛正春

中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司 408107

【摘要】目前，国外已将泡沫排水采气技术普遍运用到页岩气田的开发和生产过程中，其具备低成本、高成效的优势，但国内针对此项技术暂时还没有过多深入地探究和分析，基于此，本文结合页岩气田生产流程，通过对优化选择泡沫排水采气的工艺流程、改进加注装置的功能、优化起泡剂及消泡剂、监控消泡效果等数据和性能的分析，从而更加科学地将泡沫排水采气技术应用到页岩气田的生产中。

【关键词】页岩气田；泡沫排水采气；起泡剂；消泡剂

前言

泡沫排水采气技术是指，从页岩气田井口注入到井底的活性剂，在接触到井底积液之后，能在减少井底积液张力的同时产生大量的低密度泡沫，从而将井底积液携带到地面的技术，因其见效快、成本低、操作方便，且不影响页岩气田的正常生产，而受到广泛的使用。随着页岩气田开采进入到中后期阶段，气井产能下降，导致携液能力降低、井筒积液，影响页岩气井的正常、高效生产。因此，科学的应用泡沫排水采气技术有助于页岩气井恢复连续稳定生产。

1. 选择泡沫排水采气工艺流程

目前，涪陵页岩气田主要有两套集输工艺流程。第一种是轮换计量流程：气井—水套加热炉—汇管撬—计量分离器/生产分离器，即页岩气井通过汇管撬实现在生产分离器和计量分离器间倒换，实现轮换计量的目的；第二种是单井单计流程：气井—水套加热炉—计量分离器。2019年前，气田所采用的泡排工艺流程为，起泡剂从油套环空加注，消泡剂从水套加热炉出口加注。但采用该工艺流程后，发现气井消泡效果不佳，达不到气田的消泡要求。通过资料调研发现，消泡效果与消泡距离、气井产量、消泡时长有关。涪陵气田泡排井平均产量3万方/天，按规定的消泡时间15S，测算气田泡排井的消泡距离应大于80米。而现有流程的消泡剂加注位置在水套加热炉出口处，消泡反应流程仅为：加热炉出口-汇管撬-分离器进口，实际消泡反应距离仅有40-50米，小于理论消泡距离所需的80米，导致起消泡剂未充分混合、反应。2019年后，气田的泡排工艺流程变更为：起泡剂从油套环空加注，消泡剂从采气树油管生产端针阀之后加注，从而延长起消泡剂接触时间，达到充分混合、消泡的目的。因此，在应用泡沫排水采气技术时，需结合页岩气田的生产模式、集输工艺，合理选择相应的工艺流程，确保该技术在页岩气田的生产中发挥有效作用^[1]。

2. 改进加注装置的功能

起泡剂、消泡剂的加注装置结构需与生产现场选用的泡沫排水采气技术的工艺流程相匹配。在改进和优化起泡剂加注装置的功能时，选用一用一备的加注装置，配备自动配液、加注、故障显示等功能，满足远程控制、无人值守的功能。同时加注装置还可灵活调整加注的时间、泵的排量，以此实现不同气井所需的起泡剂量。就目前而言，通过优化起泡剂加注装置的上述功能后，只需通过远程调整，就可实现页岩气田生产过程中对起泡剂加注的需求。由于气田在消泡方面具有严格的要求，因为消泡装置均是采用“一对一”、24h连续加注的模式。

3. 优化起泡剂

在应用泡沫排水采气技术时，为有效提高页岩气田的携液量，应不断优化起泡剂。鉴于泡沫排水采气技术初期产出水的矿化度在 10 ～ 60g/L，因此需要综合评价起泡剂，从而选用起泡力最好、稳泡性最强、携液量最佳的起泡剂。然而，随着泡沫排水采气的气田井增多以及各个气田井的水质存在一定的差异，最初的起泡剂可能无法对每个井都发挥一样的效能，尤其是稳泡性，因此应该优选稳泡的组分来减缓液膜的排液速度，进而优化起泡剂的配方。在对比优化前后 CT5-7CⅠ起泡剂的配方性能中，水样的标准分别为50 g/L 矿化水、H25 井水样，用量均为1.0g·L－1，温度均为90℃，在起始泡高≥100.0 mm，而5 min 后， 携液量≥ 120.0 mL，通过实验分析发现，在优化5 min后， 泡高明显提高了37% - 50%，因此，优化之后的起泡剂配方稳泡性更强，其携液量也更多，因此生产现场中选用2.0 g/L 的配方能够显著提高生产效率^[2]。

4. 优化消泡剂

消泡是泡沫排水采气技术在页岩气田应用过程中的一大难点，如若没有控制好消泡过程，则很可能引起页岩气脱水站三甘醇溶液的发泡以及增压机的损坏。因此，需不断优化和改进消泡剂的性能，提高消泡效率。基于气田消泡和抑泡时间要求，模拟页岩气井生产过程中起泡剂、消泡剂的作用过程，并测试了100 mL 起泡剂在11 000 r/min的高速搅拌1 min、3 min时，有消泡剂和没有消泡剂下的消泡率，来确定消泡剂的性能指标，同时通过优选消泡剂的增黏剂、乳化剂、有机硅主剂等来优选出最佳的消泡剂配方。实验表明，用量在4.0 - 5.0 g/L的配方具有良好的消泡效果。

结束语

综上所述，泡沫排水采气技术可帮助页岩气井的恢复稳定、高效生产。但在应用过程中，需深入探索和分析，同时结合现场生产模式、选择适宜的泡沫排水采气工艺流程，不断优化加注装置的性能、选择最优的起泡剂和消泡剂，并及时监测消泡效果，从而降低页岩气田的生产成本，提升其生产效能。

【参考文献】

1. 匡玉凤.南川页岩气田排水采气工艺技术研究[J].石化技术,2021,28(11):55-56.

2. 黎琴.涪陵页岩气田泡沫排水采气工艺应用效果分析[J].江汉石油职工大学学报,2020,33(01):20-23.

作者信息：姓名：薛正春，性别：女，出生年月：1994.08，籍贯：四川省内江市；最高学历：大学本科，研究方向：页岩气开采，工作单位：中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司；职称：助理工程师。