中國石油長慶油田分公司西安長慶化工集團(tuán)有限公司（陜西西安710018）

泡沫排水劑內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)的制定及實(shí)施探討

王 婉，萬 華，王妍瓊，竇亞娟，呂俊華

中國石油長慶油田分公司西安長慶化工集團(tuán)有限公司（陜西西安710018）

針對現(xiàn)有泡沫排水劑企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)存在的問題，分析了各標(biāo)準(zhǔn)中在實(shí)驗條件、實(shí)驗儀器和技術(shù)指標(biāo)之間的差異，根據(jù)地層水特點(diǎn)和現(xiàn)場的實(shí)際生產(chǎn)需求，確定各主要技術(shù)指標(biāo)，制定出適用于本企業(yè)的產(chǎn)品內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，并對其實(shí)施過程中的相關(guān)問題進(jìn)行了探討。

泡沫排水劑；起泡力；穩(wěn)泡力；攜液量；內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)

泡沫排水采氣技術(shù)是提高氣井采收率的有效措施之一，是目前國內(nèi)氣田最為普遍的排水采氣方法。其主要是通過向氣井注入一定量的泡沫排水劑，在井底積液與天然氣的共同作用下，產(chǎn)生大量的泡沫，與井底積液的密度相比，泡沫的密度大大降低。更容易被氣體帶到地面，可以解決井底積液使氣井正常生產(chǎn)的影響[1]。而氣田生產(chǎn)中現(xiàn)用的泡排劑種類繁多，絕大多數(shù)分別在高礦化度、高凝析油或高甲醇含量的條件下，其起泡力、穩(wěn)泡力和攜液量都有所降低，尤其是在一些復(fù)雜的環(huán)境條件下，甚至不產(chǎn)生泡沫,會對生產(chǎn)產(chǎn)生不良影響，因此需要對泡排劑產(chǎn)品進(jìn)行更為詳細(xì)的檢測。目前，泡排劑產(chǎn)品沒有適用的國家標(biāo)準(zhǔn),各種產(chǎn)品的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)成為企業(yè)質(zhì)量監(jiān)督檢驗的技術(shù)依據(jù)。而現(xiàn)有企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，種類繁多、內(nèi)容參差不齊，且大部分存在制定時間早、技術(shù)指標(biāo)低、實(shí)驗條件單一等問題，因此，有必要針對不同氣田的儲層物性，制定出適用于此區(qū)塊的泡排劑產(chǎn)品的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，并對其實(shí)施進(jìn)行探討[1]。

1 現(xiàn)有泡排劑的評價標(biāo)準(zhǔn)

市場現(xiàn)有泡排劑標(biāo)準(zhǔn)種類繁多、內(nèi)容參差不齊，除了各類廠家的產(chǎn)品內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，目前，比較權(quán)威的泡排劑標(biāo)準(zhǔn)主要是石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5761-1995《排水采氣用起泡劑CT5-2》和SY/T 6465-2000《泡沫排水采氣用起泡劑評價方法》[2-3]。其中，《泡沫排水采氣用起泡劑評價方法》只有評價方法，未規(guī)定技術(shù)指標(biāo)、且評價溫度低（僅40℃），評價方法簡單，評價條件單一。而《排水采氣用起泡劑CT5-2》是1995年制定的針對單一泡排劑產(chǎn)品CT5-2的檢測標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)指標(biāo)較低，且起泡力和穩(wěn)泡力僅有礦化水條件下的評價，攜液量僅有石油醚條件下的評價。同時，這2個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定礦化度都很低，最高僅為50g/L，且對其他實(shí)驗條件都未規(guī)定，例如現(xiàn)場經(jīng)常要考慮的凝析油含量、甲醇含量，還有對現(xiàn)場氣井流量的模擬條件的規(guī)定等儲多問題。

2 各類內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)存在的問題

目前，在對各類泡排劑產(chǎn)品進(jìn)行檢測的過程中，發(fā)現(xiàn)其送樣單位所提供的產(chǎn)品內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)五花八門，這些單位既包含了研發(fā)產(chǎn)品的各生產(chǎn)廠家、高校、研發(fā)機(jī)構(gòu)，也包括產(chǎn)品的使用機(jī)構(gòu)各氣田的采氣廠。同時，也進(jìn)行了產(chǎn)品的自主研發(fā)，對現(xiàn)場的使用條件進(jìn)行了調(diào)研，從各方面真實(shí)的反映出各類內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)中存在的問題。

2.1 主要技術(shù)指標(biāo)的差異

技術(shù)指標(biāo)的差異主要反映在起泡力、穩(wěn)泡力和攜液量。

對于含礦化水條件下使用的泡排劑,起泡力有定0min泡高（HO）＞60mm、＞80mm、＞90mm、＞120mm，最大相差60mm;穩(wěn)泡力有定5min泡高（H5）＞40mm、＞50mm、＞60mm、＞90mm，最大相差50mm，還有穩(wěn)泡力定3min泡高(H3)＞60mm、＞80mm、＞100mm,兩者相差40mm,甚至有些標(biāo)準(zhǔn)根本沒有定穩(wěn)泡力指標(biāo)。對于含凝析油條件下使用的泡排劑,起泡力有定0min泡高（HO）＞20mm、＞40mm、＞60mm、＞90mm,最大相差70mm；穩(wěn)泡力有定5min泡高（H5）＞10mm、＞20mm、＞40mm、＞60mm，最大相差50mm，還有穩(wěn)泡力定3min泡高(H3)＞20mm，甚至某些內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)中完全沒有穩(wěn)泡力指標(biāo)。在不同條件下評價攜液量差異更大，指標(biāo)有定0.29L/min、3.0L/min、57L/min,最大相差190多倍，且評價裝置不盡相同，有的加壓，有的未加壓，造成評價結(jié)果差異較大。

2.2 礦化水的差異

礦化水條件下評價泡排劑時,礦化度有100g/L、60g/L、54g/L、50g/L，礦化度差異沒有階梯設(shè)置，缺乏針對性，且配制方法也存在差異，不僅各廠家內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)有差異，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也有差異。石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5761-1995《排水采氣用起泡劑CT5-2》中礦化水礦化度太低，是150mg/L硬水的配制：稱取0.099 9g氯化鈣，0.148g硫酸鎂，用蒸餾水溶解于1 000mL容量瓶中，并稀釋至刻度，搖勻；SY/T 6465-2000《泡沫排水采氣用起泡劑評價方法》中礦化水的配制分為2種，礦化水1是以上150mg/L硬水的配制方法，礦化水2是50g/L礦化水的配制：稱取10g氯化鈣和40g氯化鈉，用蒸餾水于燒杯中溶解，攪勻后轉(zhuǎn)入1 000mL容量瓶中，并用蒸餾水沖洗3次，沖洗液全部轉(zhuǎn)入該容量瓶中，加蒸餾水至總體積1 000mL?？梢钥闯觯瑢τ诤懈叩V化水的氣田，2個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的礦化水的礦化度都太低，最高僅為50g/L，而長慶氣田礦化水的礦化度普遍較高，最高可達(dá)到200g/L左右，且大部分水型都是氯化鈣型，因此，在制定針對長慶氣田的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時，采取了SY/T 6465-2000《泡沫排水采氣用起泡劑評價方法》中礦化水2的配制方法和比例，制定了3種礦化度50g/L、150g/L和250g/L，這種對礦化水進(jìn)行的梯度設(shè)置更適合于現(xiàn)場應(yīng)用。

2.3 凝析油的差異

凝析油含量是影響泡排劑評價結(jié)果最重要的因素之一。針對目前許多氣井含有凝析油的情況，許多標(biāo)準(zhǔn)采用煤油或石油醚替代凝析油進(jìn)行評價,造成攜液量結(jié)果偏高，尤其是用石油醚進(jìn)行評價時，起泡力評價結(jié)果比采用凝析油高出幾倍，即使采用凝析油評價，各個標(biāo)準(zhǔn)的含量差別也較大，有5%、10%、20%，而長慶氣田大部分氣井含凝析油較高，普遍在10%左右，最高達(dá)20%以上，較低的凝析油含量對長慶氣田并不適用。此外，凝析油品質(zhì)差異對實(shí)驗結(jié)果影響也較大[4]，不同凝析油評價的起泡力和穩(wěn)泡力差別可達(dá)10～60mm,攜液量差別可達(dá)5～40mL。因此，在制定針對長慶氣田的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時，采用10%、20%和30%的措施井凝析油進(jìn)行評價。

2.4 溫度的差異

溫度對泡排劑的起泡力、穩(wěn)泡力、攜液量和表面張力均有所影響,特別是對穩(wěn)泡力的影響最大，溫度低的穩(wěn)泡力較高，溫度高的甚至沒有穩(wěn)泡力。在檢驗過程中發(fā)現(xiàn)，2個石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的評價溫度僅有40℃，而各內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)的評價溫度有定40℃、50℃、60℃和70℃，這就造成各產(chǎn)品評價結(jié)果之間沒有可比性[5]。

2.5 評價加量的差異

不同廠家泡排劑的評價加量也不盡相同,有0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和3.0%，對于液體泡排劑，加量每增加0.1%，其評價結(jié)果都會有很大的差別，而現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)中的加量一般都在0.5%左右。

3 主要技術(shù)指標(biāo)的確定

在泡排劑的各類標(biāo)準(zhǔn)中，在對其性能進(jìn)行檢測評價時，除了基本的物理性能外，最主要的幾個技術(shù)指標(biāo)是起泡力、穩(wěn)泡力、攜液量和表面張力。根據(jù)氣田現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)需求和大量實(shí)驗室現(xiàn)場模擬實(shí)驗，在制定泡排劑的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)時，規(guī)定各指標(biāo)的評價溫度為60℃，加量為0.5%。

3.1 起泡力和穩(wěn)泡力

起泡力和穩(wěn)泡力，有些標(biāo)準(zhǔn)中也叫起泡性能和穩(wěn)泡性能。目前，除個別廠家的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)采用瓦楞法來檢測這2項性能外，其他廠家均采用現(xiàn)在國際上較為通用的Ross-Miles法來檢測。參照GB/T 13173 -2008《表面活性劑洗滌劑試驗方法》[4]中11.4.3和4.5.2的中規(guī)定的方法和儀器來進(jìn)行檢測，這也是目前僅有的2個石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5761-1995《排水采氣用起泡劑CT5-2》和SY/T 6465-2000《泡沫排水采氣用起泡劑評價方法》規(guī)定的方法，唯一不同的是，對實(shí)驗條件進(jìn)行了更為細(xì)致、更為嚴(yán)苛的劃分與規(guī)定。其他標(biāo)準(zhǔn)中，對于配置泡排劑的試液，最多的僅為4種，由于長慶氣田的許多區(qū)塊地質(zhì)條件復(fù)雜，地層水礦化度高，還含有凝析油等，例如蘇里格氣田，其地層水礦化度最高可達(dá)250g/ L，凝析油含量在10%～30%之間，因此，根據(jù)氣田生產(chǎn)中的實(shí)際條件和需求，按照將礦化水和凝析油試液的配置擴(kuò)大到6種，分別為50g/L礦化水、150g/L礦化水、250g/L礦化水、10%凝析油、20%凝析油和30%凝析油，以保證產(chǎn)品在實(shí)際生產(chǎn)中的質(zhì)量。在制定泡排劑產(chǎn)品的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)時，除了以上對實(shí)驗條件的細(xì)化外，規(guī)定含凝析油條件下起泡力不低于150mm,穩(wěn)泡力不低于40mm,含礦化水條件下起泡力不低于150mm，穩(wěn)泡力不低于150mm，這些指標(biāo)都高于目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和廠家標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 攜液量

在現(xiàn)有的泡排劑的各類標(biāo)準(zhǔn)中，對于其攜液量的測定，尚無統(tǒng)一定論，尤其是對攜液裝置的規(guī)定問題，差異較大，直接影響到對泡排劑最重要的指標(biāo)-攜液量的測定。參照SY/T 5761-1995《排水采氣用起泡劑CT5-2》中規(guī)定的攜液量裝置（圖1），將連接氣體分散頭的進(jìn)氣管，由發(fā)泡管管口進(jìn)入改為發(fā)泡管出液管口進(jìn)入（圖2），并將原有的氣體分散頭，直接置于發(fā)泡管管底，這樣不僅保證所有待測液體都能得到氣流的沖擊，避免了原來氣體分散頭以下的液體并沒有得到有效氣流的沖擊，而且進(jìn)氣管由下端進(jìn)入，也使得整個發(fā)泡管內(nèi)部的待測液體，都得到較為均勻穩(wěn)定的氣流沖擊，也為后續(xù)的排液和清洗工作創(chuàng)造了方便。除了以上對實(shí)驗儀器的改進(jìn)外，規(guī)定含凝析油條件下攜液量不低于100mL,含礦化水條件下攜液量不低于120mL,這些指標(biāo)也都高于目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和廠家標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 表面張力

按照SY/T 5370-1999《表面及界面張力測定方法》的規(guī)定[5]，采用先進(jìn)的KRUSS K100MK3表界面張力儀進(jìn)行測定，參照其他標(biāo)準(zhǔn)最高要求，規(guī)定在30℃，1.0%的加量下，表面張力不低于35mN/m。

按照以上要求，參照其他各類泡排劑標(biāo)準(zhǔn)，對差異較大的各主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了更加嚴(yán)格的修訂，以保證泡排劑在現(xiàn)場應(yīng)用中的產(chǎn)品質(zhì)量，最終制定了Q/CHG 070-2014《油氣集輸用泡沫排水劑烷基氧化胺類CQF-1》。

圖1 泡沫攜液量測定流程圖

圖2 發(fā)泡管

4 內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施相關(guān)問題探討

內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施不是簡單的發(fā)布,而是需要企業(yè)各部門的嚴(yán)格遵守，并提供一定的物質(zhì)基礎(chǔ)和相應(yīng)的文件支持[5]，這就需要配備必需的檢驗手段和試驗設(shè)備,編制科學(xué)合理的試驗方法。在內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施后，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的儀器和方法進(jìn)行檢測，但仍然在實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題。

4.1 起泡力和穩(wěn)泡力的重現(xiàn)性較差的問題

目前,內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)中對起泡力和穩(wěn)泡力的評價，是按照國際上通用的Ross-Miles法及其配套的羅氏米爾泡沫儀，即GB/T 13173.6的規(guī)定進(jìn)行評價。在評價過程中發(fā)現(xiàn)，即使嚴(yán)格按照內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，多次試驗的數(shù)據(jù)依然重現(xiàn)性較差，經(jīng)過仔細(xì)的查找，發(fā)現(xiàn)幾乎所有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，都要求將滴液管垂直放置刻度量管內(nèi)徑中心，下端與羅氏泡沫儀刻度量管上口要求的刻度線對齊。標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定沒有任何問題，但是幾乎所有企業(yè)在固定滴液管的時候，均采用鐵架臺或類似的工具，其在每次拆卸安裝時，都是目測校對滴液管位置，難免造成平行樣測定時的人為誤差，尤其是要求在刻度量管內(nèi)徑中心位置，稍微有所偏離，就會對實(shí)驗結(jié)果造成一定誤差，而每次的目測校準(zhǔn)也較為麻煩，必須經(jīng)過幾次測試，才能達(dá)到要求的位置。為了保證內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性，我們仔細(xì)分析問題，精確測量儀器，制作了與滴液管配套的敞口玻璃管，其內(nèi)徑與滴液管外徑相同，保證其可以將滴液管穩(wěn)穩(wěn)地固定于其中，下端口比滴液管短，保證待測液體在流出滴液管時，不受配套玻璃管的影響，上端為開放式，方便其取用。將其按滴液管的位置要求，固定于鐵架臺上，每次測定時，只需將滴液管輕輕放入或取出即可，基本每次將滴液管都置于一個固定的位置，操作簡便，清洗容易，大大減少了每次裝卸校對的誤差。

4.2 凝析油差異的問題

內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)對實(shí)驗條件進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定，其中對礦化水有明確的配制方法和礦化度的規(guī)定，而對于凝析油，內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)僅對其濃度進(jìn)行了規(guī)定，因為氣田生產(chǎn)中，各區(qū)塊所含凝析油的成分差別較大，實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)塊的凝析油對泡排劑起泡力、穩(wěn)泡力和攜液量均有所影響，起泡力和穩(wěn)泡力的差別最高可以達(dá)到上百毫米，攜液量的差別最高可以達(dá)到幾十毫升。針對此問題，為了保證產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用效果，內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)中往往采用泡排劑適用區(qū)塊的凝析油來評價此泡排劑，若泡排劑的做對比評價時，必須用同一區(qū)塊的凝析油評價各待測樣品。

5 結(jié)束語

自泡排劑產(chǎn)品內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)頒布以來，泡排劑在性能評價時，實(shí)驗條件的劃分更為細(xì)致準(zhǔn)確，更符合現(xiàn)場實(shí)際需求；規(guī)定儀器的改進(jìn)，使準(zhǔn)確度提高，人為誤差減少；技術(shù)指標(biāo)也更加嚴(yán)格，均高于目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使泡排劑產(chǎn)品質(zhì)量有了極大的提高，為氣田生產(chǎn)的順利運(yùn)行提供了有力的保證。

[1]牛振群.氣井泡排及泡排棒在榆林氣田的應(yīng)用[D].西安：西安石油大學(xué)，2010.

[2]油田化學(xué)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會.排水采氣用起泡劑CT5-2：SY/T 5761-1995[S].北京:石油工業(yè)出版社,1995.

[3]采油采氣專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會.泡沫排水采氣用起泡劑評價方法：SY/T 6465-2000[S].北京:石油工業(yè)出版社,2000,3.

[4]中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.表面活性劑洗滌劑試驗方法：GB/T 13173-2008[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

[5]油氣田開發(fā)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會.表面及界面張力測定方法：SY/T 5370-1999[S].北京:石油工業(yè)出版社,1999.

本文編輯：路萍

In view of the problems existing in the enterprise standards and industry standard for foam drainage agents,the differences among the standards in the experimental conditions,the experimental instruments and the technical indexes are analyzed,the main technical indexes for foam drainage agents are determined according to the characteristics of the formation water and the requirement of actual production,and an internal product quality control standard for foam drainage agents suitable to our enterprise is formulated. And the related problems in the implementation process of the standard are discussed.

foam drainage agent;foaming capacity;foam stability;liquid carrying capacity;internal standard

2015-07-03

王婉（1987-），女，現(xiàn)主要從事油田化學(xué)助劑的研發(fā)工作。