CN105001845B - 泡沫排水剂及应用泡沫排水剂的气井井筒排水方法 - Google Patents

泡沫排水剂及应用泡沫排水剂的气井井筒排水方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种泡沫排水剂，泡沫排水剂由等体积的释气剂、裹气剂混合而成；释气剂由氯化铵溶液、催化剂混合而成，裹气剂由亚硝酸钠溶液、发泡剂、增粘剂混合而成。本发明还公开了一种应用泡沫排水剂的气井井筒排水方法，包括以下步骤：S1：根据气井井筒积液的体积量来确定泡沫排水剂的体积量，将泡沫排水剂泵入井筒，关闭井口，待反应半小时后放喷使井筒内产生的泡沫携带积液溢出井筒，S2：对溢出井筒的泡沫进行消泡处理；S3：通过地面上的连续加药装置，向井筒内连续加入发泡剂，利用泡沫将井筒内又产生的积液及时排出井筒。本发明，通过向井筒内加入泡沫排水剂及发泡剂，利用泡沫将井筒内的积液带出井筒，有效解决井筒积液问题。

Description

泡沫排水剂及应用泡沫排水剂的气井井筒排水方法
技术领域
本发明涉及天然气开采技术领域，特别涉及一种泡沫排水剂及应用泡沫排水剂的气井井筒排水方法。
背景技术
天然气井随开采时间的延长，地层能量会不断出现衰歇，压力也会不断降低；同时地层中的水会不断从地层运移到井筒，当井筒中地层水的积液产生的压力大于天然气产层的压力时，天然气就不能顺利地从地层向井筒运移，气井会表现出产能过低甚至于无产能的问题。由于我国目前陆上的很多气田储层属于低孔、低渗型储层，这一问题就表现得尤为突出。因此，天然气井因井筒积液影响产能在我国具有普遍性。
为保证低压低产气井产能，必须对气井井筒内的积液进行排水作业。目前，对于已经产生积液的气井，其排水(液)采气技术措施主要有以下几种：(1)泡沫排水采气工艺技术，在井筒积液中加入发泡剂，利用连续管从井底注入氮气从而产生泡沫将井筒积液排出；(2)气举排水采气工艺技术，利用氮气车、压缩机等连续注入氮气，将井筒积液雾化举升至井口；(3)机械捞排水采气工艺技术，通过专用捞油车对井筒积液进行机械式捞取。目前这些排水采气措施均存在不足，主要表现在：(1)施工复杂，成本高，如泡沫排水采气和氮气气举技术，需动用大型车辆等；机械捞排水采气存在捞液速度慢、施工存在安全隐患等问题；(2)有效期短，而且效果有限，当井筒积液被排出后，由于存在生产压差，地层水又会向井筒运移，造成超过一定时间后井筒积液重新“压死”气层的现象，就又会重复出现上一次存在的问题。
因此，针对我国气井生产出现的积液问题，目前尚缺乏一套可保障气井连续生产的、行之有效的工艺技术。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种有效解决气井井筒积液的泡沫排水剂及应用泡沫排水剂的气井井筒排水方法。
一种泡沫排水剂，所述泡沫排水剂由等体积的释气剂、裹气剂混合而成；所述释气剂由4-6mol/L氯化铵溶液、3-5g/L的催化剂混合而成，所述裹气剂由4-6mol/L的亚硝酸钠溶液、5-10g/L的发泡剂、6-10g/L的增粘剂混合而成。
本发明还提供了一种应用泡沫排水剂的气井井筒排水方法，包括以下步骤：
S1：气井井筒积液首次激活：
对于因积液严重已经停产的气井，获取气井井筒积液的体积量，根据所述井筒积液与泡沫排水剂的体积比为1:1～4:3，确定所述泡沫排水剂的体积量，将所述泡沫排水剂泵入井筒，关闭井口，待反应半小时后放喷使所述井筒内产生的泡沫携带积液溢出井筒；
所述泡沫排水剂由等体积的释气剂、裹气剂混合而成；所述释气剂由4-6mol/L氯化铵溶液、3-5g/L的催化剂混合而成，所述裹气剂由4-6mol/L的亚硝酸钠、5-10g/L的发泡剂、6-10g/L的增粘剂混合而成；
S2:溢出井筒的泡沫消泡处理：
加入5g/L的消泡剂制成的消泡液对携带出井筒的泡沫进行消泡处理，当井筒内积液的产液量减少时，恢复气井的正常生产；
S3：气井井筒积液连续举升：
当气井恢复正常生产后所述井筒内又产生积液时，通过地面上的连续加药装置，根据井筒内产生的积液量向井筒内连续加入3-5g/L的发泡剂，利用天然气流对积液的搅动作用产生的泡沫将井筒内又产生的所述积液排出井筒，维持气井的正常连续生产。
本发明提供的泡沫排水剂及应用泡沫排水剂的气井井筒排水方法，通过向井筒内加入泡沫排水剂及发泡剂，利用释气剂和裹气剂等体积混合产生的均匀、细密的泡沫及添加发泡剂利用天然气流对积液的搅动作用产生的泡沫将井筒内又产生的积液带出井筒，有效解决气井井筒的积液(排水)问题。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的应用泡沫排水剂的气井井筒排水方法的流程示意图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
本发明实施方式提供的一种泡沫排水剂，泡沫排水剂由等体积的释气剂、裹气剂混合而成；释气剂由4-6mol/L氯化铵溶液、3-5g/L的催化剂混合而成，裹气剂由4-6mol/L的亚硝酸钠溶液、5-10g/L的发泡剂、6-10g/L的增粘剂混合而成。
具体的，释气剂、裹气剂的工作原理为：将等体积的释气剂和裹气剂进行混合，会产成均匀、细密的泡沫，释气剂中以氯化铵溶液为基液，催化剂为辅液；裹气剂中以亚硝酸钠溶液为基液，增粘剂、发泡剂为辅液；氯化铵(NH4Cl)和亚硝酸钠(NaNO2)反应生成氮气(N2)。
释气剂、裹气剂中氯化铵与亚硝酸钠的热化学反应式：
ΔH0＝-332.58kJ/mol
1mol NaNO2与1mol NH4Cl反应放热332.58kJ。
进一步地，催化剂为氨基磺酸。
具体的，催化剂用于调节化学反应的速度，温度越高，催化剂的用量越少。由于气井较浅时地层温度较低，气井较深时地层温度较高，因此气井较浅时需要增加催化剂的用量，气井较深时可以适当减少催化剂的用量。
进一步地，发泡剂由质量比为5：4：1的十二烷基硫酸酯钠盐(SDS)、壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)和三乙醇胺混合而成。
具体的，发泡剂具有发泡能力强，抗温、抗盐和耐油能力。
进一步地，增粘剂由等质量的魔芋粉、田菁胶混合物而成。
具体的，增粘剂起到稳定泡沫的作用。
如图1所示，本发明还提供了一种应用泡沫排水剂的气井井筒排水方法，包括以下步骤：
S1：气井井筒积液首次激活：
对于因积液严重已经停产的气井，获取气井井筒积液的体积量，根据井筒积液与泡沫排水剂的体积比为1:1～4:3，确定泡沫排水剂的体积量，将泡沫排水剂泵入井筒，关闭井口，待反应半小时后放喷使井筒内产生的泡沫携带积液溢出井筒；
泡沫排水剂由等体积的释气剂、裹气剂混合而成；释气剂由4-6mol/L氯化铵溶液、3-5g/L的催化剂混合而成，裹气剂由4-6mol/L的亚硝酸钠、5-10g/L的发泡剂、6-10g/L的增粘剂混合而成。
S2:溢出井筒的泡沫消泡处理：
加入5g/L的消泡剂制成的消泡液对携带出井筒的泡沫进行消泡处理，当井筒内积液的产液量减少时，恢复气井的正常生产。
具体的，当油管压力升高、井筒内积液的产液量减少，放喷管线出现抖动现象时，恢复气井的正常产能。
S3：气井井筒积液连续举升：
当气井恢复正常生产后井筒内又产生积液时，通过地面上的连续加药装置，根据井筒内产生的积液量向井筒内连续加入3-5g/L的发泡剂，利用天然气流对井筒积液的搅动作用产生的泡沫将井筒内又产生的积液排出井筒，维持气井的正常连续生产。
具体的，采用裹气剂与释气剂反应产生的泡沫将井筒内的积液排出井筒，具有施工简单，成本低，可操作性强，无需动用大型设备的优点。
进一步地，催化剂为氨基磺酸。
具体的，催化剂用于调节化学反应的速度，温度越高，催化剂的催化效果越好。由于气井较浅时地层温度较低，气井较深时地层温度较高，因此气井较浅时需要增加催化剂的用量，气井较深时可以适当减少催化剂的用量。
进一步地，发泡剂由质量比为5：4：1的十二烷基硫酸酯钠盐(SDS)、壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)和三乙醇胺混合而成。
具体的，发泡剂具有发泡能力强，抗温、抗盐和耐油能力。
进一步地，增粘剂由质量的魔芋粉、田菁胶混合物而成。
具体的，增粘剂起到稳定泡沫的作用。
进一步地，连续加药装置优选耐压防爆型柱塞泵。
具体的，耐压防爆型柱塞泵具有耐压高(可达35MPa)、防爆和可实现连续式“点滴”加药功能，在偏远无电地区，可选择采用太阳能光伏发电为连续加药装置提供电力。
本发明实施例采用自来水模拟井筒积液、烧杯或量筒模拟气井井筒，模拟实验结果如下：
实施例1
实验方法：取自来水100ml，释气剂50ml，裹气剂50ml；其中，50ml释气剂是由6mol/L的氯化铵与5g/L的催化剂进行混合得到；50ml裹气剂是由6mol/L的亚硝酸钠、10g/L的发泡剂、10g/L的增粘剂进行混合得到。
将自来水倒入5L烧杯中并加热至80℃，加入释气剂和裹气剂，随自发泡沫生成观察烧杯底部残余液量并计算携液效率和生成的泡沫体积；按烧杯底部残液的体积量加入5g/L质量比为5:4:1的十二烷基硫酸酯钠盐(SDS)、壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、三乙醇胺的混合物，在底部按100ml/min流量通入空气，观察并计算此时的携液效率。携液效率见表1。
表1：携液效率
施工过程 首次激活 连续举升 泡沫体积
携液效率 80％ 100％ 1500ml
实施例2：
实验方法：取自来水100ml，释气剂50ml，裹气剂50ml；其中，50ml释气剂是由4mol/L的氯化铵与3g/L的催化剂进行混合得到；50ml裹气剂是由4mol/L的亚硝酸钠、5g/L的发泡剂、6g/L的增粘剂进行混合得到。
将自来水倒入5L烧杯中并加热至80℃，加入释气剂和裹气剂，随自发泡沫生成观察烧杯底部残余液量并计算携液效率和生成的泡沫体积；按烧杯底部残液的体积量加入3g/L质量比为5:4:1的十二烷基硫酸酯钠盐(SDS)、壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、三乙醇胺的混合物，在底部按100ml/min流量通入空气，观察并计算此时的携液效率。携液效率见表2。
表2：携液效率
施工过程 首次激活 连续举升 泡沫体积
携液效率 55％ 95％ 1000ml
实施例3：
实验方法：取自来水100ml，释气剂50ml，裹气剂50ml；其中，50ml释气剂是由5mol/L的氯化铵与4g/L的催化剂进行混合得到；50ml裹气剂是由5mol/L的亚硝酸钠、7g/L的发泡剂、8g/L的增粘剂进行混合得到。
将自来水倒入5L烧杯中并加热至80℃，加入释气剂和裹气剂，随自发泡沫生成观察烧杯底部残余液量并计算携液效率和生成的泡沫体积；按烧杯底部残液的体积量加入3g/L质量比为5:4:1的十二烷基硫酸酯钠盐(SDS)、壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、三乙醇胺的混合物，在底部按100ml/min流量通入空气，观察并计算此时的携液效率。携液效率见表3。
表3：携液效率
施工过程 首次激活 连续举升 泡沫体积
携液效率 65％ 97％ 1250ml
实施例4：
实验方法：取自来水150ml，释气剂75ml，裹气剂75ml；其中，75ml释气剂是由6mol/L的氯化铵与5g/L的催化剂进行混合得到；75ml裹气剂是由6mol/L的亚硝酸钠、10g/L的发泡剂、10g/L的增粘剂进行混合得到。
将自来水倒入5L烧杯中并加热至100℃，加入释气剂和裹气剂，随自发泡沫生成观察烧杯底部残余液量并计算携液效率和生成的泡沫体积；按烧杯底部残液的体积量加入4g/L质量比为5:4:1的十二烷基硫酸酯钠盐(SDS)、壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、三乙醇胺的混合物，在底部按100ml/min流量通入空气，观察并计算此时的携液效率。携液效率见表4。
表4：携液效率
施工过程 首次激活 连续举升 泡沫体积
携液效率 100％ —— 2500ml
实施例5：
实验方法：取自来水200ml，释气剂75ml，裹气剂75ml；其中，75ml释气剂是由6mol/L的氯化铵与5g/L的催化剂进行混合得到；75ml裹气剂是由6mol/L的亚硝酸钠、10g/L的发泡剂、10g/L的增粘剂进行混合得到。
将自来水倒入5L烧杯中并加热至100℃，加入释气剂和裹气剂，随自发泡沫生成观察烧杯底部残余液量并计算携液效率和生成的泡沫体积；按烧杯底部残液的体积量加入4g/L质量比为5:4:1的十二烷基硫酸酯钠盐(SDS)、壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、三乙醇胺的混合物，在底部按100ml/min流量通入空气，观察并计算此时的携液效率。携液效率见表5。
表5：携液效率
施工过程 首次激活 连续举升 泡沫体积
携液效率 85％ 100％ 2500ml
实施例6：
实验方法：取自来水200ml,释气剂75ml，裹气剂75ml；其中，75ml释气剂是由4mol/L的氯化铵与3g/L的催化剂进行混合得到；75ml裹气剂是由4mol/L的亚硝酸钠、5g/L的发泡剂、6g/L的增粘剂进行混合得到。
将自来水倒入5L烧杯中并加热至80℃，加入释气剂和裹气剂，随自发泡沫生成观察烧杯底部残余液量并计算携液效率和生成的泡沫体积；按烧杯底部残液的体积量加入3g/L质量比为5:4:1的十二烷基硫酸酯钠盐(SDS)、壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、三乙醇胺的混合物，在底部按100ml/min流量通入空气，观察并计算此时的携液效率。携液效率见表6。
表6：携液效率
施工过程 首次激活 连续举升 泡沫体积
携液效率 40％ 90％ 1650ml
实施例7：
实验方法：取自来水120ml，释气剂50ml，裹气剂50ml；其中，50ml释气剂是由4mol/L的氯化铵与5g/L的催化剂进行混合得到；50ml裹气剂是由4mol/L的亚硝酸钠、5g/L的发泡剂、6g/L的增粘剂进行混合得到。
将自来水倒入5L烧杯中并加热至80℃，加入释气剂和裹气剂，随自发泡沫生成观察烧杯底部残余液量并计算携液效率和生成的泡沫体积；按烧杯底部残液的体积量加入3g/L质量比为5:4:1的十二烷基硫酸酯钠盐(SDS)、壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、三乙醇胺的混合物，在底部按100ml/min流量通入空气，观察并计算此时的携液效率。携液效率见表7。
表7：携液效率
施工过程 首次激活 连续举升 泡沫体积
携液效率 60％ 95％ 1500ml
本发明提供的泡沫排水剂及应用泡沫排水剂的气井井筒排水方法，其工作原理是：针对积液严重、已经停产的气井，通过泡沫排积液的方式将已经积液的气井“激活”，即通过井筒内发生化学反应产生的泡沫将井筒积液携带出井筒，使气井恢复正常生产；通过连续加药装置实现“点滴式”加药，保证后期进入井筒的积液能够及时、连续举升出井筒，实现气井的连续生产。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种泡沫排水剂，其特征在于：所述泡沫排水剂由等体积的释气剂、裹气剂混合而成；所述释气剂由4-6mol/L氯化铵溶液、3-5g/L的催化剂混合而成，所述裹气剂由4-6mol/L的亚硝酸钠溶液、5-10g/L的发泡剂、6-10g/L的增粘剂混合而成；所述发泡剂由质量比为5：4：1的十二烷基硫酸酯钠盐(SDS)、壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)和三乙醇胺混合而成。
2.根据权利要求1所述的泡沫排水剂，其特征在于：所述催化剂为氨基磺酸。
3.根据权利要求1所述的泡沫排水剂，其特征在于：所述增粘剂由等质量的魔芋粉、田菁胶混合物而成。
4.一种应用如权利要求1～3任意一项所述的泡沫排水剂的气井井筒排水方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：气井井筒积液首次激活：
对于因积液严重已经停产的气井，获取气井井筒积液的体积量，根据所述井筒积液与泡沫排水剂的体积比为1:1～4:3，确定所述泡沫排水剂的体积量，将所述泡沫排水剂泵入井筒，关闭井口，待反应半小时后放喷使所述井筒内产生的泡沫携带积液溢出井筒；
所述泡沫排水剂由等体积的释气剂、裹气剂混合而成；所述释气剂由4-6mol/L氯化铵溶液、3-5g/L的催化剂混合而成，所述裹气剂由4-6mol/L的亚硝酸钠、5-10g/L的发泡剂、6-10g/L的增粘剂混合而成；
S2：溢出井筒的泡沫消泡处理：
加入5g/L的消泡剂制成的消泡液对携带出井筒的泡沫进行消泡处理，当井筒内积液的产液量减少时，恢复气井的正常生产；
S3：气井井筒积液连续举升：
当气井恢复正常生产后所述井筒内又产生积液时，通过地面上的连续加药装置，根据井筒内产生的积液量向井筒内连续加入3-5g/L的发泡剂，利用天然气流对积液的搅动作用产生的泡沫将井筒内又产生的所述积液排出井筒，维持气井的正常连续生产。
5.根据权利要求4所述的气井井筒排水方法，其特征在于：所述催化剂为氨基磺酸。
6.根据权利要求4或5所述的气井井筒排水方法，其特征在于：所述发泡剂由质量比为5：4：1的十二烷基硫酸酯钠盐(SDS)、壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)和三乙醇胺混合而成。
7.根据权利要求4或5所述的气井井筒排水方法，其特征在于：所述增粘剂由等质量的魔芋粉、田菁胶混合而成。
8.根据权利要求4或5所述的气井井筒排水方法，其特征在于：所述的连续加药装置为耐压防爆型柱塞泵。
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