CN105525899A - 低产气水淹井专用泡排方法以及泡排剂和泡排装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及泡排采气，具体是一种低产气水淹井专用泡排方法以及泡排剂和泡排装置。方法采用化学方式和/或物理方式对低产气水淹井中积液进行搅拌产生波动，处于波动中的积液使得投入该积液中的泡排剂与积液中的气水混合产生泡沫，从而实现对低产气水淹井进行泡排采气。泡排剂按照重量百分比计算，包括10-25％非离子表面活性剂，20-45％两性离子表面活性剂，15-25％阴离子表面活性剂，余量为起泡剂。泡排装置采用超声波设备、微型风扇和二氧化碳注入设备。本发明由于所述结构而具有的优点是：冲破了泡排这一有效技术无法应用在低产气水淹井中的技术瓶颈。
Description
技术领域
本发明涉及泡排采气，尤其是一种低产气水淹井专用泡排方法以及泡排剂和泡排装置。
背景技术
川渝地区是我国重要的天然气产地之一，然而，其中有水气藏比例高达80%左右，随着开发的进行，水侵对气藏的有效开发产生了巨大影响，若不采用有效措施，势必导致气井水淹，降低气藏采收率。
目前，川渝地区有水气藏后期开发的主要技术手段是排水采气，并已形成了以泡排、气举、电潜泵等为代表的技术体系。其中，泡排【泡排即是指泡沫排液】采气是一种将少量表面活性剂注入井内,与井内气水混合产生泡沫,减少气水两相垂管流动的滑脱损失,增加带水能力,从而用天然气气流将水携带到井口的工艺，因其使用方便、成本低、适用范围广，而得到了广泛应用。
现有技术采用的常规泡排剂一般包括如下几种：
①、其组分按质量百分比为：椰油酰胺丙基甜菜碱40～60％、十二烷基磺基甜菜碱5～25％、十六烷基二甲基烷基氯化铵5～25％、余量为水；
②、其组分按质量百分比为：椰油酰基胺丙基甜菜碱25～40％,月桂酰肌氨酸20～30％,余量为水；
③、其组分按质量份数为：十二烷基硫酸钠10-15份,烷基糖苷占2-5份,AES占15-18份,十二烷基磺酸钠占20-25份,生物表面活性剂占5-10份,水占27-48份。所述的AES为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐,所述的生物表面活性剂是由质量份数30份的脂肪酸甘油酯、20份的脂肪酸山梨坦、20份的聚山梨酯和30份的硬脂酸组成。
但是，上述常规泡排剂在泡排技术使用过程中，需要气井有一定产量，才能对泡排剂进行搅动，从而产生泡沫。对于产量较低的井，和已经水淹的井【我们通常称之为低产气水淹井】，泡排技术将无法使用。因此，如何实现低产气水淹井排水采气，提高泡排应用效果，现有技术的泡排方法、泡排剂是困扰着泡排这一有效技术广泛应用的瓶颈，并没有相应的泡排装置来应用于低产气水淹井中进行采气。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能够将泡排技术应用在低产气水淹井中的低产气水淹井专用泡排方法。
为实现上述目的而采用的技术方案是这样的，即一种低产气水淹井专用泡排方法，其中：采用化学方式和/或物理方式对低产气水淹井中积液进行搅拌产生波动，处于波动中的积液使得投入该积液中的泡排剂与积液中的气水混合产生泡沫，从而实现对低产气水淹井进行泡排采气；
所述化学方式是采用加入含有柠檬酸、碳酸氢钠、氯化铵、亚硝酸钠成分的泡排剂，该泡排剂溶于水后产生的二氧化碳和氮气对低产气水淹井中积液进行搅拌产生波动；
所述物理方式是在低产气水淹井中设置泡排装置，通过泡排装置使得低产气水淹井中的积液产生波动。
本发明由于上述方法而具有的优点是：通过上述方法，无论是化学方式还是物理方式，以及化学方式与物理方式相结合使用，均能在低产气水淹井中使用泡排技术进行持续采气，达到能源有效利用。
本发明的又一个目的是提供一种能够将泡排技术应用在低产气水淹井中的低产气水淹井专用泡排剂。
为实现上述目的而采用的技术方案是这样的，即一种低产气水淹井专用泡排剂，按照重量百分比计算，包括10-25％非离子表面活性剂，20-45％两性离子表面活性剂，15-25％阴离子表面活性剂，余量为起泡剂；
所述阴离子表面活性剂由35%的十二烷基苯磺酸钠、40%的AES和25%的月桂醇硫酸钠组成；
所述两性离子表面活性剂由40%的椰油酰胺丙基甜菜碱和60%的十二烷基磺基甜菜碱组成；
所述非离子表面活性剂由40%的脂肪酸甘油酯、25%的脂肪酸山梨坦和35%的聚山梨酯组成；
所述起泡剂由56%的柠檬酸、24%的碳酸氢钠、9%的氯化铵、11%的亚硝酸钠组成。在实际应用时，所述的低产气水淹井专用泡排剂可以制成柱体形成泡排棒，在泡排棒的棒体上设置有将泡排棒两端面贯通的通孔。所述的低产气水淹井专用泡排剂也可以制成圆锥体，该圆锥体上小下大，在圆锥体上均布有由泡排剂制成的三块扇叶片，该三块扇叶片与圆锥体模压为一体形成螺旋桨状。
本发明由于上述配方形成的组合物而具有的优点是：由于上述低产气水淹井专用泡排剂溶于水后产生的二氧化碳和氮气对低产气水淹井中积液进行搅拌产生波动，便能在低产气水淹井中使用泡排技术进行持续采气，达到能源有效利用。
本发明的再一个目的是提供一种能够将泡排技术应用在低产气水淹井中的低产气水淹井专用泡排装置。
为实现上述目的而采用的技术方案有如下几种：
一种低产气水淹井专用泡排装置，包括固定在气井底部内壁上的至少一台超声波设备，该超声波设备通过线缆与操作室中的控制柜电连接，启闭控制柜上的控制按钮实现对超声波设备的启闭。
一种低产气水淹井专用泡排装置，采用电池内置且防水的微型风扇。在微型风扇的外壳的尾部固定有至少一块配重块。
一种低产气水淹井专用泡排装置，包括输料管，该输料管的底端与气井内腔底部连通，所述输料管的顶端同时与泡排剂输送管的输出端和二氧化碳输送管的输出端连通；
所述泡排剂输送管的输入端与泡排剂储存罐连通，在泡排剂输送管的输入端至输出端的管段上依次设置有水泵和电磁阀Ⅰ；
所述二氧化碳输送管的输入端与二氧化碳储存罐连通，在二氧化碳输送管的输入端至输出端的管段上依次设置有气泵和电磁阀Ⅱ。
一种低产气水淹井专用泡排装置，包括两根输料管，该两根输料管的输出端与气井内腔底部连通；
其中一根输料管的输入端与泡排剂储存罐连通，该根输料管的输入端至输出端的管段上依次设置有水泵和电磁阀Ⅰ；
另外一根输料管的输入端与二氧化碳储存罐连通，该根输料管的输入端至输出端的管段上依次设置有气泵和电磁阀Ⅱ。
本发明由于上述结构而具有的优点是：每一种低产气水淹井专用泡排装置均能对低产气水淹井中积液进行搅拌产生波动，便能在低产气水淹井中使用泡排技术进行持续采气，达到能源有效利用。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。
图1为本发明泡排剂制成泡排棒的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明泡排剂制成螺旋桨状泡排棒的结构示意图。
图4为本发明泡排装置的第一实施例结构示意图。
图5为本发明泡排装置的第二实施例结构示意图。
图6为图5中所述泡排装置使用时的结构示意图。
图7为本发明泡排装置的第三实施例结构示意图。
图8为本发明泡排装置的第四实施例结构示意图。
图中：A、气井；1、泡排棒；2、通孔；3、圆锥体；4、扇叶片；5、超声波设备；6、线缆；7、控制柜；8、微型风扇；9、外壳；10、配重块；11、输料管；12、泡排剂输送管；13、二氧化碳输送管；14、泡排剂储存罐；15、水泵；16、电磁阀Ⅰ；17、二氧化碳储存罐；18、气泵；19、电磁阀Ⅱ；20、电缆；21、具有PLC控制片的控制柜。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
参见附图1至8，图中的低产气水淹井专用泡排方法，采用化学方式和/或物理方式对低产气水淹井中积液进行搅拌产生波动，处于波动中的积液使得投入该积液中的泡排剂与积液中的气水混合产生泡沫，从而实现对低产气水淹井进行泡排采气；
所述化学方式是采用加入含有柠檬酸、碳酸氢钠、氯化铵、亚硝酸钠成分的泡排剂，该泡排剂溶于水后产生的二氧化碳和氮气对低产气水淹井中积液进行搅拌产生波动；
所述物理方式是在低产气水淹井中设置泡排装置，通过泡排装置使得低产气水淹井中的积液产生波动。在该实施例中所述的方法中，无论是化学方式还是物理方式，以及化学方式与物理方式相结合使用，均能在低产气水淹井中使用泡排技术进行持续采气，达到能源有效利用。
为保证采用化学方式时对低产气水淹井中积液进行搅拌产生波动，上述实施例中，优选地：所述泡排剂按照重量百分比计算，包括10-25％非离子表面活性剂，20-45％两性离子表面活性剂，15-25％阴离子表面活性剂，余量为起泡剂；
所述阴离子表面活性剂由35%的十二烷基苯磺酸钠、40%的AES和25%的月桂醇硫酸钠组成；
所述两性离子表面活性剂由40%的椰油酰胺丙基甜菜碱和60%的十二烷基磺基甜菜碱组成；
所述非离子表面活性剂由40%的脂肪酸甘油酯、25%的脂肪酸山梨坦和35%的聚山梨酯组成；
所述起泡剂由56%的柠檬酸、24%的碳酸氢钠、9%的氯化铵、11%的亚硝酸钠组成。所述泡排剂产气的方程式主要为：
在该实施例中，经过同等条件下实验表明，如下几种配比实用效果比较好，
第一种：按照重量百分比计算，由12％非离子表面活性剂，25％两性离子表面活性剂，18％阴离子表面活性剂，余量为起泡剂组成的泡排剂。
第二种：按照重量百分比计算，由10％非离子表面活性剂，45％两性离子表面活性剂，19％阴离子表面活性剂，余量为起泡剂组成的泡排剂。
第三种：按照重量百分比计算，由18％非离子表面活性剂，35％两性离子表面活性剂，22％阴离子表面活性剂，余量为起泡剂组成的泡排剂。
第四种：按照重量百分比计算，由20％非离子表面活性剂，40％两性离子表面活性剂，20％阴离子表面活性剂，余量为起泡剂组成的泡排剂。
其中以第四种配比组成的泡排剂所产生的二氧化碳和氮气量最佳。
上述泡排剂在使用时，一般制造成如下结构，当然也可以制成颗粒或粉末状：
参见附图1和2，将泡排剂制成柱体形成泡排棒1，在泡排棒1的棒体上设置有将泡排棒1两端面贯通的通孔2。在该实施例中，通孔2使得泡排棒1在积液中与积液的接触面积增大，溶解过程中释放出来的二氧化碳和氮气再搅拌积液，增加泡排棒1在积液中溶解速度，能够快速达到泡排排水采气的目的。
参见附图3，将泡排剂制成圆锥体3，该圆锥体3上小下大，在圆锥体3上均布有由泡排剂制成的三块扇叶片4，该三块扇叶片4与圆锥体3模压为一体形成螺旋桨状【螺旋桨状的泡排棒】。在该实施例中，螺旋桨状的泡排棒在溶解的过程中，由于扇叶片4受力不均，从而旋转搅拌积液达到泡排排水采气的目的。
上述实施例中的泡排装置可以分为如下几种结构：
参见附图4，所述泡排装置又包括固定在气井A底部内壁上的至少一台超声波设备5，该超声波设备5通过线缆6与操作室中的控制柜7电连接，启闭控制柜7上的控制按钮实现对超声波设备5的启闭。在该实施例中，利用超声波设备5产生的超声波雾化及超声波搅拌积液，使泡排剂在积液中充分反应，从而达到泡排排水采气的目的。其原理是当气井A的井底产生积液影响气井的生产能力时，人为控制启动超声波设备5，这时超声波设备5的电路超声波振荡，传输到压电陶瓷振子表面，压电陶瓷振子会产生轴向机械共振变化，这种机械共振变化再传输到与其接触的液体，使液体表面产生***，并在***的周围发生空化作用，由这种空化作用产生的冲击波将以振子的振动频率不断反复，使液体表面产生有限振幅的表面张力波。这种张力波的波头飞散，使液体雾化搅拌积液实现泡排功能。
参见附图5和6，所述泡排装置为电池内置且防水的微型风扇8。为进一步使得微型风扇8适用于不同深度的积液中，在微型风扇8的外壳9的尾部固定有至少一块配重块10。在该实施例中，微型风扇8的扇片转动，利用物理搅拌积液的方法，使泡排剂在井底积液中充分反应，从而达到泡排排水采气的目的。
参见附图7，所述泡排装置又包括输料管11，该输料管11的底端与气井A内腔底部连通，所述输料管11的顶端同时与泡排剂输送管12的输出端和二氧化碳输送管13的输出端连通；
所述泡排剂输送管12的输入端与泡排剂储存罐14连通，在泡排剂输送管12的输入端至输出端的管段上依次设置有水泵15和电磁阀Ⅰ16；
所述二氧化碳输送管13的输入端与二氧化碳储存罐17连通，在二氧化碳输送管13的输入端至输出端的管段上依次设置有气泵18和电磁阀Ⅱ19。为实现自动化控制，进一步而言，所述水泵15、电磁阀Ⅰ16、气泵18和电磁阀Ⅱ19均通过电缆20与操作室中的具有PLC控制片的控制柜21电连接，具有PLC控制片的控制柜21控制水泵15、电磁阀Ⅰ16、气泵18和电磁阀Ⅱ19的启闭。在该实施例中，向气井A的井底间歇性注入泡排剂和二氧化碳，即输料管11内一定时间段为二氧化碳通入井下，又一定时间段为泡排剂通入井下，当二氧化碳通过输料管11通入积液中时，气体在向下运动一段时间后以气泡的形式向液面运动，这时气泡在水中向上运动的产生搅拌的效果，泡排剂迅速反应，将积液转化成泡沫，实现泡排采气的目的。
参见附图8，所述泡排装置又包括两根输料管11，该两根输料管11的输出端与气井A内腔底部连通；
其中一根输料管11的输入端与泡排剂储存罐14连通，该根输料管11的输入端至输出端的管段上依次设置有水泵15和电磁阀Ⅰ16；
另外一根输料管11的输入端与二氧化碳储存罐17连通，该根输料管11的输入端至输出端的管段上依次设置有气泵18和电磁阀Ⅱ19。为实现自动化控制，进一步而言，所述水泵15、电磁阀Ⅰ16、气泵18和电磁阀Ⅱ19均通过电缆20与操作室中的具有PLC控制片的控制柜21电连接，具有PLC控制片的控制柜21控制水泵15、电磁阀Ⅰ16、气泵18和电磁阀Ⅱ19的启闭。在该实施例中，一根输料管11向井下冲泡排剂，同时另一根输料管11向积液中注二氧化碳，当泡排剂冲入水中与水混合时，另一根输料管11的二氧化碳气体产生搅拌效果，迅速产生泡沫，带出积液。
上述所有实施例中采用的各部件均采用市场销售产品。
显然，上述所有实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明所述实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范畴。
综上所述，由于上述方法、排泡剂以及排泡装置，使得排泡采气能够在低产气水淹井得以应用，冲破了泡排这一有效技术无法应用在低产气水淹井中的技术瓶颈。
Claims (10)
1.一种低产气水淹井专用泡排方法，其特征在于：采用化学方式和/或物理方式对低产气水淹井中积液进行搅拌产生波动，处于波动中的积液使得投入该积液中的泡排剂与积液中的气水混合产生泡沫，从而实现对低产气水淹井进行泡排采气；
所述化学方式是采用加入含有柠檬酸、碳酸氢钠、氯化铵、亚硝酸钠成分的泡排剂，该泡排剂溶于水后产生的二氧化碳和氮气对低产气水淹井中积液进行搅拌产生波动；
所述物理方式是在低产气水淹井中设置泡排装置，通过泡排装置使得低产气水淹井中的积液产生波动。
2.根据权利要求1所述的低产气水淹井专用泡排方法，其特征在于：所述泡排剂按照重量百分比计算，包括10-25％非离子表面活性剂，20-45％两性离子表面活性剂，15-25％阴离子表面活性剂，余量为起泡剂；
所述阴离子表面活性剂由35%的十二烷基苯磺酸钠、40%的AES和25%的月桂醇硫酸钠组成；
所述两性离子表面活性剂由40%的椰油酰胺丙基甜菜碱和60%的十二烷基磺基甜菜碱组成；
所述非离子表面活性剂由40%的脂肪酸甘油酯、25%的脂肪酸山梨坦和35%的聚山梨酯组成；
所述起泡剂由56%的柠檬酸、24%的碳酸氢钠、9%的氯化铵、11%的亚硝酸钠组成。
3.根据权利要求1或2所述的低产气水淹井专用泡排方法，其特征在于：将泡排剂制成柱体形成泡排棒（1），在泡排棒（1）的棒体上设置有将泡排棒（1）两端面贯通的通孔（2）。
4.根据权利要求1或2所述的低产气水淹井专用泡排方法，其特征在于：将泡排剂制成圆锥体（3），该圆锥体（3）上小下大，在圆锥体（3）上均布有由泡排剂制成的三块扇叶片（4），该三块扇叶片（4）与圆锥体（3）模压为一体形成螺旋桨状。
5.根据权利要求1所述的低产气水淹井专用泡排方法，其特征在于：所述泡排装置又包括固定在气井（A）底部内壁上的至少一台超声波设备（5），该超声波设备（5）通过线缆（6）与操作室中的控制柜（7）电连接，启闭控制柜（7）上的控制按钮实现对超声波设备（5）的启闭。
6.根据权利要求1所述的低产气水淹井专用泡排方法，其特征在于：所述泡排装置为电池内置且防水的微型风扇（8）。
7.根据权利要求6所述的低产气水淹井专用泡排方法，其特征在于：在微型风扇（8）的外壳（9）的尾部固定有至少一块配重块（10）。
8.根据权利要求1所述的低产气水淹井专用泡排方法，其特征在于：所述泡排装置又包括输料管（11），该输料管（11）的底端与气井（A）内腔底部连通，所述输料管（11）的顶端同时与泡排剂输送管（12）的输出端和二氧化碳输送管（13）的输出端连通；
所述泡排剂输送管（12）的输入端与泡排剂储存罐（14）连通，在泡排剂输送管（12）的输入端至输出端的管段上依次设置有水泵（15）和电磁阀Ⅰ（16）；
所述二氧化碳输送管（13）的输入端与二氧化碳储存罐（17）连通，在二氧化碳输送管（13）的输入端至输出端的管段上依次设置有气泵（18）和电磁阀Ⅱ（19）。
9.根据权利要求1所述的低产气水淹井专用泡排方法，其特征在于：所述泡排装置又包括两根输料管（11），该两根输料管（11）的输出端与气井（A）内腔底部连通；
其中一根输料管（11）的输入端与泡排剂储存罐（14）连通，该根输料管（11）的输入端至输出端的管段上依次设置有水泵（15）和电磁阀Ⅰ（16）；
另外一根输料管（11）的输入端与二氧化碳储存罐（17）连通，该根输料管（11）的输入端至输出端的管段上依次设置有气泵（18）和电磁阀Ⅱ（19）。
10.根据权利要求8或9所述的低产气水淹井专用泡排方法，其特征在于：所述水泵（15）、电磁阀Ⅰ（16）、气泵（18）和电磁阀Ⅱ（19）均通过电缆（20）与操作室中的具有PLC控制片的控制柜（21）电连接，具有PLC控制片的控制柜（21）控制水泵（15）、电磁阀Ⅰ（16）、气泵（18）和电磁阀Ⅱ（19）的启闭。
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