泡沫排水采气工艺效果影响因素研究

摘要：泡沫排水工艺是通过泡沫的形成与破裂过程有效降低气水分离的阻力，从而提高气体的采集效率。针对泡沫排水采气工艺的应用问题，本次研究首先从泡沫剂的作用以及泡沫剂性能要求出发，开展泡沫排水采气工艺机理分析，在此基础上，从多个角度出发开展泡沫排水采气工艺效果影响因素研究，为提高泡沫排水采气工艺的应用效果奠定基础。研究表明：泡沫剂在泡沫排水采气工艺中起着至关重要的作用，其主要功能是促进泡沫的形成与稳定，改善气水分离效果，提高采气效率，降低气井的水携带量，优化气田开发的经济效益。在开展泡沫排水采气的过程中，药剂的选择与配伍性、泡排制度及加药时机、气井能量以及气流速度等都将会对泡沫排水采气的工艺效果产生重要影响。

关键词：泡沫排水采气工艺；机理分析；泡沫剂；影响因素；气流速度

0 前言

随着全球能源需求的不断增长及传统能源资源的逐渐枯竭，天然气作为清洁能源的重要性日益突出，尤其是在非常规气藏的开发过程中，气田开采技术面临的挑战愈加复杂。在多种采气方法中，泡沫排水采气工艺凭借其高效的气水分离能力和对环境友好的特性，逐渐成为非传统气田开发中的一种关键技术。该工艺通过利用泡沫的多孔性和力学特性，有效地降低气水分离过程中的液相阻力，促进天然气的高效排放与采集，尤其适用于深层气藏及含水率较高的气田[1]。但是泡沫排水采气工艺在实际应用中面临众多问题，其影响因素相对较多，采气效果常常难以稳定和预测，针对该问题本次研究将对泡沫排水采气工艺的主要影响因素进行分析，为提高采气效率和降低开采成本奠定基础。

1 泡沫排水采气工艺机理分析

（1）泡沫剂的作用

泡沫剂通过降低水和气体之间的界面张力，促进气体的均匀分布，形成稳定的泡沫结构，泡沫的稳定性是泡沫排水采气工艺效果的关键，因为只有稳定的泡沫才能有效地减少气水分离的阻力，促进天然气的采集。泡沫剂通过提高气泡的表面黏度和减少泡沫破裂速度，从而增强泡沫的稳定性，延长其有效使用时间。泡沫剂在气井中能够形成均匀、细小且稳定的泡沫，进而降低水的黏度，使得水在气泡的推动下能够更容易地从气体中分离出来。这种气水分离效果的提升，是泡沫排水工艺能在高含水率或复杂地质条件下取得优异效果的原因之一，通过使用适当的泡沫剂，可以有效减少气井的水携带量，提高气体的产量。泡沫剂还通过改变液相的流动性，减少液体在管道中的阻力，进一步提高气体的流动性[2]。泡沫形成后，气泡对液体的推力能够有效地推动水流向井口，从而加快水排放的速度，减少水的滞留时间，提高整体的排水效率，在此过程中，泡沫的稳定性和气泡尺寸分布起着至关重要的作用。

（2）泡沫剂性能要求

泡沫剂的最基本要求是能够形成稳定的泡沫，泡沫稳定性指泡沫在一定时间内不易破裂或消失的能力。为了在高水含量气藏中实现有效的气水分离，泡沫必须在较长时间内维持其结构，以便持续地推动水分离并提高气体采集效率，稳定的泡沫能够减少气泡破裂的速率，延缓泡沫消失的过程，进而提高整体工艺的效果。泡沫剂需要能够有效地促进气泡与水的分离。这要求泡沫剂形成的泡沫能够使气体分布均匀，并推动水分的排出。泡沫剂应具有较强的气泡产生能力，并能够快速去除气泡中的水分，使得气体流动更加顺畅，同时减少液体对气体的阻碍作用[3]。

2 泡沫排水采气工艺效果影响因素研究

（1）药剂的选择与配伍性

泡沫剂的类型选择是影响泡沫性能的关键因素，泡沫剂通常由表面活性剂和润湿剂等组成，不同类型的表面活性剂对泡沫的生成和稳定性具有不同的作用，阴离子型表面活性剂具有较强的起泡能力，但在高矿化度地层水环境下可能发生沉淀或失效，而非离子型表面活性剂在高盐和高温环境下表现出较好的稳定性。泡沫剂的配伍性直接影响泡沫排水的持续性和效果，在实际应用中，泡沫剂常与助泡剂和防垢剂等化学药剂配合使用，以优化泡沫的性能。稳泡剂可以提高泡沫的抗剪切能力，防止泡沫在井筒内快速破裂，助泡剂则可以降低表面张力，提高泡沫生成速率。同时，泡沫剂与井下残留的钻井液和压裂液等化学物质的兼容性也是配伍性研究的重要方面，若泡沫剂与其他化学物质发生化学反应或相互影响，将导致泡沫稳定性下降，影响排水效果。

（2）泡排制度及加药时机

泡排制度的合理制定是确保泡沫排水采气工艺稳定运行的前提，泡排制度通常包括泡沫剂的注入浓度和泡沫剂用量等参数，一般情况下，泡沫剂浓度的选择应根据气井的液量以及地层水的矿化度等因素进行优化。若泡沫剂浓度过低，可能无法形成足够稳定的泡沫，导致积液难以有效排出，若浓度过高，则可能导致泡沫过量，增加井口分离负担，甚至影响气体输送。最佳的加药时机取决于井筒积液的积聚速率以及地层供气能力，当井筒开始出现积液，气体携液能力下降时，应及时注入泡沫剂，防止积液进一步加重，影响气井正常生产。若发现气井产量下降和井口流量波动明显，说明积液对生产已造成影响，此时应立即加药，以恢复气井流动状态，对于易积液气井，可采用周期性泡排策略，如每天或每隔几天定时注入泡沫剂，保持井筒畅通，防止液塞的形成。当出现突发性气量下降、井口积液增多等异常情况时，可采取紧急加药措施，提高泡沫剂浓度或调整注入速率，以快速恢复正常生产。

（3）气井能量

地层压力是气井能量的核心来源，它决定了气体的流动能力以及井筒内气液两相的流动状态，高压气井往往具有较强的气体驱动力，能够有效携带泡沫和积液至地面，此时泡沫排水的主要作用是优化气液流动，提高气井产量。而对于低压气井，地层供气能力较弱，气体携液能力不足，井筒容易形成积液堵塞，导致气井自喷能力下降甚至停喷，在这种情况下，泡沫排水技术的核心目标是降低液柱静压，提高气体返排能力，维持气井稳定生产。

（4）气流速度

气流速度决定了泡沫的携液能力，在气井生产过程中，气体流动产生的剪切力能够激发泡沫剂形成稳定的泡沫，并通过气流的拖曳作用携带井筒内积液上升。当气流速度适中时，泡沫可以均匀分布在井筒内，与积液充分混合，形成稳定的气泡-液体混合物，有效降低液柱静压力，提高气井的排水效率。但是，当气流速度过低时，气体的携液能力不足，泡沫容易破裂，难以形成稳定的泡排体系，导致积液排除效率下降，甚至出现泡沫滞留或积液回落的情况，影响气井的正常生产。

3 结论

综上所述，在气田开发过程中，泡沫排水采气技术是一种有效的二次采气方法，通过此次开展泡沫排水采气工艺技术影响因素研究，可以为不同类型的气田提供更加精确的技术支持，实现定制化的开发方案，从而延长气田的开发周期，同时，可以在实际应用中减少不必要的能源消耗和成本，通过泡沫稳定性和流体性质等因素的优化，能够在降低运营成本的同时提高产气效率，进而提高项目的经济效益。

参考文献

[1]廖玉辉.泡沫排水采气工艺机理及影响因素[J].石化技术，2017，24（02）：84+285.

[2]徐卫峰，罗斌，徐嘉.大牛地气田泡沫排水工艺效果评价及影响因素分析[J].科技情报开发与经济，2010，20（17）：174-177.

[3]徐卫峰，闫长辉，王贵生，等.大牛地气田泡沫排水工艺效果评价和影响因素分析[J].中国科技信息，2010，（08）：27-29+32.