普光高含硫气田特大型天然气净化厂关键技术解析

普光气田是国内目前大规模开发的含硫量最高的高酸性气田,其天然气具有高压、高含H₂S、含CO₂的特点。建设处理规模120×10⁸ m³/a的天然气净化厂,面临天然气净化难度大、硫磺储运技术和安全要求高、生产工艺及安全控制复杂等诸多技术难题。目前国内尚无百亿立方米级天然气净化以及配套硫磺成型与安全储运技术。为此,在优选评价国内外先进净化工艺的基础上,确定了适合普光气田的高含硫天然气净化工艺,并首次应用了气相固定床水解COS、中间胺液冷却、MAG-液硫脱气、特大型火炬放空、液硫湿法成型等国际先进工艺和专利技术。开发了国内首例特大型散装硫磺料仓、首例5 000 m³液硫储罐、首套硫磺流水线转运以及快速定量装车系统,实现200×10⁴ t/a硫磺储运系统的全方位实时监控和安全运行。配套开发先进、灵活、可靠的生产过程控制与安全控制系统,确保整个净化厂处于安全、有效的受控状态。高含硫天然气净化关键技术应用于普光气田后,装置运行平稳,产品质量合格,各项安全保障到位。为其他大型高酸性气田的天然气净化提供了示范和借鉴。     

普光高含硫气田采气管柱的优选

普光气田由于高含硫化氢和二氧化碳,对采气工艺提出了更高要求。从气田投产方式、材质的选择、井口装置、管柱结构以及防腐措施等方面对该气田的采气工艺技术进行了全面的研究,提出了高含硫气田的投产作业方式,即：酸压（酸化压裂）生产一体化方式,酸化生产一体化方式和射孔后直接投产方式。通过室内实验评价,气井生产管柱优选了G3或同等级的高镍基合金钢材料,井下工具选择718高镍基合金钢材料;气井井口装置优选抗硫材质,并配置井下安全阀和井口安全阀;气井采用生产封隔器永久完井管柱。该技术思路对国内酸性气田的开发具有重要借鉴意义。     

元坝超深高含硫气田开发关键技术

元坝气田是目前世界上埋藏最深的高含硫生物礁气田,具有埋藏超深、礁体小、储层薄、非均质性强、气水关系复杂等特点,气田开发面临许多技术难题。通过技术引进、集成和创新,形成了以超深复杂生物礁储层精细刻画技术、超深水平井优快钻井技术、超深水平井轨迹实时优化技术、超深长水平段多级暂堵酸化技术等为核心的元坝超深高含硫气田开发关键技术。现场应用表明：储层预测符合率为９５％,开发井成功率为１００％,单井钻井周期同比缩短１００ ｄ以上,有效储层钻遇率提高６７. ５％,酸化增产倍比为２. ２～５.０,取得了良好的效果。为其他超深高含硫气田的有效开发提供了借鉴和参考。     

空气、氮气钻井技术在普光气田的应用

由于上三叠统须家河组地层岩石坚硬,钻井速度低,钻井周期长,制约了普光气田开发的步伐。在对普光气田前期空气钻井技术进行总结和经济效益评价的基础上,系统地分析了空气、氮气钻井穿越须家河组地层的安全钻井技术。在普光气田3口开发井中进行了空气、氮气钻井穿越须家河组地层试验,机械钻速提高4～5倍,钻井周期缩短30 d以上。实践表明,空气钻井技术在普光气田须家河组以上地层得到成功应用,取得了良好的效果,成为加快普光气田开发的重要技术。     

普光高含硫碳酸盐岩气田开发调整关键技术

中国石化已在四川盆地成功开发了普光和元坝两大高含硫气田,但进入“十四五”以来气田开发进入稳产中后期,面临水侵及硫沉积日益严重、剩余气分布复杂、部分气井油压接近外输压力等新问题。为实现气田稳产和提高天然气采收率,以普光高含硫碳酸岩盐气田为例（以下简称普光气田）,对气田开发调整的关键技术及方法进行了系统研究,梳理了储层精细表征及建模、剩余气精细表征与挖潜、控水、控硫、增压开采等5个方面形成的关键技术。研究结果表明：(1)揭示了礁滩相碳酸盐岩储层不同储集空间类型的孔-渗特征,形成了“相控+震控”储层精细建模技术,精细表征了储层非均质性空间展布;(2)建立了普光气田5种类型剩余气分布模式,确定了普光气田储层非均质性控制纯气区剩余气分布,受井网完善程度和高渗条带分布控制,水侵区剩余气分布呈现小零散特征,形成了不同类型剩余气挖潜技术;(3)提出了普光气田采取“高部位控产、低部位排堵结合”的控水治水对策,实现水侵前缘均匀推进;(4)明确了储层硫沉积主要发生在近井地带（小于6 m）,可导致渗透率最大下降70%～80%（表皮增大6.5～12倍）,实验证实了重复酸压治硫效果好于注入溶硫剂;(5)建立了考虑...     

对高含硫气田开发的几点建议

四川盆地东北部普光、罗家寨等三叠系飞仙关组鲕粒滩大中型气田的发现，标志着四川盆地天然气勘探开发进入了一个新阶段。如何安全、环保、高效地开发好这类特别复杂的高危气田，是摆在人们面前的一个难题。为此提出高含硫气田开发要依靠科技进步，既要在战略上藐视它又要在战术上重视它、既要解放思想又要实事求是、既要胆大又要心细的观点。高含硫气田的开发除了要解决好防腐、安全和环保三大关键问题外，基础还在地质和气藏工程研究上，进而提出了4点建议：第一，要重视边、底水能量以及活跃程度对气藏开发影响的研究；第二，气井配产及相应开发规模的确定要合理，要想方设法创造条件试采；第三，硫沉积实验和试验要早抓，尽快取得认识；第四，开展含硫气体相态实验，并在此基础上深化开发理论研究。另外，还要重视高含硫气藏的取样工作，做到真实可靠。     

普光高含硫气田套管变形井的修井新工艺

普光高含硫气田采气完井方案采用的G3高镍基一体化采气管柱以及永久封隔器等配套工具,因“5·12”汶川大地震诱导下三叠统嘉陵江组膏盐层蠕变,数十口气井的生产套管在较短时间内发生了不同程度“屈曲”或“剪切”变形,先后发现普光201-2等多口井套管严重变形,制约了一体化采气管柱配套的永久封隔等工具下井,投产采气技术难度极大。为此,提出采用滚压整形、井下震击整形等修井技术对套管适度整形,扩径至132 mm以上,使用永久封隔器加遇油膨胀封隔器新型一体化采气管柱作业完井,保证了井筒的完整性和气密封性,同时解决了气井酸压、生产过程中套管防腐问题。该工艺对类似气田套管变形井的修井,为高含硫气田开发工程探索了一条新的技术途径。     

普光高含硫气田裸眼水平井投产工艺技术

川东北普光高含硫气田裸眼水平井投产,存在着碳酸盐岩地层易喷易漏、井控安全风险高,钻水泥塞容易开窗出轨,结构复杂的一体化分段酸化-生产完井管柱极易发生粘卡事件等难题。为此,在该气田大湾气藏采用井筒模拟通井处理工艺,优化设计完井管柱结构,结合二次下井回接完成、优质钻完井液与内防喷工具的使用,妥善解决了上述难题,实现了分段完井管柱多级封隔器适时坐封隔绝气层以及滑套顺序开关、均匀布酸的目标,取得了很好的应用效果。结论认为：①在该区实施裸眼水平井投产工艺以及钻塞、模拟通井处理工艺是可行的,是高酸性气田合理高效开发值得借鉴的一个模式;②井壁稳定、顺畅、润滑的井况环境是裸眼水平井安全顺利投产的前提条件,也是实现降本增效、安全开发酸性气田的重要技术手段;③针对高酸性裸眼气井完井投产工艺技术的复杂性须选择优质完井液,全过程、全方位、多层面的从技术角度进行安全控制是井控技术的发展方向;④碳酸盐岩气藏裸眼井投产作业全过程使用钻完井液压井,对于如何选择酸化、排液模式才能解除对储层造成二次污染仍需不断加以认识和完善。     

普光高含硫气田完井工艺技术研究与应用

普光气田属于高含H2S和CO2的碳酸盐岩酸性气田。由于H2S气体的剧毒性及H2S和CO2对钢材的强腐蚀性等问题,对该气田的采气工艺技术提出了更高的安全、防腐要求。针对酸性气田开采工艺进行了深入研究,对工艺成果进行了现场推广应用,取得了显著的经济效益和社会效益,为普光气田的顺利、高效投产奠定了坚实的技术基础。     

普光高含硫天然气田完井方式探讨

酸性气田完井方式的选择是气田长期安全开发的关键环节之一。在综合研究国内外高含硫碳酸盐岩气田完井方式的基础上,通过对普光高含硫气田地质特征和完井影响因素进行分析,初步选定直井、定向井、水平井的完井方式以及相对应的井身结构。在套管的选材上,生产层段使用镍基合金金属气密封套管,利用永久式封隔器保护上部抗硫套管,以达到延长气井寿命,降低开发成本的目的。     

四川盆地普光超大型气田的形成机制

普光气田是在四川盆地勘探过程中发现的最大气田,也是我国海相碳酸盐岩层系最大的气藏。除储量规模最大外,普光气田也是四川盆地目前已发现的气藏中埋藏深度最大、资源丰度最高、储层性质最好、优质储层最厚、天然气中硫化氢含量最高、天然气干燥系数最大的整装气藏。普光大型气田的特殊性与该区经历过独特的成烃、成岩和成藏作用有关,油气的高度富集源自:多套烃源岩和优质烃源岩的多期次充注;疏导体系与生、排烃过程形成动态匹配;储层发育在蒸发岩台地边缘高能鲕粒滩相沉积相带中,并受到后期白云化作用和深埋条件下酸类的强烈溶蚀改造,致使次生孔隙空前发育;构造古隆起与长期接受供烃,硫酸盐热化学反应(TSR)的发生与储层次生孔隙的大量生成和储集性能的优化,飞仙关组上覆嘉陵江组和雷口坡组厚层膏岩的有效遮挡。     

川东北普光气田飞仙关组鲕滩储集层预测

普光气田是中国在碳酸盐岩地层中发现的第一个储量大干1千亿m^3的大气田。分析普光气田飞仙关组鲕滩储集层地质特征，利用三维地震资料，在储集层精细标定、储集层地质建模与正演的基础上，确定储集层地震响应特征；分析储集层发育有利相带，采用地震属性分析和地震约束反演等技术进行储集层预测，建立了一套适合川东北飞仙关组鲕滩储集层的预测技术方法系列，预测了普光气田飞仙关组鲕滩储集层的分布，据此部署了7口井，其中完钻的普光4井获得高产气流，证实了储集层预测结果的正确性。图11参7     

普光气田开发指标优化技术

编制一个最佳的气藏开发方案,虽然综合考虑了地质、工程和经济等诸多因素,但对气藏的认识不可能就此结束,需要在实施过程中不断优化.对于高含硫化氢的普光气田更是如此,因为编制开发方案应用的地质认识仅来源于勘探成果资料,且受安全、环保和技术装备等因素的限制,正式投入开发前没有进行过系统试气和试采.在普光气田开发建设过程中,必须实时跟踪研究新井资料,深入开展地质研究工作,不断深化气藏地质认识;并根据地质新认识和动用储量评价结果,在原开发方案的基础上,应用数值模拟技术和边际贡献等方法,重点重新研究确定不同井型单井经济可采储量、控制地质储量、气层厚度等技术经济界限,优选开发井井型,调整经济极限井距,完善井位部署方案,优化开发指标,以此来确保对普光气田的高效开发.     

川东北地区元坝气田与普光气田长兴组气藏特征对比分析

通过天然气地球化学特征、地层水地球化学特征对比分析表明,元坝气田和普光气田长兴组气藏天然气中烃类气体均以甲烷为主,非烃气体H2S含量普光气田高于元坝气田;元坝气田天然气甲、乙烷碳同位素明显重于普光气田;普光气田长兴组气藏水型为重碳酸钠型与氯化钙型,元坝长兴组气藏水型为氯化钙型,显示元坝气田长兴组在油气聚集和赋存方面可能...     

四川盆地普光气田飞仙关组白云岩储层成因探讨

下三叠统飞仙关组储层为普光气田重要的天然气储集层,储层厚度大、物性好。优质储层形成机制直接与碳酸盐岩成岩作用有关,其中白云岩化是重要因素之一。通过对岩石结构的分析,结合白云石的有序度、碳氧同位素地球化学特征及沉积环境,对普光气田飞仙关组白云岩成因进行了研究,表明飞仙关组白云岩主要为准同生期渗透回流的成因类型,证据如下：①飞仙关组白云岩明显地保持原岩矿物结构特征,反映了相对快速的白云化过程;②以微泥晶组成鲕粒的亮晶鲕粒白云岩与准同生微泥晶白云岩有相似的低有序度;③白云岩的碳氧同位素组成特征、古盐度值表明白云化流体的高咸度特征,明显有别于混合水成因白云岩;④飞仙关组台地边缘鲕滩毗邻局限台地环境,容易获得大量高Mg/Ca比咸水,有利于白云岩发育,因此,更有利于形成大量早期白云岩。由此认为,飞仙关组白云岩主要为准同生期渗透回流白云岩,并提出毗邻局限台地或蒸发台地等高盐度环境的礁滩相更有利于优质储层的发育。     

高含硫天然气净化新工艺技术在普光气田的应用

普光气田的天然气具有高含H₂S和含CO^₂及有机硫的特点,天然气净化难度大。为满足高含硫天然气净化的要求,普光天然气净化厂采用了MDEA法脱硫脱碳、TEG法脱水、常规Claus硫磺回收、加氢还原吸收尾气处理的天然气净化工艺路线。同时,在国内首次应用了气相固定床水解脱除羰基硫（COS）、中间胺液冷却、MAG^R液硫脱气等国际先进的天然气净化新工艺和专利技术,通过不断地摸索及优化工艺参数,解决了原料气脱除有机硫、CO₂选择性吸收、液硫深度脱除H₂S等技术难题;还应用了溶剂串级吸收和联合再生工艺、能量回收利用等多项技术,通过优化调整胺液循环量、降低能耗等手段,降低了操作费用。高含硫天然气净化新工艺技术应用于普光气田后,净化装置运行稳定,净化气质量超过设计要求,达到了国家标准一类气的指标。     

水平井优化设计技术在普光气田产能建设中的应用

普光气田具有地形复杂、埋藏深、储层相变快、边水发育等特点。为确保气田的高效开发,在论证了采用水平井开发的可行性基础上,研究了水平井优化设计方法。首先,根据边际贡献法测算的钻遇气层厚度下限等技术经济指标,确定了部署水平井的区域;然后,根据单井地质模型,建立水平井与直井产能关系,优化水平段长度;最后,考虑储层展布、构造走向、井网井距、气水关系等因素,优化井身轨迹。结论认为：在气层厚度相对较薄的区域及气水边界附近采用水平井开发可提高气田整体开发水平,优化设计水平段长度控制在400～600 m,Ⅰ、Ⅱ靶点分别距离气层顶、底10 m左右为宜。该技术在普光气田开发井设计中取得了较好的实施效果,对类似气藏的开发具有借鉴意义。     

国产SGI-10型高含硫天然气焚烧炉在普光D401 1井试气中的应用

目前,国外的焚烧炉已很好地解决了高含硫气井试气燃烧效率低、H₂S燃烧不充分、有害气体排放超标、试气时间短而难以准确评价气井产能等问题,但设备价格昂贵、供货周期长、维修保养困难。鉴于此,介绍了国内最新研制的SGI-10型焚烧炉的工作原理及主要技术指标,指出该焚烧炉因喷嘴的特殊结构设计和导风器成功研制,使得高含硫天然气与空气产生正反气旋并能充分混合,保证了高含硫天然气的完全燃烧及SO₂排放达标。同时,根据高含硫气井的试气要求对普光D401-1井进行了试气,设计处理量为10×10⁴ m³/d,累积试气燃烧时间8 h,设备运行平稳。经环境监测,各项监测指标达到环保要求,其中部分指标还优于国外同类产品。实践证明,该焚烧炉性能可靠,能满足高含硫气井长时间安全环保试气的要求。     

普光气田集输系统安全控制与应急管理

我国高含硫气田大规模开发尚属首次,缺乏成熟配套的安全控制技术、标准规范和管理体系,安全生产和应急处置面临一系列技术难题。普光气田硫化氢含量高、压力高、集输系统点多线长,泄漏监测与安全控制要求高,同时由于地形复杂,人口密集,应急处置和应急疏散难度大。为此,①通过建立含硫天然气泄漏山地扩散模型,对不同生产区域的安全防护距离进行了优化,确定了我国高含硫气田的安全防护距离;集成红外、激光、电化学和无线远程监测,形成了平面布局、立体布防、全方位的天然气泄漏多元监测体系;优化气井、集输、净化、外输紧急关断系统的逻辑关系,创建了大型高含硫气田上下游一体化的4级联锁关断系统。②应用含硫天然气泄漏山地扩散模型划分应急区域,建设了最大规模的紧急疏散通讯系统,通过应急疏散能力评估对应急道路进行了优化,研发了山地消防坦克和远程点火等装备,建立了完整的应急处置、人员疏散与应急救援体系,形成了复杂山地高含硫气田大规模应急疏散与救援技术。这些措施为该气田绿色、高效开发提供了安全保障。