高含硫气田不同井型元素硫沉积模型及应用研究

高含硫气藏在开发过程，随着压力的下降，必然会发生元素硫沉积，堵塞孔道，影响产能。根据元素硫溶解度与压力关系，利用稳定渗流理论，建立了元素硫析出的沉积模型。在对水平井流态分析的基础上，预测了高含硫气藏直井和水平井在开采初期，其含硫饱和度在不同产能下、不同井距处随时间的变化规律，为高含硫气藏科学合理开发，提供了一定的依据。     

析出硫为液态的高含硫气藏数值模拟方法

为实现对高含硫气藏开发过程中析出硫的定量预测,提出了析出硫为液态的高含硫气藏数值模拟方法。首先以硫溶解度随压力变化实验为基础,建立硫溶解度数学模型和析出硫液相体积分数计算模型,计算不同压力下析出硫的液相体积分数,创建CVD实验;其次通过气体组成的归一化处理,确定高含硫气藏的真实气体组成;最后综合真实气体组成、CVD实验和CCE实验结果,创建反映硫析出的PVT样品,采用组分模型进行析出硫为液态的高含硫气藏数值模拟研究。采用该方法对四川盆地普光气田主体气藏开发过程中析出硫进行了定量预测,结果表明:硫饱和度随以井筒为中心的径向距离的增大而减小,越接近井筒,硫析出量越大,硫饱和度越高;随生产时间的延长,天然气采出程度越高,气藏压力越低,硫析出区域增大,相同半径处的硫饱和度增大。该方法实现了对高含硫气藏析出硫的定量预测,提高了开发动态预测的准确性,为科学开发该类气藏提供了更可靠的决策依据。     

高含硫气藏气体渗流规律研究

在高含硫气藏开发过程中，随着高含硫气体从地层中采出，地层压力不断下降，使元素硫从含硫饱和态气相中析出，并沉积到地层孔隙或喉道中，造成地层渗流通道的严重堵塞，增大气体渗流阻力。文章从物质平衡原理出发，推导了由于受元素硫沉积影响的地层物性参数随生产时间等的变化关系，并建立了高含硫气藏气体渗流模型。通过实例模拟分析了该类气藏气体渗流过程中孔隙度和渗透率的变化规律以及地层压力等的变化特征。研究结果表明，元素硫在地层中的沉积对储层的伤害沿径向呈不均匀变化；气体的渗流阻力增加，地层能量更多地消耗在近井地带，且气体渗流表现为强烈的流固耦合特征。该认识为高含硫气田的合理高效开发提供了参考依据。     

高含硫气藏气-固两相多组分数值模型

高含硫气藏属于一类特殊高危性气藏,在开发过程中,伴有元素硫的析出、沉积、气相组成变化和沉积硫堆积在孔隙喉道污染地层等特殊现象。一般气藏数值模型没有考虑这些因素的影响,使得基于一般气藏数值模型的数模软件在模拟中不能反映高含硫气藏的开发特性。因此,文章在综合考虑这些因素的基础上,假设析出的固态硫不随气流运移,建立三维气-固两相多组分数学模型,利用Carman Kozeny沉积伤害模型描述硫沉积对地层孔隙度和渗透率的伤害;使用Roberts所提出的硫溶解关系式描述硫在酸气中溶解度变化;应用IMPES方法将数学模型转换为隐式求解压力、显式求解饱和度的数值模型。在模型中,元素硫的质量守恒关系是从“组分”角度来分析的,因为元素硫在单一的气相或固相中不满足质量守恒。该模型能反映高含硫气藏中元素硫的沉积、气藏流体组分随开发的变化以及沉积硫对储层的伤害等     

高含硫斜度井井筒硫沉积规律预测

高含硫气藏开发过程中,井筒内随着温度、压力的降低会出现单质硫的析出、运移、沉积现象,进而影响气井产量.针对高含硫气井难以下入温度和压力测量仪表以及硫沉积预测困难的实际情况,基于力学理论和硫溶解度模型,考虑井斜角对高含硫气藏硫颗粒临界悬浮流速的影响,建立了斜度井硫颗粒临界悬浮流速模型,确定硫析出和沉积及传质的条件,得到硫...     

高含硫气藏硫沉积的研究进展

高含硫气藏开采过程中,随温度和压力下降会发生硫沉积现象。当硫在储层岩石的孔隙喉道中沉积时,天然气的渗流通道减小,地层有效孔隙空间及渗透率降低,将影响气井的产能和经济效益。广泛调研了国内外高含硫气藏有关硫沉积的研究成果,对前人的研究作了综述。目前国内外对高含硫气藏开发过程中元素硫沉积研究得到的硫沉积预测模型简单;硫沉积的微观动力学、硫颗粒的运移规律和造成储层堵塞的机制等方面的研究都还相对较少;国内外对元素硫在多孔介质中吸附的研究较少,硫化氢和二氧化碳共存条件下硫沉积的机理还不清楚,硫的相态特征及含CO2的高含硫气藏相态变化特征认识不足。因此,高含硫气藏开发过程中需要进一步解决这些问题,这对于指导高含硫气田的开发具有重要而长远的意义。     

高含硫气体中元素硫溶解度实验测定及计算方法研究

元素硫沉积是高含硫气藏开发中最重要的研究内容之一.为了准确获得高合硫气藏中饱和元素硫含量,通过自主设计实验方法和实验流程,购置相应实验配件,以真实气体为实验对象,测定了B24井和TD5-1井井口气样在一定温度和不同压力下元素硫溶解度.该实验方法的建立,为准确测定不同高含硫气体中元素硫溶解度提供了参考和依据.在实验研究成果基础上,对目前广泛使用的Chrastil模型和Roberts常系数模型的正确性进行了关联性研究,结果表明利用Chrastil模型计算高含硫气体中元素硫溶解度误差较小,准确性较高,而Roberts提出的常系数模型由于只是以特定的流体组分和实验条件为基础回归得到,其对不同组分和压力温度条件下元素硫溶解度的计算误差较大.     

高含硫气井井筒硫沉积模型

在高含硫气藏的开发过程中,随着井筒温度、压力的降低,硫会在井筒中析出沉积,严重影响气井的正常生产和管道安全。目前多数硫溶解度模型受使用条件的限制,无法准确预测不同温度、压力条件下的硫溶解度。针对高含硫气井的气体组分特征,在Hu溶解度模型的基础上,结合多相流和传热学理论,建立了高含硫井筒温度、压力分布模型以及硫沉积预测模型。对某高含硫气田进行实例分析,计算得出温度分布、硫溶解度分布规律以及硫沉积量,并研究了气井日产量、硫化氢体积分数对井筒硫沉积的影响规律。研究结果表明:硫溶解度从井口到井底逐渐增大,呈非线性变化;同一时间,气井产量增加,井口温度升高,则硫溶解度增大,硫在井筒的析出位置上升,井筒相同深度的硫沉积量增大。模型计算出的硫析出位置与实例相比,误差小于1%。准确预测井筒中的硫沉积,有助于更好地管理具有潜在硫沉积问题的气井。     

高速非达西流动时元素硫沉积模型研究

元素硫沉积是含硫气藏开发过程中广泛存在而又必须解决的难题之一。高含硫气藏一旦投入开发，地层压力会逐步下降，使得元素硫溶解度下降而沉积下来，沉积的元素硫会堵塞地层孔隙，降低渗流通道，影响气井产能。考虑了高含硫气体在近井地带作高速非达西流动，建立了硫的沉积模型，并利用该模型对实际气藏进行预测和对比研究，再通过实例计算发现，硫非瞬时平衡沉积比瞬时平衡沉积对地层的伤害更严重，高速非达西流动沉积比达西流动时对地层伤害更严重，认为在开发高含硫气藏时，必须合理选择开发速度，有效防止元素硫沉积。     

高含硫气井井筒硫沉积预测

随着高含硫气藏的开发,析出的硫会对储层造成伤害,影响气井的正常生产,因此,准确预测硫的沉积对酸性气田的合理高效开发具有十分重要的意义。文中根据气、液、固三相流动规律,建立了高温高压高含硫气井井筒硫沉积预测模型,利用缔合模型的基本原理,建立包含温度、压力和流态3个变量的硫溶解度函数模型,用来预测硫在井筒中的析出位置;再利用缔合模型的相关理论解释硫元素在井筒中的溶解机理,以温度、压力和硫溶解度为变量,判断单质硫是否沉积、沉积位置,并对沉积量进行动态计算。以普光气田×井为例,计算得出硫溶解度和析出量随井筒的变化规律,其结果与实际情况吻合较好。     

高含硫气井中的硫沉积规律

针对高含硫气井井筒硫析出、硫沉积预测难题,建立了高含硫气井井筒多相流动和传热数学模型,给出了多场耦合井筒硫析出、硫沉积判别准则和计算方法。计算结果表明,高含硫气井从井底至井口硫溶解度逐渐减小,呈非线性变化规律;井筒中伴随有硫析出,析出位置及析出量主要受温度梯度、压力梯度和硫化氢质量浓度等影响;井筒中的硫沉积主要受气体携带能力和局部流场扰动的影响。温度、压力下降越大,硫析出越早;在同一流压下,产气量越高,硫析出越早,析出量越大。该研究模拟了气井生产动态,给出了高含硫气井中的硫析出、硫沉积、压力及温度分布规律,计算结果可用于指导现场进行开发方案调整、生产参数优化,为制定硫沉积预防方案提供依据。     

高含硫气藏单质硫溶解度测试方法及预测模型

针对高含硫气藏单质硫溶解度测量准确度低的问题,基于溶剂溶解原理,建立高含硫气藏单质硫溶解度测试实验装置及实验方法,实现了某气藏含硫气样中的单质硫溶解度的测定.研究结果表明:高含硫气藏地层温度为40.0～98.9℃,地层压力为15.0～49.8 MPa,其单质硫标准状况下的溶解度为0.001～0.968 g/m3;单质硫...     

基于硫沉积的含硫封闭气藏物质平衡分析

在含硫气藏的地质储量计算中,传统气藏物质平衡方程未考虑硫的析出对方程本身的影响.含硫气藏随压力的降低会不断地析出单质硫,而硫的形成将对传统物质平衡计算气藏储量产生很大的影响,进而不能对气田动态形成全面的认识.主要探讨了封闭高含硫气藏储量的新型计算方法,引入了偏差系数和硫的溶解度对原方程进行修正,使含硫封闭气藏的地质储量计算结果更为准确.     

高含硫气藏元素硫沉积研究

四川气区70％的井生产的天然气都含有硫化氢和二氧化碳。由于产层压力高,H2S和CO2的分压也高,一般均达到酸性天然气界线。因此,含硫气井一般也为酸性天然气井。酸气中的硫,既可以元素的形式存在,也可以多硫化合物(H2SX 1)的形式存在,这就不可避免的要考虑酸性气体开发中硫沉积问题。了解含硫气体中元素硫的性质是研究硫沉积的前提,与硫磺沉积有关的参数包括天然气组成、温度、压力、产量等。发生硫磺沉积决定性的因素,是含硫天然气中硫磺含量超过一定温度压力条件下的溶解度,流体携带的固体小颗粒硫磺低于硫磺析出量。这使得析出的硫磺晶体,在短时间内即可堵塞通道,甚至造成关井停产。因此,对硫磺沉积条件的预测是高含硫气井开采中的一项重要工作。     

高含硫水侵气藏考虑硫沉积的物质平衡方程

在高含硫气藏中随着地层流体的采出,地层压力将会下降,从而含硫天然气中硫的溶解度也会随之下降,造成地层中元素硫的沉积,这使得高含硫气藏不同于常规气藏。针对发生硫沉积的水侵气藏,考虑硫沉积的影响,在物质平衡方法基本原理的基础上,推导并建立受硫沉积影响的高含硫水侵气藏的物质平衡方程,给出了其线性化形式的物质平衡方程式。     

考虑非平衡过程元素硫沉积对高含硫气藏储层伤害研究

元素硫沉积是高含硫气藏开发有别于常规气藏开发的一个重要研究内容.当地层压力下降时,元素硫溶解度下降使其沉积下来,沉积的元素硫会堵塞地层,从而降低地层孔隙度和渗透率.为了定量研究硫沉积对地层孔隙度和渗透率的影响,首先建立了元素硫沉积的伤害模型,然后利用该模型对一个实际高含硫气藏开发时由于元素硫沉积引起的地层孔隙度、渗透率和沉积含硫饱和度的动态变化进行了计算求解.通过实例计算发现:地层渗透率越低时越容易发生硫沉积,且硫沉积主要在井筒附近发生,当生产时间越长时,硫沉积的量越多,从而对地层的伤害越严重.     

高含硫气藏元素硫形成机理及硫沉积预测研究

高含硫气藏的开发过程中,随着气藏压力的不断下降,硫在地层天然气中的溶解度不断降低,在适当的条件下,单质硫就会从天然气中析出并沉积下来,从而堵塞地层孔隙,降低地层渗透率。因此,确定硫沉积的析出条件可以为高含硫气藏的开发方案设计提供重要依据,对指导高含硫气藏合理高效开发具有重要的指导意义。研究单质硫化学沉积和物理沉积机理,并提出硫沉积的判断条件,最后建立了达西和非达西渗流条件的硫沉积模型,并进行求解和分析。计算结果表明,对于距离气井一定位置处,随着生产时间的增加含硫饱和度也增加,硫沉积越严重;初始地层渗透率越低,硫沉积对地层造成的伤害越严重,硫沉积范围越大;渗流速度越大,对地层的伤害越严重。     

硫微粒在多孔介质中运移沉积模型

高含硫气藏开发过程中,伴有元素硫的析出沉积、气相组成变化和沉积的硫堆积在孔隙喉道污染地层等特殊现象,其中硫沉积是影响高含硫气藏开发的重要原因。在分析硫微粒在多孔介质中的运移和滞留的基础上,引入宏观气固流体力学中描述颗粒在气体中运移的流体力学模型,建立了硫微粒在多孔介质中的运移沉积模型。该模型考虑了硫微粒的产生、在气流中的悬浮运移以及在孔隙表面的沉淀、吸附等。     

存在液流析出的超深高含硫气藏压力响应特征

目前高含硫气藏硫元素研究主要以固硫沉积引起的储层伤害为主,鲜有超深高含硫气藏液硫析出后储层压力动态特征方面的报道。考虑超深高含硫气藏的液硫析出及流动特征,建立了表征存在液硫析出及流动的多区径向复合储层渗流模型,讨论了液硫聚集、流动及冲刷模式下的储层含硫饱和度以及储层渗透率变化规律,分析了不同液硫析出阶段下的储层压力响应特征。研究结果表明：多区径向复合储层渗流模型能够有效表征液硫析出后储层气体渗流特征,根据压力导数曲线特征可以识别储层液硫析出的不同阶段。液硫析出早期,压力导数曲线成“连续下降”台阶状;液硫析出中期,压力导数曲线成“先小降、后大降”的台阶特征;液硫析出后期,压力导数曲线为“先小升、后大降”的台阶特征。研究结果可为超深高含硫气藏液硫析出模式的诊断提供理论依据。     

高含硫裂缝性气藏储层伤害数学模型

在高含硫裂缝性气藏气体开采过程中,地层压力不断降低,导致硫微粒在气相中的溶解度逐渐减小,在达到临界饱和态后从气相中析出,并在储层孔隙及喉道中运移、沉积,导致地层孔隙度和渗透率降低。地层压力的降低导致裂缝逐渐闭合,也会导致地层孔隙度和渗透率的降低,从而影响气井的产能和经济效益,严重时可导致气井停产。针对高含硫裂缝性气藏复杂渗流特征,基于空气动力学气固理论描述硫微粒在多孔介质中的运移和沉积,建立了一个全新的、能够综合描述多孔介质中硫微粒的析出、运移、沉积、堵塞以及应力敏感的高含硫裂缝性气藏储层伤害数学模型,并以L7井为例进行了实例分析。研究结果表明：在定产量生产条件下,硫沉积对气井生产动态的影响主要表现为气井的稳产时间缩短及气井产量在递减期内的递减速度加快。