关于H_2S对储层伤害及对策的研究与应用

含H_2S天然气藏在全球分布广泛,我国含H_2S天然气井分布也十分广泛。在四川、新疆、长庆气田等相当一部分气井的天然气中都含有对储层存在严重伤害的H_2S等酸性气体。目前,国内外对气藏H_2S气体对储层伤害影响因素及对策的研究还相对较弱,文章针对含H_2S气藏性质,开展了H_2S对储层的伤害机理、影响因素及对策的研究,采用了合理开采制度、监控元素硫在储层中沉积的速度及沉积量、实施增产技术措施、加注硫溶剂等方法,有效地防治了元素硫导致的硫元素沉积对储层的伤害,从而达到了保护储层与提高气藏采气速度的目的,这对于含H_2S气藏的安全、科学、有效开发具有一定的指导意义与重要参考价值。     

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。     

高含硫气藏硫沉积预测模型

高含硫气藏随着开采的进行,元素硫会从天然气中析出,沉积到地层中的元素硫会堵塞孔道,减小流体流动有效空间,并降低地层渗透率,使得流动阻力增大,给气井的正常生产带来严重的伤害。文中给出了预测硫沉积的平面径向流模型及裂缝硫沉积模型,根据模型得出了硫沉积对储层的伤害规律,为合理开发这类油藏提供科学依据。     

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     

低渗透含硫化氢气藏储层改造中的难点及对策

我国含硫化氢气藏大部分成熟度较高，天然气中硫化氢含量的高低明显地受储层的岩性控制，天然气中硫化氢主要来自干酪根中含硫有机物的热解和储集层中沉积硫酸盐（石膏和硬石膏）的细菌还原作用或高温热化学还原作用，其储集层具有埋深大、地温高、物性条件差的特征。含硫气藏储层特性和硫化氢强烈的还原性给储层改造提出了诸多挑战。水力压裂对低渗透含硫气藏改造的适应性很差，酸压是目前我国含硫气藏储层改造最有效的增产措施，但仍面临严重的单质流沉积和硫化亚铁沉淀对储层的二次伤害问题。要提高对含硫气藏储层改造的成功率和改造效果，有效地解决储层改造中的控硫控铁难点问题，必须立足于对含硫化氢气藏储层特性和硫化氢特定理化性质的系统研究，弄清高温、高压、高含硫条件下Fe(Ⅱ)-H₂S、Fe(Ⅲ)-H₂S的反应特性、储层酸-岩反应机理及酸蚀裂缝导流能力的影响因素，提出针对性强的酸液体系与酸压工艺。     

阿姆河右岸气藏主控因素

阿姆河盆地是中亚地区含油气丰富的沉积盆地,阿姆河右岸是中亚地区主要气源地。近十年来,研究区科研攻关成果显著,但对天然气成藏研究仍然不足,其主控因素尚不明确。为寻找阿姆河右岸项目下一步有利勘探目标,对研究区气藏进行剖析,重点分析构造及岩性气藏主控因素。综合利用地球物理解释、天然气成藏及沉积分析、圈闭及储层评价和单井产能分析等方法,认为阿姆河右岸气藏主控因素主要分为构造和沉积2方面。其中构造因素包括基底古隆起控制圈闭分布、断层为重要的油气运移通道和新近纪以来的构造事件使油气再分配,沉积因素包括膏盐岩有效遮挡是必要的封盖条件、生物礁滩体控制高产气井分布和储层类型影响气水界面及气藏类型。不同类型气藏由一种或几种主要因素控制,使气藏具有呈团块状聚集、带状分布的特点。     

高含硫气藏硫沉积预测及实施除硫作业时机选择

高含硫气藏在开发过程中,随着气藏压力和温度的降低,元素硫将从气体中析出,从而堵塞天然气的渗流通道,当硫沉积严重降低地层有效孔隙空间及渗透率时,需要实施除硫作业。在考虑气体高速非达西不稳定流动、硫沉积、水动力对硫沉积冲刷与运移、硫沉积对储层危害（孔隙度、渗透率）的基础上,建立了预测硫沉积分布的气固耦合渗流模型。该模型与除硫工艺（溶硫剂）相结合,能够确定实施除硫工艺的时间,以及除硫后近井地带含硫饱和度随生产时间的变化。通过该研究可为高含硫气藏硫沉积预测提供有效方法。     

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.     

酸性气田的元素硫沉积、腐蚀与治理研究

含H2S天然气在生产和集输过程中都可能发生元素硫沉积,引起井筒、地面集输管线堵塞,危害巨大,是含硫气藏生产过程中必须解决的关键难题之一。本文介绍了酸性气田的元素硫来源,元素硫沉积的影响因素,沉积机理,预测模型,并指出向井口或管线注入溶硫剂是当今解决硫堵问题的有效措施之一。潮湿或含水汽的元素硫与金属直接接触可能导致设备发生灾难性的腐蚀问题,腐蚀机理复杂。本文还总结了元素硫腐蚀控制技术及沉积治理方面的研究进展。     

关于CO2 对储层伤害及对策的研究与应用

我国四川、大庆、新疆、长庆、吉林等油气田,有相当一部分油气井储层中都含有对储层存在严重伤害的CO₂、H₂S、等酸性气体。目前,国内外对气藏含CO₂酸性气体对储层伤害与对策研究的重视还相对较弱,文章针对含CO₂气藏性质,开展了CO₂酸气对储层的伤害机理、影响因素及对策的研究,采用了酸清洗、注入防垢剂的化学防垢方法与强磁物理防垢等方法,有效防治CO₂结垢导致的储层堵塞的伤害,从而达到了保护储层与提高油气田采出程度的目的,这对于含CO₂油气田的安全、科学、有效开发具有一定的指导意义与参考价值。     

本期技术推荐

正硫溶解度测定技术硫溶解度测定技术是针对高含硫气藏在开发和开采过程中随着地层压力下降,元素硫逐渐析出并且沉积,造成储层孔隙体积的改变,进而导致气藏物性参数如渗透率、孔隙度、压缩系数和岩石密度等参数的变化,这些物性参数的变化反过来又影响气体的渗流,最终影响气藏开采效率的难点问题,解决不同温度、压力条件下天然气中元素硫溶解度的测定,能准确解决元素硫的析出时机、溶解量等问题,对高含硫气藏开发方案和地面建设方案的制定等提供相应的技术支撑。     

考虑元素硫沉积的水平井产量预测方法研究

随着含硫气藏的深入开发,水平井的作用也变得越来越重要,准确预测水平井产量对于含硫气藏开发具有重要的意义。考虑元素硫沉积对储层渗透率的影响,建立含硫气藏水平井产量预测公式,并分析水平井长度、储层有效厚度、元素硫沉积和非均质性对产量的影响,其中元素硫沉积和非均质性对水平井产量影响较大。计算结果表明,考虑元素硫沉积的Joshi公式和陈元千公式计算结果与实际产量接近,可用于含硫气藏生产初期产量预测,该结论对类似气藏开发具有一定的借鉴意义。     

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。     

鄂尔多斯盆地古生界气藏成藏模式及优势储层预测

鄂尔多斯盆地延长气田天然气勘探起步较晚,古生界气藏隐蔽性较强,勘探难度较大.为探究该地区气藏成藏模式,以沉积学原理为基础,从地层分布、构造特征、沉积相、储层主控因素等方面研究了延长气田南部地区古生界天然气成藏特征及富集规律.研究表明:延长气田相对优质储层是天然气成藏与富集的关键,储层规模决定气藏规模;优质储层发育主要受...     

高含硫底水气藏气井见水时间预测模型

高含硫气藏是一种非常规性气藏,普遍含有边、底水,该类气藏在开发过程中,伴随有元素硫的析出、沉积等现象,其中硫的沉积将降低储层的孔隙度和渗透率,从而影响底水的锥进速度、进而影响高含硫气井的见水时间。针对高含硫气藏水锥突进、气井见水等问题,首次建立了考虑硫沉积对储层渗透率、底水锥进速度影响的高含硫底水气藏气井见水时间预测模型。运用实例分析,与常见底水气藏见水时间预测模型计算结果相比,该模型计算的气井见水时间更接近油藏实际见水时间,相对误差仅为-6. 49%,其他常规底水气藏见水时间模型误差较大,说明该模型是可靠的。通过实例分析发现:气井见水时间受硫沉积影响而提前;并且含硫饱和度越大,气井见水也越早;井底流压和储层未射开厚度越大,气井见水时间越长;同时,较高的井底流压以及较大储层未射开厚度条件下,硫沉积对高含硫气藏气井见水时间的影响越明显。该研究成果对此类高含硫气藏气井见水时间的有效控制和气藏的安全生产具有一定的指导作用。     

高含硫气藏地层硫沉积预测模型

硫是高含硫气藏开发的有害物质。当其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。因此，硫沉积是该类气藏开发必须解决的关键问题之一，而研究高含硫气藏硫沉积预测技术是准确掌握地层硫沉积动态的必要手段，对指导高含硫气田的开发具有重要而长远的意义。运用物质平衡原理、非线性沉积理论及多相流动力学理论，建立了较为完善的地层硫沉积预测模型，为预测高含硫气藏地层硫沉积提供了理论基础。     

普光高含H2S气田硫沉积规律及其对开发的影响

普光气田属于高含H₂S气田,天然气中含有一定量的单质硫(简称硫,下同)。在开发过程中,随着压力和温度的持续下降,天然气中的硫将会达到过饱和,并从气相中析出。目前,普光气田地面集输流程和井筒已经出现硫沉积与堵塞,在探测和治理方面形成了较成熟的经验做法。但随着地层压力的下降,将会在储层孔喉中形成硫沉积并降低渗流能力,导致气井产能降低,甚至停喷。储层中的硫沉积治理将是气田开发工作面临的又一大难题。文中基于井下PVT取样,首先,开展天然气中硫质量浓度及PVT相态特征室内实验研究,测定了地层条件下天然气中硫初始质量浓度,建立了适用于普光高含硫气田的硫溶解度预测模型,明确了不同压力和温度条件下硫析出状态及析出量;然后,开展硫沉积对岩心渗透率伤害室内实验,理清了硫沉积对储层渗透率的伤害规律;最后,建立了硫析出和沉积预测模型,初步认清硫在井筒周围储层径向沉积规律及对气井产能的影响。研究成果将指导普光气田储层硫沉积治理工作,为高含H₂S气田高效开发提供理论支持。     

硫沉积对高含硫气藏产能影响数值模拟研究

高含硫气藏是一类具有高危性和特殊性的酸性气藏，硫微粒的析出、运移以及沉积是该类气藏特殊渗流特征之一。沉积的硫微粒会占据孔隙空间，在孔喉处堵塞孔隙，改变孔隙结构，最终引起硫沉积区内储层渗透率的降低，从而影响气藏的开发效果。为此，在对硫沉积机理深入研究的基础上，引入空气动力学理论，建立高含硫气藏硫微粒运移、沉积数学模型，模拟研究了硫沉积对均质气藏和非均质气藏产能的影响。结果认为：高含硫气体初始溶解元素硫是该类气藏发生硫沉积的重要条件之一；硫沉积使得气藏的稳产时间缩短、采出程度降低、气藏递减期缩短以及递减期内的递减率增加等；低渗透气藏和非均质性强的地层，其硫沉积对气藏开发的影响很大。     

液硫沉积吸附影响下高含硫气藏储层精细定量表征

为明确液硫沉积吸附对高含硫气藏储层的影响规律,选取代表3种典型碳酸盐岩孔隙结构的天然岩心,以高温高压岩心驱替实验为基础,综合采用核磁共振横向弛豫时间谱与成像技术、全直径岩心X射线CT扫描技术、基础物性测试和场发射扫描电镜成像等手段,对原始状态、注硫后和气驱后3个稳定状态的岩心进行精细定量表征。研究表明：硫沉积吸附引起的孔隙体积损失主要来源于1 000μm以上的中大孔;液硫在较小孔隙空间中的吸附沉积能力更强,对原始孔隙结构较差的储层伤害更大;3类碳酸盐岩储层的孔隙结构呈现多重分形特征,孔隙结构越差,液硫沉积吸附引起的内部空间孔隙分布改变越大,非均质性越强;液硫沉积吸附引起岩石孔径分布、孔隙连通性和非均质性变化,进而改变储层物性,注硫及气驱后物性较好的Ⅰ类储层渗透率下降16%,而物性较差的Ⅱ、Ⅲ类储层渗透率下降90%以上,伤害程度极大,说明初始物性越差,液硫沉积吸附伤害越大;液硫以絮状、蛛网状或网膜状吸附沉积于不同类型的孔隙空间,引起储层孔隙结构和物性的改变。