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。     

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。     

齐成伟公式之于带状含硫气藏水平井产能预测

根据气相渗流与液相渗流的相似原理和Roberts气体相对渗透率与含硫饱和度的关系,将齐成伟公式成功改造为带状高含硫气藏中分支水平井的拟三维产能预测公式。根据齐成伟公式的高含硫气藏修正公式,在分析硫沉积量和渗透率各向异性系数对产能的影响规律后,取得了硫沉积量对产能的影响大于渗透率各向异性系数、在带状高含硫气藏中宜打纵向双分支水平井的重要认识。     

齐成伟带横公式的川渝气藏修正公式

根据气相渗流与液相渗流的相似原理和Roberts气体相对渗透率与含硫饱和度关系,著名的齐成伟带横公式被成功改造为带状高含硫气藏中横向水平井的拟三维产能预测公式。根据齐成伟带横公式的高含硫气藏修正公式,分析硫沉积量、渗透率各向异性系数、带状气藏长度、生产段井筒位置和生产段长度对产能的影响规律后,取得了硫沉积量对产能的影响大于渗透率各向异性系数的重要认识。     

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。     

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。     

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。     

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.     

带状高含硫气藏分支水平井拟三维产能预测研究

根据气相渗流与液相渗流的相似原理和Roberts气体相对渗透率与含硫饱和度关系,著名的齐成伟公式被成功改造为带状高含硫气藏中分支水平井的拟三维产能预测公式。根据齐成伟公式的高含硫气藏修正公式,分析硫沉积量和渗透率各向异性系数对产能的影响规律后,取得了硫沉积量对产能的影响大于渗透率各向异性系数、相同井和生产段长的情况下,纵向井产能大于横向井,且两者差值随着含硫饱和度的增大或渗透率各向异 性系数的增大而减小;在带状高含硫气藏中宜打纵向双分支水平井的重要认识。     

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。     

含硫气田地面生产系统元素硫沉积模型

元素硫在地面生产系统中的沉积是一个复杂的过程,既涉及热力学平衡,也涉及动力学问题.热力学模型预测元素硫是否在气体中过饱和溶解,是否有元素硫析出及其析出量;动力学模型则主要是预测元素硫是否在管道中沉积.元素硫在管道和设备中的析出是由于压力、温度的降低以及开采过程中重质组分的消耗导致硫在酸气中过饱和溶解,这为建立元素硫沉积的热力学模型提供了重要的参考依据.关于硫沉积的动力学问题,则涉及多相流理论,特别是气固多相流体在水平管道中的运动.     

硫吸附和地层水存在下的单质硫沉积规律研究

在酸性气藏中,元素硫的沉积会减小气体的流动空间,其进一步的沉积会堵塞气体的流通通道,导致气井产量降低。为加强对高含硫气藏地层中单质硫沉积规律的认识,进行了以下理论研究：考虑元素硫吸附效应,建立一套系统的高含硫气藏元素硫地层沉积预测模型,并利用该模型对某油田实例进行计算;在地层水体存在的条件下,对硫沉积带来的影响。结果表明：当硫吸附效应或者地层水体存在时都会进一步加大硫沉积量,并且随着时间的推移,影响更加明显;在离气井较远的地带,硫吸附效应的影响更强。在理论研究的基础之上,进行了单质硫的聚集实验及其在岩石空隙中的分布规律实验。通过对实验结果的分析,硫的聚集是从纳米级的单质硫晶体聚集形成面状单质硫,再逐渐形成层状似的单质硫;单质硫在孔隙中的分布规律为：孔隙越大,硫沉积量越大。     

考虑硫沉积的气井流入动态曲线特征

含硫气井在生产过程中,硫元素的沉积将降低储层孔隙度和渗透率,极大地破坏气井产能,此时常规气井产能计算模型已经不再适用。考虑硫元素在近井地带沉积引起的储层渗透率变化,将储层分为沉积区和非沉积区。基于渗流力学理论,建立了含硫气藏直井、直井压裂井在平面径向非达西稳定渗流条件下的二次三项式产能方程。通过分析硫沉积、启动压力梯度、裂缝长度、裂缝宽度对气井流入动态的影响,认为气井产能随硫沉积饱和度的增大而减小,但增长速度逐渐减小。气井无阻流量与启动压力梯度呈负相关关系。压裂措施能增大含硫气井产能,当气井产能受硫沉积影响较大时,可采取压裂的办法增产,必要时可用酸化压裂工艺,并对裂缝长度设计进行优选。     

含硫气藏元素硫沉积及防治对策研究

通过对西方发达国家在含硫气藏元素硫沉积及防治对策研究方面所获成果的系统分析,获得以下认识：元素硫沉积将严重影响含硫气井动态,甚至造成关井停产,具有巨大危害;当流体组分中硫化氢含量较高、凝析物（C5＋）含量较低,井底压力温度较高,或从井底到井口具有较大的温度压力变化时,近井地带和井筒节流部件附近极易发生硫沉积;目前主要采取向井中加入溶硫剂等事后措施防治硫沉积,而有关预防元素硫沉积危害的技术还有待进一步研究.     

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。     

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。     

The Modeling of Sulfur Deposition Damage in the Presence of Natural Fracture

With the decreasing of temperature and pressure near the wellbore area, elemental sulfur may precipitate in a sour gas reservoir. In order to acquire prediction and management of sulfur deposition, a carbonate sour gas reservoir damage model was established in the presence of natural fracture. The effects of formation parameters to gas limited production time are analyzed. The results show that when pressure is lower than saturation pressure, gas limited production time goes up with fracture aperture and height increasing, because the reservoir can accommodate more precipitated sulfur. The bigger production rate is, the faster pressure drop is and the quicker sulfur precipitates.     

含硫气藏硫沉积机理及其对气井产能的影响

在高含硫气藏开发过程中,易出现元素硫沉积,堵塞孔喉道,降低地层渗透率,导致气藏减产。因此,研究含硫气藏元素硫沉积机理及其对气井产能的影响具有一定意义,能为开发高含硫气藏提供理论指导。本文在前人研究的基础上,分析了含硫气藏中的元素硫沉积机理,根据物质平衡原理和非线性沉积理论得到了在地层流体非达西流动状态下的元素硫沉积模型,并推导出含硫气藏的产能公式。     

考虑硫沉积的气藏物质平衡关系式的建立

应用物质平衡原理,考虑高含硫气藏在开采过程中因压力降低可能发生的硫沉积的影响,建立了相应的物质平衡方程,并给出了其线性化方程式。可应用于确定高含硫气藏的动态地质储量,分析其开采机理和开采动态等。     

高含硫气藏硫沉积防治措施进展

随着油气开采技术的不断发展,国内外相继发现了一批高含硫气藏。硫沉积是高含硫气藏开采必须面对的一个普遍问题。为了减少硫沉积对地层、井筒的伤害,有必要弄清单质硫的沉积机理、影响因素以及如何防治和处理硫沉积。目前采用的治理措施有加热溶化法、化学反应法、加注硫溶剂法,其中应用最普遍的是加注硫溶剂法。论述了硫沉积原理以及防治措施,以期为高含硫气藏的开采提供帮助。