L360MCS抗硫碳钢管的焊接技术

普光气田为我国特大型高含H2S气田,集输管线压力高,其设计压力9.0 MPa;H2S含量大,达13%～18%(φ);腐蚀性高,采用的是L360MCS抗硫碳钢管。L360MCS抗硫碳钢管为低碳微合金管线钢,具有高强度、高韧性和抗脆断以及抗HIC和抗H2S腐蚀性能,主要用于高含硫化氢介质管道中。普光气田开发前,国内没有相关成熟的抗硫管道焊接案例,也没有相关焊接工艺标准。从管线材料、焊接材料性能出发,介绍了焊接材料、焊接工艺及质量控制等关键环节。自2009年8月普光气田集输管道投产以来,各项性能指标均满足设计要求,管道运行状态良好。     

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。     

元坝气田硫溶解度Chrastil预测模型

准确预测硫在含H₂S气体中的溶解度是元坝气田硫沉积研究的关键之一。文中通过拟合元坝气田硫溶解度实验数据,得到适用于元坝气田的硫溶解度Chrastil预测模型,分析了拟合的双对数曲线特征;之后采用该模型分析了预测误差,并与目前广泛应用的Roberts模型预测结果进行了对比。研究结果表明：硫溶解度与气体密度双对数曲线呈分段式特征,因此需分段拟合;缔合数随温度压力变化而变化,反映溶质与溶剂分子在不同温度压力下的缔合作用,在储层温压条件下,平均每个硫分子结合2.58个混合气体分子;拟合得到的硫溶解度Chrastil预测模型预测结果较好,相对误差在2%以内,可以满足工程计算要求,而Roberts模型预测的硫溶解度比实验测量值高出2个数量级,应用该模型预测元坝气田硫溶解度,会高估元素硫的溶解量和析出量。文中的Chrastil预测模型能够准确预测元坝气田的硫溶解度,可为后续开展元坝气田考虑硫沉积的数值模拟研究提供理论基础。     

高含硫天然气脱硫脱碳工艺技术在普光气田的应用研究

普光气田是我国迄今为止开发的规模最大、丰度最高的特大型海相碳酸盐岩整装气田,天然气中H2S含量高达13%～18%(φ),CO2为8%～10%(φ),有机硫化合物高达340.6mg/m3,常规脱硫脱碳工艺无法适用。该文通过对高含硫工艺技术进行研究分析,制定了普光气田天然气净化工艺路线,选用甲基二乙醇胺(MDEA)作为吸收溶剂,通过催化反应脱除天然气中有机硫,设置级间冷却器控制CO2的吸收,吸收溶剂通过串级吸收、联合再生,降低了装置能耗和运行成本。该工艺在普光气田应用后,外输产品气中H2S含量在6mg/m3以下,CO2含量低于3%(φ),总硫含量低于200mg/m3。     

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。     

氢气和一氧化碳在混合辛烯中溶解度的测定

采用高压反应釜,在温度为343～380 K,压力为2～5 MPa的条件下,测定了氢气(H2)和一氧化碳(CO)在混合辛烯中的溶解度,并采用正规溶液理论中的Prausnitz-Shair方法得出相应的计算值。结果表明,H2和CO在混合辛烯中的溶解度随着压力或温度的升高而增大,且在相同的温度和压力下,CO在混合辛烯中的溶解度大于H2的溶解度;H2,CO溶解度计算值与实验值最大相对误差分别为11.3%,6.6%。     

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。     

高含硫天然气分子量和压缩系数对流量的影响

目前国内外高含硫天然气田开发多采用高压输送工艺,高含硫天然气分子量和压缩系数对流量的影响较大。为此,以普光气田高含硫天然气气体主要成分为基准条件,考虑各气体成分的交互作用,基于Peng Robinson方程解算出H2S摩尔分数从0～40%的天然气压缩系数。通过计算分析对比可知：高含硫气体流量变化的影响因素与气体成分及摩尔含量有直接关系。体积流量变化在相同压力条件下,随不同含量H2S不是单纯的负增长下降趋势,压缩系数和分子量共同影响体积流量的变化。质量流量随H2S重组分的增加而增加,但主要受压缩系数的影响,增长速度及方向会在2个不同压力范围内发生变化。     

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...     

普光气田高含H2S天然气中硫含量及临界析出压力测定

普光气田高含H₂S天然气中的单质硫含量及临界析出压力是研究硫沉积问题首先要获取的两项关键参数,为此,基于气相色谱定量测定方法（外标标准曲线法）,利用从普光104-1井取得的井下气样、DMDS-DMA高效溶硫剂及气相色谱-质谱联用仪等样品和仪器,首次测定出普光气田高含H₂S天然气中的硫含量为0.78 g/m3（每标准立方米气样中的硫含量）,处于未饱和状态;进一步结合测定的不同压力下气样中硫的饱和含量变化曲线确定出临界析出压力为30.5 MPa;对比气田目前地层压力认为地层中尚未发生硫析出和沉积现象。      

安全仪表保护系统(SIS)在高酸气田的应用

普光气田是国内迄今为止规模最大、含H2S和CO2浓度最高的特大型整装海相气田,因H2S具有剧毒、高腐蚀性,SIS系统的运用对保证生产的正常运行及周边居民的安全至关重要。普光气田投产两年多以来,SIS系统工作正常,保障了集输系统的安全平稳运行。通过介绍普光气田SIS系统的组成、结构和功能,系统总结现场运行和管理经验,客观分析SIS系统在火气监控、逻辑关断等方面的作用,为SIS系统在高酸气田生产中的应用提供借鉴,对今后高酸气田的安全开发具有参考意义。     

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...     

一种新型单接头油管输送射孔枪及其应用

普光气田属于典型的“压力高、温度高、气体高含硫化氢”三高气田,且气井井深、井斜角大、射孔段长,传统射孔枪已无法满足现场需要,急需研制新型射孔枪。为此,在传统射孔枪研制技术的基础上,通过严格的枪身材质优选、规格确定、弹架结构和传爆接头设计以及导爆索优选,经过地面试验,成功地研制出了一种钢级TP110S,外径114 mm,壁厚11 mm,耐压120 MPa、耐温140 ℃以上的弹架紧固式单接头油管输送射孔枪。与传统射孔枪相比较,该新型射孔枪高抗硫、耐温高、抗压、抗拉、抗挤,在结构上采用弹架紧固式结构,使得弹架与枪体基本同轴,枪内炸高一致,提高了射孔的稳定性。目前该新型射孔枪已在普光气田现场多口气井投产中得到应用,射孔成功率达100%,且气井的产气量与预测结果一致,表明射孔枪设计合理、性能可靠,可在类似气田的开发中推广使用。     

大庆油田采油四厂三元复合驱结垢类型研究

利用高温高压反应釜模拟普光气田的气井油套环空工况环境,研究了抗硫套管钢P110SS在环空保护液中的腐蚀规律和与镍基合金电偶腐蚀规律,并对P110SS抗硫套管的整体性能(抗挤强度、管体屈服强度和抗内压强度)进行了计算分析研究。结果表明,在无H2S/CO2条件下,环空保护液对P110SS保护效果非常好,电偶加速P110SS腐蚀的效果不显著;P110SS抗硫套管的抗挤毁强度、管体屈服强度、抗内压强度下降很小。在p(H2S)为5.0 MPa、p(CO2)为3.0MPa的条件下,环空保护液保护效果不好,P110SS腐蚀严重,腐蚀速率呈百倍增长,电偶加速P110SS腐蚀的效果显著;P110SS抗硫套管的抗挤毁强度、管体屈服强度、抗内压强度下降严重。     

普光气田地面集输系统硫沉积原因分析及对策

普光气田天然气富含H2S和CO2,自投产以来,地面集输管线和设备装置硫沉积现象较为普遍,造成分酸分离器压差过大、节流阀堵塞、排液不畅等问题,直接影响到气井正常生产。通过对硫堵情况较严重的P3011-1井现场勘察和原因分析,依托集气站原有流程利用硫溶剂加注配套工艺进行现场硫溶剂加注作业,最终使分酸分离器前后压差恢复至正常范围,下游集输管线及设施硫沉积现象基本消除,外输天然气气质得到改善,效果明显。硫溶剂加注配套工艺的成功应用,为解决普光气田及同类高含硫气田地面集输系统硫沉积问题提供参考。     

普光气田高含硫气井安全快速优质钻完井配套技术

普光气田是目前中国已发现的最大的高含硫天然气田,天然气储层埋藏深, 其天然气具有高温、高压、高含硫的特点,钻井面临喷、漏、塌、卡、斜、硬、毒等世界级难题。为此,围绕高含硫气井安全钻井技术、快速钻井技术和优质固井技术的科技攻关、配套和现场示范应用,形成了普光气田安全优快钻井集成配套技术：①配套了70 MPa封井器、内防喷工具组合为主的双加双井控装备,确定钻井液安全密度附加值,强化钻井液、加重料、堵漏材料的储备和硫化氢监测及检测,井控安全率达到了100%,井喷失控事故率为0;②普光陆相地层集成应用空气、雾化、泡沫、氮气、空气锤等钻井技术快速钻进易漏、易塌、地层出水出气等复杂地层,海相地层应用PDC+螺杆复合钻井技术,全井钻井周期平均缩短了33%,平均机械钻速提高了61.21%;③应用耐腐蚀防气窜胶乳水泥浆体系、高强低密度水泥浆体系并综合应用尾管悬挂、正注反挤、分级固井等工艺技术,技术套管固井合格率为94.7%,产层套管固井合格率达100%、优良率为83%。实现了该气田高含硫气井安全、快速、优质钻完井的目标。     

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。     

普光高含硫气田开发关键技术

普光气田是我国近年来发现的最大海相碳酸岩盐气田,具有高含硫化氢、中含二氧化碳、气藏埋藏深、上覆地层多、含气井段长、地层压力高、有边底水存在等特点,通过技术引进、集成和创新,形成了以礁滩相储层展布及含气性预测技术、高含硫气藏开发技术政策优化、复杂地层安全优快钻井技术以及高含硫气井安全高效采气工艺技术为核心的高含硫气田开发关键技术。上述技术的应用,取得了良好的效果：开发井数由５２口优化为４０口;钻井成功率100%;钻遇气层厚度符合率平均达到８６．５％;单井钻井周期同比缩短６０ ｄ以上;气层段固井质量优良率超过８５％;开发井平均无阻流量达487×10⁴ ｍ³/ｄ,实现了普光气田的有效开发。