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。     

高含硫气藏元素硫沉积的发展现状

文章对国内外相关文献进行了综合分析，归纳出元素硫的沉积机理以及元素硫沉积对地层的伤害，分析了两种元素硫沉积预测模型即Roberts模型和Nicholas Hands模型，讨论了硫溶解度的计算方法，总结了影响元素硫沉积的各种因素。     

高含硫气藏硫溶解度的关联和预测研究

硫沉积是高含硫气藏有别于普通气藏的重要特征.硫沉积不仅影响气井产能,而且会对整个气藏的开发带来很多危害,因此,正确计算和预测不同条件下硫的溶解度具有十分重要的意义.鉴于高含硫气藏中硫沉积实验研究的难度,针对硫的溶解与析出类似于超临界流体中溶质的溶解与萃取过程,利用超临界流体相平衡模型中的压缩气体模型,建立了关联和预测硫溶解度的热力学理论模型.在该模型中,通过拟合回归硫在纯二氧化碳、甲烷和硫化氢气体中溶解度的实验结果,得到了硫与这些气体组分的二元交互作用系数,最后通过实例计算,验证了模型的正确性和可靠性.     

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。     

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。     

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.     

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。     

含硫气体元素硫溶解度预测模型研究

元素硫溶解度的准确预测是含硫气藏开发过程中必须首先解决的问题之一。针对当前广泛用于元素硫溶解度预测的Chrastll模型在拟合实验数据存在较大偏差的问题,利用国内外大量实验数据对该模型系数进行了拟合、修正和重新评价。结果发现,基于一套系数的Chrastll模型在拟合高压下元素硫溶解度的实验测试数据时具有较大偏差;对于单组分和多组分实验数据,均可以找到一个密度拐点值,以此值为界可以把实验数据分为高压区和低压区;基于高压区和低压区的实验数据分别拟合得到的两套Chrastll模型系数则能较大地提高该模型对实验数据的拟合精度。
     

高含硫气田电化学腐蚀现场试验研究

针对高含硫气田开发的腐蚀问题,开展了现场和室内腐蚀评价研究。研究结果表明,在目前试验井争件下,介质的电化学腐蚀性不强,材料的平均腐蚀速率小于0．1mm／a,腐蚀以局部点蚀为主。室内研究表明,水中Cr含量对腐蚀影响严重。高含硫气田在生产过程中,可能会产出含Cl^-的地层水或出现元素硫沉积的问题,其对腐蚀的影响及防护措施应引起高度重视。     

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。     

A Material Balance Equation for a Sour Gas Reservoir

The gas reservoir with high content of H₂S is a special type of reservoir. With the decreasing of temperature and pressure, elemental sulfur may precipitate and block pore. The conventional material balance equation of common gas reservoir takes no account of the sulfur deposition. It is difficult to scientifically describe the performance of sour gas reservoir. Mol balance principle is used to establish material balance equation in sour gas reservoir. The modified material balance equation can be used to analyze the effects of deposited sulfur on original gas in place. For the different types of gas reservoir, such as constant-volume gas reservoir and water invasion gas reservoir, the material balance equation with high content of H₂S is deduced and an example is presented to compare it with the conventional volume balance equation. This new model improves sour gas-engineering theory.     

高酸性气田地面集输管线电化学腐蚀研究

在高酸性天然气的集输过程中,元素硫和凝析水／地层水很有可能沉积在集输管线的底部,导致管线的严重腐蚀。针对这种现象,开展了地面集输管线材料的电化学腐蚀研究。室内研究结果表明,当元素硫悬浮在试验介质中时,L245的腐蚀速率为0．0937mm／a;而试验材料浸没在元素硫中时,L245的腐蚀速率为23．068mm／a,且以局部腐蚀为主。在现场试验条件下,天然气流速为0m／s时,会出现凝析水／模拟盐水以及元素硫的沉积,导致L360的腐蚀特别严重（1．267mm／a）,在较高的流速（2．25m／s和4．0m／s）下,随着流速的增大,L360的腐蚀速率有所上升（分别为0．177mm／a和0．362mm／a）,但比流速为0时要小;增加水中Cl^-含量会加剧材料的腐蚀。研究结果表明,元素硫和地层水／凝析水的沉积对管线腐蚀的影响特别大,应重视其防护方法。     

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。     

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本文回顾了加拿大酸性天然气净化及硫磺回收工业的近期历史和经验;对常用的酸性气处理工艺进行了讨论,并介绍了最近发展的渗透膜工艺及其与sulfinol工艺操作参数的比较;还介绍了加拿大使用的几种硫磺回收工艺,说明了MCRC～(TM)工艺的相对优点。