超深高含硫生物礁气田安全高效开发技术

川东北元坝气田上二叠统长兴组礁滩气藏埋深达7 000 m,气藏礁滩体小而分散、储层薄、非均质性强、气水关系复杂,加之高温、高压、高含硫化氢,国内外尚无成功开发先例。针对长兴组气藏的特点,采用井震结合的方法,对生物礁储层发育模式及展布特征进行研究,创新形成了以超深层小礁体气藏精细描述技术、水平井优快钻井技术、水平井轨迹实时优化调整技术、高含硫气井安全采气工艺技术、集输系统综合防腐技术等为核心的超深层高含硫气田开发关键技术,取得了良好的应用效果,建成了国内埋藏最深的高含硫生物礁大气田,达到了设计指标,实现了元坝气田的安全高效开发。     

高含硫气藏安全清洁高效开发技术新进展

我国的高含硫气藏大多赋存干海相碳酸盐岩储层中,具有埋藏深、地质条件复杂、高温高压、高含硫化氢和二氧化碳的特点,在气田开发工程建设和安全清洁生产保障上存在着诸多技术难题。我国高含硫天然气资源丰富,主要集中分布在在四川盆地,目前累计探明储量已超过1×10~(12)m~3,自20世纪60年代在四川盆地威远震旦系高含硫气藏进行开发实践以来,陆续成功开发了卧龙河、中坝等一批中小规模、中低含硫气藏,2009年以来龙岗、普光等一批高含硫气田的相继成功投产,标志着我国高含硫气藏开发技术取得了新的突破。为此,重点介绍了"十二五"以来针对我国高含硫气藏安全、清洁、高效开发的实际需要,在气藏工程、钻完井工程、采气工程、地面集输与腐蚀控制工程、天然气净化和安全环保工程技术领域所取得的新进展。最后,分析了目前我国高含硫气藏开发面临的挑战,指出了下一步技术发展的方向:降低安全风险,降低环境危害,提高高含硫气藏开发效益。     

川东石炭系气藏排水采气工艺技术及其应用

四川盆地东部石炭系气藏是中国石油西南油气田公司的主力气藏之一，经过20多年的开发，出水气井增多、开发难度加大，必须进行排水采气才能维持正常生产。由于石炭系气藏大部分生产井存在井深、地层压力系数低、温度高、静液面深、复产后井口套压高的特点，常规排水采气工艺不能满足气藏的要求。针对这些难点，研究出深井高压气举、低压深井的优选管柱、深井高温泡排三项适合石炭系气藏的排水采气工艺，并在现场十多口井上进行了试验，增产效果显著。     

分层开采工艺在涩北气田的应用

针对涩北气田第四系疏松砂岩气藏长井段、多产层的地质特征,开展了两层、三层分层开采工艺管柱及配套的测试工艺和分层采气配产优化技术的研究,实现了该气田长井段疏松砂岩气藏防止气井出砂和达到提高气井产量的目的,形成了一项高效开发涩北气田的特色采气工艺技术。现场实施了油套分采工艺、同心集成式三层分采工艺和偏心投捞测试三层分采工艺技术共72口井,通过分采工艺技术的应用,在控压生产条件下,最大限度降低了层间跨度,有利于发挥不同气层的生产能力,极大地提高了涩北气田的单井产能。     

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总结了我国气田、凝析气田１９９０年以来取得的主要技术成果，着重介绍了适用于不同类型气藏的采气工艺系列技术，提出了到本世纪末要重点解决的五项配套技术：低渗气藏精细描述技术，提高单井产量的气层改造技术，水驱含硫化氢气藏、水淹气藏的排水采气和采出液综合利用技术，深层凝析气藏高效合理开发开采技术，天然气集输、储存和综合利用技术；提出了气藏分类的标准和开发凝析气藏急需解决和值得重视的若干问题，对取样等具体问题进行了详细的讨论；对水驱气藏开发如何提高采收率提出了具体的认识和建议     

国外高含硫气藏开发经验与启示

比较常规气藏而言，高含硫气藏的开发存在很大难度和挑战性。目前国内尚无一套指导高含硫气藏合理开采的开发标准，也没有形成系统开发高含硫气藏实践经验，为此分析了国外典型高含硫气藏开发成功经验，指出了国内高含硫气藏开发的技术关键和面临的技术难点，总结出了目前完成国家自然科学基金研究的进展，并提出目前急需开展的研究工作。即：①高含硫气藏多尺度储层评价研究；②H₂S及天然气混合物赋存状态及成因研究；③H₂S、CO₂、H₂O、天然气共存系统流体相态理论及实验研究；④高含硫碳酸盐岩气藏非线性渗流理论及应用基础研究；⑤储层综合伤害数学模型（应力敏感、硫沉积、水合物）及防治应用基础研究；⑥H₂S、CO₂腐蚀机理及防腐技术研究；⑦储层增产改造机理和改造技术研究；⑧井漏机理及堵漏应用基础研究工艺。     

油管穿孔气举排水采气技术

龙岗礁滩气藏为高温、超深、中高含硫气藏,试采期间气井普遍产水,受水侵影响气井产量降低,井筒携液能力变差,甚至因积液严重而关井,影响气井正常生产,现有排水采气工艺难以满足实际生产需要。根据气藏气井超深、中高含硫、产液量大、管柱有封隔器以及消泡难等特点,提出采用油管穿孔配合压缩机气举排水采气工艺,并制定了工艺施工步骤。该工艺不需要改动生产管柱,无需井下气举工具,有效地解决了设备抗硫、耐高温等问题,为气藏排水采气的优先选择工艺。在龙岗001-18井进行了首次试验,通过优化注气压力、生产制度等工艺参数,实现了超深、高温、中高含硫气井排水采气,气井成功复产,降低了系统内其他生产井的水侵风险,可为同类气藏超深气井排水采气工艺提供借鉴。     

川东飞仙关组气藏高含硫气井完井工艺设计研究

川东飞仙关组气藏多属高含硫气藏,高含量硫化氢和二氧化碳是完井管柱,井下工具和井口装置的严重的腐蚀隐患,威胁着气井的安全生产,给完井工艺设计带来很大困难。针对川东飞仙组关高含硫气藏储层地质特征和完井工艺设计需要考虑的主要因素,提出了高酸性气井完井工艺设计的新思路,并制定了高峰场气田飞仙关组气藏高含硫气井的完井工艺设计方案。该完井方案可为川东其它飞仙关组高含硫气井的完井工艺设计提供可借鉴的方法,也有可供国内其它高含硫气井的完井工艺设计参考。     

抗H2S腐蚀的HH-PSL3G-PR2级气密封闸阀研制

为了开发高含硫的天然气藏,需解决完井井口装置及采气树中闸阀的腐蚀和高压气密封问题.研制了抗H2S腐蚀的HH-PSL 3G-PR2级气密封闸阀.介绍了高含硫气田的腐蚀危害及对闸阀设计、选材、制造和检验等方面的要求.重点介绍了该闸阀的结构及设计要点、阀体及阀盖内腔堆焊工艺、关键部位加工及密封件采购难点,并提出解决办法.     

异常高压含硫气藏储量计算新解

气藏物质平衡方程式可以确定出气藏的原始地质储量,是气藏工程中计算储量的重要方法.由于异常高压含硫气藏含有硫化氢,在开采中易于析出硫形成硫沉积,从而可能会影响到物质平衡法计算气藏储量的结果.在考虑了硫化氢对异常高压含硫气藏开采的影响情况下,对原有的物质平衡方程进行了新的推导和验证,发现异常高压含硫气藏应采用新物质平衡方程用一元线性回归法计算气藏储量.且随着硫化氢含量的增加,选取的数据其对应的生产时间越长,才能准确计算气藏储量.     

双脱硫剂在裂化气脱硫装置上的应用

为解决气体脱硫装置使用单乙醇胺脱硫剂溶剂循环量较大,装置能耗高的问题,采用以甲基二乙醇胺为主的ＳＳＨ－１脱硫剂与单乙醇胺混合使用,在催化裂化液化气、干气脱硫装置上进行了工业试验。试验结果表明,ＳＳＨ－１脱硫剂对Ｈ２Ｓ有良好的选择性,酸性气中Ｈ２Ｓ含量达７０％;液化气及干气脱硫后Ｈ２Ｓ含量均＜５ｍｇ／ｍ３;与只用单乙醇胺相比,在原料气含硫量相近的情况下,其溶剂的循环量、再生蒸汽量、循环水用量、电耗等都有较大幅度的降低。     

硫化氢腐蚀数据库的建立

天然气中含有的硫化氢对管线及设备具有强烈的腐蚀性,了解硫化氢腐蚀情况,采取恰当的防腐措施对天然气的安全生产及成本降低具有至关重要的意义.文中阐述了硫化氢的腐蚀原理及参数,说明了建立"硫化氢腐蚀数据库"的现实意义.     

生物法净化石化企业污水处理场恶臭废气的中型试验

采用生物法净化石化企业污水处理场曝气池逸散恶臭废气。中试结果表明，在恶臭废气中H2S人口平均浓度为4．34mg／m^3，有机硫化物浓度为6．33mg／m^3，苯系物浓度为300．0mg／m^3的条件下，H2S、有机硫化物、苯系物浓度的平均去除率分别为100％，95．6％，97．2％，臭气的去除率为99．2％。生物填料塔运行稳定，适应性强，有较强的耐H2S负荷冲击能力。     

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磨溪气田的天然气中，Ｈ２Ｓ含量为１．６６％～２．３５％，ＣＯ２含量为０．３６％～０．８９％，少量地层水含有Ｈ２Ｓ、ＣＯ２、Ｃｌ－，其矿化度为６９６３０～２２２８２０ｍｇ／Ｌ。该气田自１９９４年３月正式投入开发后，气田地下管串及地面集输系统受到严重腐蚀，导致油管断裂，油嘴、针阀被刺，水套炉、输气支线经常堵塞，集气干线超压，清管频繁，严重危及气田安全生产。研究发现，腐蚀以电化学腐蚀和Ｈ２Ｓ腐蚀为主，兼有ＣＯ２、硫酸盐还原菌（ＳＲＢ）等腐蚀。针对磨溪气田腐蚀特点而研制的ＣＺ３—１，３复合缓蚀剂，无论在常压条件下，还是在高压条件下，对气／液相均具有十分良好的缓蚀效果，只需很少用量，便可有效抑制Ｈ２Ｓ、ＣＯ２、Ｃｌ－及高矿化度引起的电化学腐蚀和Ｈ２Ｓ应力腐蚀。ＣＺ３—１，３复合缓蚀剂可广泛用于油气田开采和集输系统工艺流程中的井下套管、地面设施以及集输管网等的防腐。     

Utilization of sour associated gas

The problem of utilizing sour associated gas and natural gas from small fields is examined. Creation of production of commercial chemical products directly in the field, in particular, reagents against sulfate-reducing bacteria using hydrogen sulfide as feedstock, is proposed as one direction for solving this problem. The results of testing “Advance” biocide, whose production technology is based on the reaction of hydrogen sulfide contained in hydrocarbon gas with another feedstock petrochemical component, are reported. According to the results of a wide series of industrial tests, this biocide is suitable for use in the oil and gas sector.     

基于C8051F021单片机的多通道气体监测仪设计

为了配合出口俄罗斯钻机的需要,基于C8051F201微控制器设计了多通道气体监测仪。该仪器能同时采集4个可燃性气体传感器和4个硫化氢气体传感器的电流信号,采用模块化结构设计,易于扩充,可根据用户需要配置多个参数。各项试验和现场应用表明,设计的多通道气体监测仪对硫化氢气体及其他可燃性气体的监测均达到设计要求,监测结果准确可靠。     

天然气膜基吸收法脱硫的数学模型

Models of mass transfer kinetics combined with mass transfer differential equation and mass transfer resistanceequation were established on the basis of double-film theory. Mass transfer process of H2S absorption by means of polypropylenehydrophobic microporous hollow fiber membrane contactor was simulated using MDEA （N-methyldiethanolamine）as the absorption liquid and corresponding experiments of natural gas desulfurization were performed. The simulation resultsindicated that the removal rate of hydrogen sulfide showed positive dependence on the absorption liquid concentrationand gas pressure. However, the desulfurization rate showed negative dependence on gas flow. The simulated values werein good agreement with the experimental results. The in-tube concentration of hydrogen sulfide at the same point increasedwith increase in the gas velocity. Axial concentration of hydrogen sulfide decreased rapidly at the beginning, and the decreasesaw a slowdown during the latter half period. Hydrogen sulfide concentration dropped quickly in the radial direction,and the reduction in the radial direction was weakened with the increase of axial length due to the gradual reduction of hydrogensulfide concentration along the tube. The desulfurization rate under given operating conditions can be predicted bythis model, and the theoretical basis for membrane module design can also be provided.     

泥炭生物过滤器脱除复合恶臭气中的H_2S

在实验室以配制的含H2 S复合恶臭气为对象 ,研究H2 S的生物脱除工艺及二甲基二硫化物、甲苯的存在对H2 S脱除的影响。结果表明 ,H2 S入口负荷在 45g/ (m3 ·h)以下时 ,H2 S脱除率可接近 10 0 % ,并保持长时间的恒定 ,负荷波动幅度可达到 30 .3g/ (m3 ·h)。反应温度对H2 S脱除有较大影响 ,适宜的反应温度为 2 0℃以上 ;甲苯、二甲基二硫化物的存在对H2 S的生物脱除基本没有影响。该工艺可用于净化污水处理场排放的恶臭气体     

川东高含硫天然气井采气作业安全评价系统研究

四川盆地含硫天然气产量占总产量的80％。而我国已发现的、开发的气藏主要分布在四川盆地,该盆地的2／3气田含硫化氢。针对川东高含硫气井开采作业过程中存在的不可抗拒风险因素及其潜在的事故特征进行系统性研究,运用合理的评价方法,建立一套风险评价系统,进行科学、准确的安全风险评价,有针对性地监控和规避事故发生的可能性,是当前高含硫气井开采过程中的高风险作业环节急需解决的主要难题,也是我国石油企业HSE体系走向信息化、动态化的一种新的探索。为控制高含硫气田开发风险和降低事故成本,开展对高含硫天然气作业安全风险评价体系的研究具有重要的现实意义和应用价值。运用事故树分析法确定高含硫天然气开采作业过程中主要的安全风险因素。运用模糊层次分析法,构建了高含硫气井开采作业风险因素层次结构体系,建立了高含硫气井开采作业安全风险评价系统模型。运用所开发的高含硫气井开采作业安全评价软件对川东某高含硫气井采气作业系统进行了风险评价,验证了风险评价体系的可靠性。该评价系统的建立可以为今后川东高含硫气井开采作业过程的HSE体系提供一种科学、便捷的信息化与动态化的安全评价与管理模式。     

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国际标准ISO15156—2认为：碳钢和低合金钢在硫化氢分压大于0.1 MＰa的湿气环境中，抗硫化物应力开裂性能具有不确定性；美国腐蚀工程师协会的标准NACE MR0175也没有表明其所列材料在硫化氢体积分数大于10％时具有可靠性。这成为川东北高含硫化氢气田开发必须解决的关键技术难题之一。通过实验室对常用的90、95级井下管材和地面管线用钢材料20G和16Mn材料的常压三点弯曲和在高压釜中的高硫化氢分压三点弯曲腐蚀试验研究，证明了硫化氢分压大于1.0 MＰa时，碳钢和低合金钢抗硫化物应力开裂性能有不同程度的下降。为此，文章提出了硫化氢分压大于1.0 MＰa 以上的气田是高含酸性气田，以及高酸性气田抗硫化物应力开裂金属材料在实验室的试验评价原则和试验室评价方法。在模拟现场环境时，要注意模拟原位ｐH值、温度和硫化氢分压。