高含硫气藏硫沉积机理及影响因素分析.pdf

兰些：!型堕：垄盈篮蓥舌玉目蕾越 高含硫气藏硫沉积机理及影响因素分析 口程昌慧 卢 婧 【内容摘要】面对世界能源需求量日益增大的现状，高含硫气藏的地位越来越重要。高含硫气田与常规气田最大的差异在于硫的 沉积。随着温度和压力的降低，流体中的硫由于过饱和而析出，当流体的流动速度不足以带走析出的单质硫时，会产 生单质硫沉积的现象，导致孔喉堵塞，地层渗透率降低，最终对气井的产能造成严重的影响。本文在前人的基础上， 以高含硫气藏为研究对象，对硫沉积的规律和影响进行了研究，评价了硫沉积的过程中各个敏感性参数的影响。 【关键词】硫沉积；含硫饱和度；影响因素；表皮因子 【作者简介】程昌慧(1989一)，女，长江大学石油工程学院在读硕士研究生；研究方向：油气田开发 卢婧，西南石油大学石油工程学院在读硕士研究生 一、硫溶解和沉积的主要机理 1980) 现阶段，单质硫在气体中的溶解普遍认为有两种形式： 所示。付德奎等人(2005)通过溶解度实验发现，一定温度下， 一种为化学溶解，另一种为物理溶解。化学溶解时，元素硫 硫的累积析出量与压力呈线性关系，如图3所示。如图1所 会与H：s发生化学反应，结合生成多硫化氢，发生的反应如 示，压力越大，硫的溶解度就越大。由图2可知，当处于高压状 态下时，硫在纯H：s中的溶解度随温度的增大而增大，即处于 下所示：H：S+s，一H2s。。此反应为可逆反应，从左到右 为吸热反应，从右到左为放热反应，当温度或压力降低时，平 高温高压的储层条件下时，硫的溶解度较大；随着压力的下降， 衡向着元素硫的生成方向移动，单质硫析出，当流体的流动 溶解度逐渐减小，但当压力下降到一定值时，温度越高，溶解度 速度不足以带动析出的固态硫时，容易出现硫沉积的现象， 反而越低；当压力下降至临界压力以下时，大量的硫会析出。 导致孔喉堵塞。加拿大硫研究有限公司(ASRL)的Hyne博(二)H2s含量的影响。H：s的含量越高，发生硫沉积的 士(1968)认为：化学溶解导致的沉积实际上是硫沉积的主可能性就越大。据翟广福等人(2005)的研究表明，H：s的含 要控制因素，但很少有文献来证明这一观点。 量达到30％以上的井，绝大部分均发生了硫沉积，图4所示 物理溶解，即单质硫以物理的形式溶解于气体中。随着 为不同温度和压力下，硫的溶解度随H：s含量的变化规律， 生产的进行，储层压力下降，硫的溶解度随之降低，则从天然 可以看出，硫的溶解度随H：s的含量增加而增加。 气中析出。同样，当气体的流动速度不足以带动析出的固态 硫时，会出现硫沉积，堵塞孔喉，影响储层的渗透率，从而导 流速对单质硫的析出有决定性的影响，流速越高，沉积的可 致产能下降。现阶段普遍认为，由于化学反应的速率远小于 能性越大。研究发现，产量越大的情况下，硫析出的越多，越 天然气的流速，即气体的速度足以带动析出的单质硫，因此 易造成硫沉积。 化学溶解导致硫沉积的可能性较小，物理溶解才是导致硫沉 (四)表皮因子的影响。根据王琛等人(1999)的研究表 积的主因；另一方面，付德奎等人(2009)建立了由多硫化氢明，硫沉积主要发生在距井筒2m的半径内，在此范围内，若 分解析出元素硫的地层饱和度计算方法，通过实例分析证明 表皮因子为负数，即井没有受到污染，则硫不易沉积；相反， 了高含硫气藏开发过程中，当硫化氢含量变化不大时，由多 若表皮因子为正，硫会发生沉积，并使得表皮因子更大。 硫化氢分解析出硫的量占总析出量的比例很小，从而再一次 验证了物理溶解才是导致硫沉积的主要方式。 二、硫沉积的影响因素研究 p 吕 根据前人的研究，在高含硫气藏的开发中，影响硫沉积 ≥ 鼍 的因素众多，从地层物性到生产条件，本文在此重点分析了