元坝高含硫气藏硫沉积预测及防治.docx

Ξ元坝高含硫气藏硫沉积预测及防治史雪枝 Ξ 元坝高含硫气藏硫沉积预测及防治 史雪枝 (中国石化西南油气分公司工程技术研究院, 四川 德阳 618000) 摘 要: 针对元坝高含硫气藏开发可能面临的硫沉积问题, 本文根据造成硫堵塞的三个条件并借鉴 前人的研究成果进行初步预测, 结果表明: 整个生产过程中元素硫以井底液硫的情况出现, 地层中不会 出现固态硫的沉积和堵塞, 而可能的硫堵问题在于井筒和地面管线, 但需要注意的是后续的修井、储层 改造等作业可能导致近井地带的硫沉积。 基于以上预测结果, 文章针对性地调研了井筒除硫工艺现状, 并根据拉克气田的生产实践初步提出了修井、储层改造等后续作业中预防硫沉积办法, 即避免在开发后 期钻井及修井作业中出现大量的漏失和改进储层改造工作液体系等。 关键词: 硫沉积; 元坝; 高含硫; 预测; 防治 中图分类号: T E 155 文献标识码: A 文章编号: 1006—7981 ( 2011) 1—0044—03 元坝地区处于川东北主要生烃区, 据地质条件 分析和初步估算, 区内天然气资源量约为 1. 77 × 造成硫堵塞需要三种条件: ①元素硫在天然气 中处于饱和溶解状态, 温度和压力变化会造成元素 硫的析出; ②析出的元素硫达到某个压力温度条件 时开始以固态的形式存在; ③固态硫微粒在孔道中 运移、沉积, 直至将孔道堵塞。 111 元素硫在天然气中从不饱和态向饱和态的变 化 随着温度和压力变化, 元素硫在天然气中从不 饱和态向饱和态的转变过程如图 1 所示, 假设一个 气藏的地层压力为 50M P a, 温度为 140℃, 气样中的 元素硫含量为0. 2% , 此时处于不饱和状态。开采过 程中, 随着压力逐渐降低, 至 40M P a 时, 该气样溶解 硫的能力为 0. 2% , 那么此时的元素硫处于饱和状 态。 判断该条件需要的关键参数一是硫在天然气中 的溶解度, 目前已有大量的研究成果7 。 其主要与 3 个因素有关: 压力、温度、气体组成 (H 2S、CO 2 含量 等) , 气体组成中H 2S 含量是控制元素硫溶解度大小 的主要因素。二是天然气中元素硫的含量, 此参数难 以获得, 因此无法做出判断。本文假定初始状态下就 已经处于过饱和, 即条件 1 成立。 1012m 3 , 资源丰度为5. 5×108m 3 /km 2 1 。元坝1- 侧1 井勘探获得突破, 进一步展示了该区天然气勘探开 发的广阔前景。 元坝地区天然气资源赋存于侏罗系～ 二叠系共 七个层组中, 其主力气藏为下三叠统的飞仙关组和 上二叠统的长兴组气藏, 其中下三叠统飞仙关组资 源最丰富, 占区块总资源量的 61. 9% 1 。根据元坝 1 - 侧 1 井资料, 长兴～ 飞仙关组气藏具有超深 ( 7000m ) 高含H 2S- CO 2 的特点 ( 7. 18% H 2S, 6. 22% CO 2 ) , 依据国际国内对含硫气藏的分类标准, 其属 于高含硫气藏。 高含硫气藏的开发将面临一个棘手的问题—— 元素硫的沉积。地层中发生硫沉积时, 可能会对地层 造成严重的堵塞8 ; 井筒、地面管线发生硫沉积时, 可能会对气井的正常、安全生产带来严重的妨害。因 此, 研究硫沉积对于元坝高含硫气藏的高效、安全开 发具有重要的现实意义。 1 元坝高含硫气藏硫沉积预测 对于硫沉积预测通常的技术思路是需要做两方 面的工作: ①流体相态方面, 首先是岩芯取样、流体 取 样或配样, 做 PV T 实验, 建立校正的酸性气体混 合物临界参数计算模型, 从而完善高含硫气藏 EO S 方程; ②硫沉积储层伤害机理方面, 首先进行硫沉积 热力学和动力学研究, 测试硫在天然气中的溶解度, 测试硫沉积量, 测试不同沉积量下岩样的物性参数 变化, 建立相应的数学模型, 从而进行硫沉积预测和 防治对策研究。就从流体取样这一点来说, 难以获取 能够代表气藏中真实流体的样品, 以上的研究方法 都具有相当的难度, 目前由于不具备系统研究的条 件, 能否从前人的研究成果中找到线索, 对元坝高含 硫气藏硫沉积进行初步预测? 从而为下一步有针对 性的攻关找到方向。 图 1 元素硫在天然气中从不饱和态向饱和态的变化 112 饱和溶解元素硫的天然气相态变化 Ξ 收稿日期: 2010- 11- 15 作者简介: 史雪枝, 女, 工程师, 中国石化西南油气分公司工程技术研究院。 史雪枝元坝高含硫气藏硫沉积预测及 史雪枝 元坝高含硫气藏硫沉积预测及防治 2011 年第 1 期 45 元素硫具有四种相态, 本文所研究的硫堵塞通 常是固态硫所造成的, 判定元素硫是否以固相存在