酸性气田开发技术调研(精简版).

1、陈先超（讲师）陈先超（讲师）成都理工大学能源学院成都理工大学能源学院2016.4含含H2S气藏气藏含含CO2气藏气藏气藏类型气藏类型H2S含量含量气藏类型气藏类型CO2含量含量%g/m3微含硫气藏微含硫气藏0.0013770CO2气藏气藏70注：注：SY/6168-1995 气藏分类气藏分类酸性气田在剩余天然气资源中占比很大酸性气田在剩余天然气资源中占比很大l 目前，世界上已经发现了多个目前，世界上已经发现了多个高含硫气田，主要集中在加拿高含硫气田，主要集中在加拿大、中国、美国等国家。大、中国、美国等国家。l 国外已经具有较为成熟的开发国外已经具有较为成熟的开发高含高含H2S气藏的经验与技术气

2、藏的经验与技术l 高我国含硫气田深层高温，其高我国含硫气田深层高温，其开发没有现成的经验可以借鉴开发没有现成的经验可以借鉴l 高含高含H2S气藏地质储量约占全气藏地质储量约占全国国25%，主要分布在四川盆地，主要分布在四川盆地含硫气田分布含硫气田分布四川盆地主要高含硫化氢气藏分布四川盆地主要高含硫化氢气藏分布 主要分布在川东地区，如罗家寨气田、普光气田、渡口河气田、铁主要分布在川东地区，如罗家寨气田、普光气田、渡口河气田、铁山坡气田、元坝气田等大型高含硫气藏。山坡气田、元坝气田等大型高含硫气藏。1. 酸性气田开发存在严重的腐蚀性和危险性酸性气田开发存在严重的腐蚀性和危险性l 腐蚀的主要类别与影

3、响因素腐蚀的主要类别与影响因素 钢材的腐蚀类型有：电化学腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀。钢材的腐蚀类型有：电化学腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀。 影响因素可分为：影响因素可分为：H2S浓度，温度，压力，浓度，温度，压力，PH，CO2，CL-1。l 防腐措施防腐措施 抗腐蚀钢材、缓蚀剂、增大抗腐蚀钢材、缓蚀剂、增大PH、降低分压、降低温度等、降低分压、降低温度等l 必须对生产出的高含硫天然气进行净化脱硫必须对生产出的高含硫天然气进行净化脱硫处理，对于处理，对于含硫气体含硫气体集输，必须注重管网的防腐蚀集输，必须注重管网的防腐蚀油管外壁脓疮状腐蚀油管外壁脓疮状腐蚀 油管内壁腐蚀油管内壁腐蚀 l H2S是一

4、种最致命的职业伤害的气体是一种最致命的职业伤害的气体 空气中空气中H2S含量达含量达500PPM时人就神志不清；时人就神志不清； 加拿大的职业出露极限为加拿大的职业出露极限为10PPM，最高为，最高为15PPM； H2S的爆炸极限也很广，空气中含量为的爆炸极限也很广，空气中含量为4.346%范围范围。 高含硫气田钻井过程中一旦发生井喷或气田泄露，会造成难以高含硫气田钻井过程中一旦发生井喷或气田泄露，会造成难以弥补的损失。弥补的损失。 高含硫气井测试期间施工人员会出现头晕、恶心等，严重时甚高含硫气井测试期间施工人员会出现头晕、恶心等，严重时甚至会导致死亡至会导致死亡1. 酸性气田开发存在严重的腐

5、蚀性和危险性酸性气田开发存在严重的腐蚀性和危险性2. 酸性气田更容易生成水合物酸性气田更容易生成水合物l 在高在高H2S浓度下，更容易形成水合物浓度下，更容易形成水合物l 降低井口压力，影响气井产量降低井口压力，影响气井产量l 妨碍井下工具的起下妨碍井下工具的起下l 造成管线的堵塞，增加修井费用造成管线的堵塞，增加修井费用3. 高含高含H2S和和CO2气相态变化规律复杂气相态变化规律复杂 H2S、CO2和水共存条件相态和水共存条件相态 化学溶解化学溶解 物理溶解物理溶解高压压缩的高含硫气体对硫存在显著的物理溶解作用高压压缩的高含硫气体对硫存在显著的物理溶解作用221xxH SSH S 一定压力

6、和温度气液固气液固三相三相相平衡相平衡模型模型气气：烃、：烃、H H2 2S S、COCO2 2、水、水蒸气蒸气液液：液态硫、：液态硫、COCO2 2、凝、凝析水、析水、 H H2 2S S吸收剂吸收剂固固：固态硫、水合物：固态硫、水合物含硫岩心片含硫岩心片 4. 含硫天然气藏的硫沉积严重含硫天然气藏的硫沉积严重 l 硫对金属表面有强烈的化学腐蚀作用硫对金属表面有强烈的化学腐蚀作用l 硫沉积会使气井的产能降低硫沉积会使气井的产能降低l 生产过程中硫化氢的含量呈增加的趋势生产过程中硫化氢的含量呈增加的趋势0510152025303540451971年12月1973年12月1975年12月1977

7、年12月1979年12月1981年12月1983年12月1985年12月1987年12月1989年12月1991年12月1993年12月1995年12月时间时间产气量（10产气量（104 4m m3 3）实测产气量 实测产气量 地层中硫沉积的影响地层中硫沉积的影响硫沉积对气井产气量影响硫沉积对气井产气量影响1. 多相流体复杂相态计算研究多相流体复杂相态计算研究（1）含）含H2S、CO2气藏相平衡热力学模型气藏相平衡热力学模型（2）酸性气藏开发过程中组成变化研究）酸性气藏开发过程中组成变化研究（3）高含硫气藏开发元素硫沉积条件预测与防治研究）高含硫气藏开发元素硫沉积条件预测与防治研究（4）基于分

8、子模拟的）基于分子模拟的CO2、H2S、CH4体系相行为特征研究体系相行为特征研究2. 酸性气田试井及渗流机理研究酸性气田试井及渗流机理研究（1）早期产能试井的合理校正方法）早期产能试井的合理校正方法（2）考虑硫沉积的现代试井资料的精细分析）考虑硫沉积的现代试井资料的精细分析（3）基于）基于LBM-DEM的高含硫气藏微观渗流机理研究的高含硫气藏微观渗流机理研究（4）考虑硫沉积和应力敏感的高含硫气藏数值模拟研究）考虑硫沉积和应力敏感的高含硫气藏数值模拟研究3. 酸性气田井筒硫沉积及水合物生成预测研究酸性气田井筒硫沉积及水合物生成预测研究（1）井筒硫水合物生成预测模型研究）井筒硫水合物生成预测模型

9、研究（2）井筒硫沉积预测模型研究）井筒硫沉积预测模型研究（3）井筒多相流模拟及流动保障评价）井筒多相流模拟及流动保障评价4. 酸性气田地层伤害及增产措施研究酸性气田地层伤害及增产措施研究（1）多孔介质中硫微粒运移及硫沉积机理研究）多孔介质中硫微粒运移及硫沉积机理研究（2）硫沉积对气藏储层伤害数值模拟研究）硫沉积对气藏储层伤害数值模拟研究（3）酸压工艺方案参数优化与产能预测）酸压工艺方案参数优化与产能预测1. 应该加强酸性气藏储层研究与评价应该加强酸性气藏储层研究与评价（1）碳酸盐岩气藏裂缝溶洞较为发育，储集层非均质性严重，裂）碳酸盐岩气藏裂缝溶洞较为发育，储集层非均质性严重，裂缝储层的精细刻画

10、还需继续加强。缝储层的精细刻画还需继续加强。（2）地层层系复杂，储量计算方法还有待完善。）地层层系复杂，储量计算方法还有待完善。（3）不同储集层层系压力差距大，当生产井同时钻穿多套压力层）不同储集层层系压力差距大，当生产井同时钻穿多套压力层系时需要对压力系统进行评价。系时需要对压力系统进行评价。2. 开展边底水对高含硫气藏开发的影响研究开展边底水对高含硫气藏开发的影响研究（1）H2S、CO2在在Cl-、地层水参与下对金属的腐蚀速率会大大加剧。、地层水参与下对金属的腐蚀速率会大大加剧。（2）井网布置和配产时要考虑水体问题，考虑开发中后期在气水）井网布置和配产时要考虑水体问题，考虑开发中后期在气水

11、边界附近注边界附近注N2泡沫或水解聚丙烯酰胺堵剂挡水的措施。泡沫或水解聚丙烯酰胺堵剂挡水的措施。（3）开发全过程中对边底水能量大小及其活跃程度进行分析。）开发全过程中对边底水能量大小及其活跃程度进行分析。4.开展硫沉积机理和渗流相关数学模型的研究开展硫沉积机理和渗流相关数学模型的研究（1）要以室内实验为基础，以现场试验为经验依据。）要以室内实验为基础，以现场试验为经验依据。（2）建立完善的渗流模型，并与工程实践需求相结合。）建立完善的渗流模型，并与工程实践需求相结合。3. 开展高含开展高含H2S、CO2烃类气体的相态研究烃类气体的相态研究（1）硫沉积机理和影响因素。）硫沉积机理和影响因素。（2）水合物形成