酸性气田开发技术调研(精简版)
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固态硫水合物含硫岩心片二酸性气田开发面临的挑战二酸性气田开发面临的挑战1015202530354045实测产气量地层中硫沉积的影响硫沉积对气井产气量影响录录一酸性气田开发国内外现状一酸性气田开发国内外现状二酸性气田开发面临的挑战二酸性气田开发面临的挑战三酸性气田开发研究方向三酸性气田开发研究方向四酸性气田开发几点建议四酸性气田开发几点建议三酸性气田开发研究方向三酸性气田开发研究方向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3高含硫气藏开发元素硫沉积条件预测与防治研究4基于分子模拟的co体系相行为特征研究三酸性气田开发研究方向三酸性气田开发研究方向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2考虑硫沉积的现代试井资料的精细分析3基于lbmdem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三酸性气田开发研究方向三酸性气田开发研究方向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2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三酸性气田开发研究方向三酸性气田开发研究方向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2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录录一酸性气田开发国内外现状一酸性气田开发国内外现状二酸性气田开发面临的挑战二酸性气田开发面临的挑战三酸性气田开发研究方向三酸性气田开发研究方向四酸性气田开发几点建议四酸性气田开发几点建议四酸性气田开发几点建议四酸性气田开发几点建议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缝储层的精细刻画还需继续加强
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
1971年12月 1973年12月 1975年12月 1977年12月 1979年12月 1981年12月 1983年12月 1985年12月
4
m3）
产气量（1 0
实测产气量
1987年12月
1989年12月
1991年12月
1993年12月
地层中硫沉积的影响
三、酸性气田开发研究方向
2. 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 （2）考虑硫沉积的现代试井资料的精细分析 （3）基于LBM-DEM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
三、酸性气田开发研究方向
3. 酸性气田井筒硫沉积及水合物生成预测研究
Hale Waihona Puke 2. 开展边底水对高含硫气藏开发的影响研究
（1）H2S、CO2在Cl-、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 边界附近注N2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。
四、酸性气田开发几点建议
3. 开展高含H2S、CO2烃类气体的相态研究
（1）硫沉积机理和影响因素。 （2）水合物形成机理和影响因素。 （3）确定计算气藏储量、气井产量、气体渗流方程所需的物性参数， 如如气体偏差系数（Z）、拟临界性质、体积系数、粘度等。 （4）硫沉积所引起的孔隙度、渗透率变化。
4.开展硫沉积机理和渗流相关数学模型的研究
高含H2S气藏地质储量约占全 国25%，主要分布在四川盆地
一、酸性气田开发国内外现状
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 山坡气田、元坝气田等大型高含硫气藏。
目 录
一、酸性气田开发国内外现状 二、酸性气田开发面临的挑战 三、酸性气田开发研究方向
四、酸性气田开发几点建议
二、酸性气田开发面临的挑战
1. 酸性气田开发存在严重的腐蚀性和危险性
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。 影响因素可分为：H2S浓度，温度，压力，PH，CO2，CL-1。 防腐措施 抗腐蚀钢材、缓蚀剂、增大PH、降低分压、降低温度等 必须对生产出的高含硫天然气进行净化脱硫处理，对于含硫气体 集输，必须注重管网的防腐蚀
含CO2气藏
气藏类型 微含CO2气藏 低含CO2气藏 中含CO2气藏 CO2含量 ％ ＜0.01 0.01～2 2～10
高含硫气藏
特高含硫气藏 硫化氢气藏
2～10
10～50 ≥50
30～150
150～770 >770
高含CO2气藏
特高含CO2气藏 CO2气藏
10～50
50～70 ≥70
注：SY/6168-1995 气藏分类
2. 酸性气田更容易生成水合物
在高H2S浓度下，更容易形成水合物 降低井口压力，影响气井产量 妨碍井下工具的起下 造成管线的堵塞，增加修井费用
二、酸性气田开发面临的挑战
3. 高含H2S和CO2气相态变化规律复杂 H2S、CO2和水共存条件相态
– 化学溶解
– 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
酸性气田开发技术调研
陈先超（讲师） 成都理工大学能源学院 2016.4
目 录
一、酸性气田开发国内外现状 二、酸性气田开发面临的挑战 三、酸性气田开发研究方向
四、酸性气田开发几点建议
一、酸性气田开发国内外现状
H2S/CO2气藏分类 含H2S气藏
气藏类型 微含硫气藏 低含硫气藏 中含硫气藏 H2S含量 % 0.0013 0.0013～0.3 0.3～2 g/m3 <0.02 0.02～5 5～30
硫沉积对气井产气量影响
1995年12月
时间
目 录
一、酸性气田开发国内外现状 二、酸性气田开发面临的挑战 三、酸性气田开发研究方向
四、酸性气田开发几点建议
三、酸性气田开发研究方向
1. 多相流体复杂相态计算研究
（1）含H2S、CO2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 （3）高含硫气藏开发元素硫沉积条件预测与防治研究 （4）基于分子模拟的CO2、H2S、CH4体系相行为特征研究
油管内壁腐蚀
油管外壁脓疮状腐蚀
二、酸性气田开发面临的挑战
1. 酸性气田开发存在严重的腐蚀性和危险性
H2S是一种最致命的职业伤害的气体 ① 空气中H2S含量达500PPM时人就神志不清； ② 加拿大的职业出露极限为10PPM，最高为15PPM； ③ H2S的爆炸极限也很广，空气中含量为4.3～46%范围。 ④ 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。 ⑤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
四、酸性气田开发几点建议
四、酸性气田开发几点建议
1. 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 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。 （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 系时需要对压力系统进行评价。
一定压力和温度 H 2S S x H 2 S x 1
含硫岩心片
气液固
三相 相平衡 模型
气：烃、H2S、CO2、水 蒸气 液：液态硫、CO2、凝 析水、 H2S吸收剂 固：固态硫、水合物
二、酸性气田开发面临的挑战
4. 含硫天然气藏的硫沉积严重
硫对金属表面有强烈的化学腐蚀作用 硫沉积会使气井的产能降低 生产过程中硫化氢的含量呈增加的趋势
（1）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。
一、酸性气田开发国内外现状
酸性气田在剩余天然气资源中占比很大
一、酸性气田开发国内外现状
含硫气田分布
目前，世界上已经发现了多个 高含硫气田，主要集中在加拿 大、中国、美国等国家。 国外已经具有较为成熟的开发 高含H2S气藏的经验与技术
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
（1）井筒硫水合物生成预测模型研究 （2）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
三、酸性气田开发研究方向
4. 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 （2）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
目 录
一、酸性气田开发国内外现状 二、酸性气田开发面临的挑战 三、酸性气田开发研究方向
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
1971年12月 1973年12月 1975年12月 1977年12月 1979年12月 1981年12月 1983年12月 1985年12月
4
m3）
产气量（1 0
实测产气量
1987年12月
1989年12月
1991年12月
1993年12月
地层中硫沉积的影响
三、酸性气田开发研究方向
2. 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 （2）考虑硫沉积的现代试井资料的精细分析 （3）基于LBM-DEM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
三、酸性气田开发研究方向
3. 酸性气田井筒硫沉积及水合物生成预测研究
Hale Waihona Puke 2. 开展边底水对高含硫气藏开发的影响研究
（1）H2S、CO2在Cl-、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 边界附近注N2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。
四、酸性气田开发几点建议
3. 开展高含H2S、CO2烃类气体的相态研究
（1）硫沉积机理和影响因素。 （2）水合物形成机理和影响因素。 （3）确定计算气藏储量、气井产量、气体渗流方程所需的物性参数， 如如气体偏差系数（Z）、拟临界性质、体积系数、粘度等。 （4）硫沉积所引起的孔隙度、渗透率变化。
4.开展硫沉积机理和渗流相关数学模型的研究
高含H2S气藏地质储量约占全 国25%，主要分布在四川盆地
一、酸性气田开发国内外现状
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 山坡气田、元坝气田等大型高含硫气藏。
目 录
一、酸性气田开发国内外现状 二、酸性气田开发面临的挑战 三、酸性气田开发研究方向
四、酸性气田开发几点建议
二、酸性气田开发面临的挑战
1. 酸性气田开发存在严重的腐蚀性和危险性
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。 影响因素可分为：H2S浓度，温度，压力，PH，CO2，CL-1。 防腐措施 抗腐蚀钢材、缓蚀剂、增大PH、降低分压、降低温度等 必须对生产出的高含硫天然气进行净化脱硫处理，对于含硫气体 集输，必须注重管网的防腐蚀
含CO2气藏
气藏类型 微含CO2气藏 低含CO2气藏 中含CO2气藏 CO2含量 ％ ＜0.01 0.01～2 2～10
高含硫气藏
特高含硫气藏 硫化氢气藏
2～10
10～50 ≥50
30～150
150～770 >770
高含CO2气藏
特高含CO2气藏 CO2气藏
10～50
50～70 ≥70
注：SY/6168-1995 气藏分类
2. 酸性气田更容易生成水合物
在高H2S浓度下，更容易形成水合物 降低井口压力，影响气井产量 妨碍井下工具的起下 造成管线的堵塞，增加修井费用
二、酸性气田开发面临的挑战
3. 高含H2S和CO2气相态变化规律复杂 H2S、CO2和水共存条件相态
– 化学溶解
– 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
酸性气田开发技术调研
陈先超（讲师） 成都理工大学能源学院 2016.4
目 录
一、酸性气田开发国内外现状 二、酸性气田开发面临的挑战 三、酸性气田开发研究方向
四、酸性气田开发几点建议
一、酸性气田开发国内外现状
H2S/CO2气藏分类 含H2S气藏
气藏类型 微含硫气藏 低含硫气藏 中含硫气藏 H2S含量 % 0.0013 0.0013～0.3 0.3～2 g/m3 <0.02 0.02～5 5～30
硫沉积对气井产气量影响
1995年12月
时间
目 录
一、酸性气田开发国内外现状 二、酸性气田开发面临的挑战 三、酸性气田开发研究方向
四、酸性气田开发几点建议
三、酸性气田开发研究方向
1. 多相流体复杂相态计算研究
（1）含H2S、CO2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 （3）高含硫气藏开发元素硫沉积条件预测与防治研究 （4）基于分子模拟的CO2、H2S、CH4体系相行为特征研究
油管内壁腐蚀
油管外壁脓疮状腐蚀
二、酸性气田开发面临的挑战
1. 酸性气田开发存在严重的腐蚀性和危险性
H2S是一种最致命的职业伤害的气体 ① 空气中H2S含量达500PPM时人就神志不清； ② 加拿大的职业出露极限为10PPM，最高为15PPM； ③ H2S的爆炸极限也很广，空气中含量为4.3～46%范围。 ④ 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。 ⑤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
四、酸性气田开发几点建议
四、酸性气田开发几点建议
1. 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 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。 （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 系时需要对压力系统进行评价。
一定压力和温度 H 2S S x H 2 S x 1
含硫岩心片
气液固
三相 相平衡 模型
气：烃、H2S、CO2、水 蒸气 液：液态硫、CO2、凝 析水、 H2S吸收剂 固：固态硫、水合物
二、酸性气田开发面临的挑战
4. 含硫天然气藏的硫沉积严重
硫对金属表面有强烈的化学腐蚀作用 硫沉积会使气井的产能降低 生产过程中硫化氢的含量呈增加的趋势
（1）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。
一、酸性气田开发国内外现状
酸性气田在剩余天然气资源中占比很大
一、酸性气田开发国内外现状
含硫气田分布
目前，世界上已经发现了多个 高含硫气田，主要集中在加拿 大、中国、美国等国家。 国外已经具有较为成熟的开发 高含H2S气藏的经验与技术
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
（1）井筒硫水合物生成预测模型研究 （2）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
三、酸性气田开发研究方向
4. 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 （2）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
目 录
一、酸性气田开发国内外现状 二、酸性气田开发面临的挑战 三、酸性气田开发研究方向