高含硫气藏硫沉积对气井产能影响
采气井站生产与管理：含硫气井开采工艺技术
(二)采气速度 • 流速越高，减少了硫沉积的可能性。发生硫堵塞的井，采气量都在 28.2×104m3/d以下； • 提高采气速度有利于解决硫堵塞的问题。
(三)井底温度和压力 • 井底温度和压力较高的井容易发生硫沉积； • 控制井筒压力和温度的变化，有可能限制元素硫井底或油管中沉积。
三、井口注入溶硫剂
庚烷 甲苯 二硫化碳 Merox 二硫化二甲基 D-Tron’s溶剂
25℃时溶硫量，% （质量分数） 0.2 2.0 30.0 40-60 >100 >10
备注 溶硫能力很低
有毒，易燃 有臭味 价格贵
腐蚀较严重
注入方法： 通过一条直径为3/4 in或1 in与原油管同心， 或与油管平行的管线，将溶硫剂泵入井下。
物理溶剂：如脂肪族烃类、硫醚、二氧化碳等， 在溶解硫过程中不伴随有化学反应，一般只能处理 中等硫沉积。
三、井口注入溶硫剂
化学溶剂：如二硫化物及胺或烷醇胺类等， 在溶解硫过程中伴随有化学反应，一般可处理 量较大的硫沉积。
三、井口注入溶硫剂
溶剂类型 物理溶剂
二硫化物 胺或烷醇胺
溶剂的溶硫能力
溶剂名称
气井开采工艺技术 含硫气井开采工艺技术
加拿大的一口气井含Ｈ２Ｓ为10.4％，在 油管中发现有大量的元素硫沉积。
解决由硫沉积引起的生产难题日益迫切， 不解决此问题，将会导致整个气田无法开采。
地层中的元素硫靠三种运载方式而带出： 1. 与硫化氢结合生成多硫化氢； 2. 溶于高分子烷烃； 3. 在高速气流中元素硫以微滴状，随气流携带到地面。
德国
Buchhorst
H2S含量 （体积分 数），%
井底温度℃
4.8
133.8
井底压力MPa 41.3
高含硫气藏两区复合地层试井解释方法研究
（ １ ） 地 层温度 恒 定 ， 单相、 可压 缩 流体 在 两 区域
中的渗 流 为 平 面 径 向流 动 ， 其 渗 流 特 征 符 合 达 西 定律 ； （ ２ ） 储 层为 水 平 、 等厚 （ 厚度为 ｈ ） 的均 质 地层 ， 在生 产过 程 中 ， 地层 内区发生硫沉积 ， 且 在 此 区 域
摘 要： 在地 层温度和压力下 ， 酸性气藏 中存 在大量 硫元 素。在等 温条件下 ， 地层 压力 降低到 临界值 以下 会导致硫
元素在地层 中沉积 。硫沉积会导致储气孔 隙空 间的大 幅减少 ， 从而影 响气井 产能 。硫沉 积 的发 生与否取 决于沉积 点与井筒 的径 向距离 ， 最严重的伤害发生在井筒周 围大 约 ２ ｍ范 围内。对高含 硫气藏直 井分硫沉 积 区和未沉积 区 建立两 区复合试井解 释数 学模 型 ， 并采用 Ｓ ｔ ｅ ｈ ｆ ｅ ｓ ｔ 数值反演法计算高含硫 气井试井 分析 的理论 曲线 ， 分析 表皮效应 ， 井筒储集效应 ， 流度 比和硫沉积半径对井底压力动态 的影 响。 关键词 ： 高含硫气藏 ； 试 井解 释 ； 两 区复合 ；典型瞌线
。
＿ｒ 。 ）（ １ １ ）
基于 ２ ． １中的假 设 ， 考 虑表 皮 效 应 和井 筒 储 集 效应 的影 响 ， 可 得 两个 区域 复 合 气 藏 的 单 井 渗 流数 学模 型 的流 动方程 ：
第 １ ５卷 第 ５期
重庆科 技 学 院学 报 （ 自然 科学 版 ）
２ ０ １ ３年 １ ０月
高 含 硫 气 藏 两 区复 合 地 层试 井解 释 方 法研 究
方晓春 蒋 鑫 刘启 国 胡书勇
（ 西南石 油 大学 油气藏 地质及 开发 工程 国家重 点工程 实验 室，成都 ６ １ ０ ５ ０ ０ ）
元素硫沉积对储层的伤害及解除
元素硫沉积对储层的伤害及解除摘要：论文综述了元素硫沉积的形成过程及其影响因素，并介绍了多种解除元素硫沉积的方法。
其形成过程包括硫微粒的溶解、析出、运移和沉积，影响元素硫沉积的主要因素有：天然气的组分、温度、压力、产量和渗流介质特征。
硫沉积的机理包括化学沉积和物理沉积。
解除硫沉积伤害的措施主要包括溶剂溶解硫、利用化学反应技术、酸化压裂技术以及除垢技术等。
还可利用生物技术消除来防治硫沉积。
关键词：硫沉积影响因素储层伤害解除1前言高含硫气藏是一类特殊气藏，其中硫沉积被认为是高含硫气藏开发三大难题之一，另外两大难题是硫化氢的剧毒性和强腐蚀性。
硫沉积过程是一个复杂过程：当溶解在酸性气体中的元素硫达到饱和后，随着压力和温度的降低，元素硫在酸气中溶解度将降低，元素硫析出，如果温度高于元素硫在该压力下的凝固点，则析出的硫为液态，液态元素硫会被高速气流携带出地层，不会对地层造成影响；如果地层温度低于硫的凝固点，则析出的硫为固态颗粒，析出的硫微粒一部分随气流移动，另一部分则沉积在孔隙表面，沉积在孔隙表面的硫微粒会占据孔隙空间，改变地层孔隙结构，从而引起渗透率变化，影响气井产能，严重时将堵塞地层，使气井报废。
2元素硫沉积过程及影响因素2.1 元素硫沉积的影响因素与硫沉积有关的参数包括天然气组分、温度、压力和产量等。
（1）天然气组分的影响硫在酸气中的溶解度直接与溶解在酸气中凝析气的多少以及凝析气的碳原子数有关。
高烷烃含量越多，硫的溶解度越高，越不利于硫的析出。
（2）温度、压力的影响硫沉积与井底、井口的温度和压力有一定的关系。
硫的沉积量取决于不同部位的温度和压力。
通常井口高压低温井比高温低压井出现硫沉积的几率小；井底高温井出现硫沉积的可能性大。
而对饱和元素硫的含硫天然气，温度和压力的改变将直接影响元素硫的沉积。
（3）产量的影响有无水产量、水产量高或低的井均有硫沉积的现象。
气体在井内的流速直接关系到气流携带元素硫的效率。
流速愈高，则愈能有效地使元素硫微粒悬浮于气体中带出，从而减少了硫沉积的可能性。
高含硫气井生产状况分析及应对措施探讨
采气 速 度 ，才能 达 到 预 防硫 元 素 的大 量 析 出沉 积 ，
以便 获 得 良好 的经济效 益 。
（ ） 严 重 的腐 蚀 性 。 取 天 东 ５ １和 峰 １ ４ — ５井 现
１ ２ 目前 高含硫 气 井分布 情 况 ． 参 照 Ｓ ／ ６ ６ —１ ９ Ｙ Ｔ １ ８ ９ ５划 分标 准 ，目前 投产 的 高含硫 气井 主要 分布在 西南 油气 田分 公 司所辖 的重
围 ２Ｉ ｌ 范 围 内 ， 当 含 硫 饱 和 度 超 过 ２ 时 ， 硫 ｌ的 Ｏ
堵 就会 迅速 发生 ，并 且硫 的沉 积量 与距 井筒 中心距
称为高含硫 气藏 ，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ念 比较模糊 。１９ ９ ５年 ，中国石
油 天 然 气 总 公 司 发 布 了 Ｓ ／ ６ ６ — １ ９ “ 藏 分 Ｙ Ｔ １８ ９５ 气
Ｈ Ｓ含 量 ４ ｌ４ ０ｇ ｍ。 ，对 Ｈ ９ ＿ ９ ／ ） Ｓ含 量 达 到 多 少 才
死 （ 硫堵 ） ，分 离 头 已开 始 堵 塞 ，清 洗 孔 板 时 也 发 现 Ａ 面有黄 色沉 淀物 （ 硫磺 ） 同时在 模 拟试 验 撬 ， 内发现 有 大量 的硫 沉积 。 （ ）堵 塞井 筒 。硫 的沉积 主要 发生 在距 井筒周 ２
庆 气 矿 （ ３ 口井 ） 川 东 北 气 矿 及 罗 家 寨 气 田 有 ８ 、
场水 样作 试验 用水 样 ，天 东 ５ １井 在 线 腐蚀 试 验 — 装置 卧 式 罐 下 层 混 合 物 （ 质 硫 含 量 ９ 以上 ） 单 ５ 和脱 硫 厂纯硫 磺粉 为现 场单 质硫 进行 室 内实验 。实
离 的平 方成 反 比 ，与压 降成正 比 ，这使 得单 质硫越
靠 近 井 筒 ，沉 积 越 迅 速 且 量 越 大 。 如 天 东 ５ １ ， — 井
元坝气田高含硫气井井筒堵塞物分析及解堵剂优化研究
元坝气田高含硫气井井筒堵塞物分析及解堵剂优化研究1. 引言1.1 背景介绍元坝气田是我国重要的气田之一，位于西南部地区。
该气田的天然气含硫量较高，使得气井产生堵塞问题成为普遍存在的情况。
气井井筒堵塞物是指在气井井筒内积聚的一种物质，会导致气井产能下降甚至完全堵塞。
针对高含硫气井井筒堵塞问题，进行详细的分析与优化研究具有重要意义。
随着我国天然气产量不断增加，气井堵塞问题已成为制约生产的重要因素。
特别是高含硫气田，硫化氢和硫化物等物质易形成堵塞物，影响气井正常产能。
对元坝气田高含硫气井井筒堵塞物的特点进行深入分析，探讨其形成机理和组成成分，对于解决堵塞问题具有重要意义。
本文将对元坝气田高含硫气井井筒堵塞物进行详细分析，并研究解堵剂的种类及作用机理。
针对现有的解堵剂进行优化研究，以期为高含硫气井井筒堵塞问题提供解决方案和技术支持。
通过本研究，对提高气井产能、降低生产成本具有积极意义。
【字数：262】1.2 研究意义元坝气田的高含硫气井井筒堵塞物是气井产能下降和生产受阻的主要原因之一。
对于高含硫气井井筒堵塞物的分析及解堵剂优化研究具有重要的意义。
通过对井筒堵塞物的研究，可以深入了解堵塞物的形成机理和组成成分，有助于采取有效的措施来预防和处理井筒堵塞问题。
研究解堵剂种类和作用机理，可以为解决井筒堵塞问题提供技术支持和解决方案。
通过解堵剂的优化研究，可以提高气井的产能和生产效率，降低生产成本，实现气田的可持续开发和利用。
本研究对于解决元坝气田高含硫气井井筒堵塞问题具有重要的实践意义和应用价值。
1.3 研究现状目前，针对元坝气田高含硫气井井筒堵塞问题的研究已经引起了广泛的关注。
随着气田的开发逐渐深入，高含硫气井井筒堵塞问题也变得日益突出。
在国内外的研究中，已经有一些关于气井井筒堵塞物的形成机理和解堵剂种类的研究成果。
针对高含硫气井井筒的堵塞问题，研究者们不断尝试各种解堵剂，并探究其作用机理，以寻找最有效的解决方案。
高含硫气藏元素硫沉积防治技术研究
ｔｏ ｃ ａ ｉｍ ，ｐ ｅ ｉｔｏ ｎ ｏ ｔｏ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓｔ ｉ ｈ—ｓ ｆ ｒ ｇ ｓｅ ｐｏ ａｉｎ ｗａ ｎ ｉ ｏ ｔｎ ａ ｋ． ｉ ｎ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｒ ｄ ｃｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｔｃ ｎ ｑ ｅ ｏ ａ ｈ ｇ ｕｌ ａ ｘ ｌｒ ｔｏ ｓ ａ ｍｐ ｒａ ｔｔｓ ｕ Ｋｅ ｒ ｓ：ｓ ｕ ａ ｅ ｅ ｏ ｒ ｌｍｅ ｔｌｓ ｌｕ ；ｄｅ ｏ ｉ ｏ ｙ ｗｏ ｄ ｏ ｒｇ ｓ ｒ ｓ ｒ ｉ ；ｅ ｅ ｎ ａ ｕ ｒ ｖ ｆ ｐ ｓｔ ｎ；ｃ ｎ ｒ ｌ ｉ ｏ ｔｏ
此化学反应是一 可逆 反应 ， 用 于高温 高压 地层 。当地 层 适 温度和压力增加 时 ， 应 向生成 多硫 化氢 的方 向进行 ； 之 ， 反 反 当 地层温度和压力 降低 时 ， 应 向有利 于多硫 化氢 分解生 成硫 化 反 氢和元 素硫的方 向进行 ， 可能会 发生元 素硫 沉积 。当气相 中溶 解的元素硫达到Ｉ 临界饱和度时 ， 地层压 力继续 降低 ， 元素硫就 则 会析出 ， 并在一定条件下 沉积下来 ， 堵塞地层 。
Ｚ Ａ ｉ ＵＨｕ — ｎ ，Ｗ Ｎ ｉ Ｈ Ｏ Ｗｅ，Ｙ ｉ ｒ ｇ Ａ Ｇ Ｊｎ ｉ ｇ （ ｕ ｕ ｎ ｒｎ ｈ Ｚ ｏｇｕ ｎＯ ｌｅ ｏ ａｙ ＳＮ Ｐ Ｃ， ｉ ｕ ｎＤ ｚｏ ３ １６， ｈｎ ） Ｐ ｇａ ｇＢａ ｃ ， ｈ ｎ ｙ ａ ｉｉｌ Ｃ ｍｐｎ ， Ｉ Ｏ Ｅ Ｓｃ ａ ａｈ ｕ６ ６ ５ Ｃ ｉａ ｆ ｄ ｈ
高含硫气藏硫溶解度的关联和预测研究
更为有效的对硫的溶解 ， 使得气相 中硫 的含量增 加； 反之 ， 当压力和温度降低时 ， 整个化学反应平
生， 主要从 事气 藏工 程及 提 高采 收率 等研 究 工作 。Ｅ—
ｍａｌ ｙ Ｎ ｙ ６ ＠ １ ３ ｅ ｍ。 ｉ：ｘ １ ８ ６ ．ｏ
式中 ： 和 分别为 固相硫 和气相硫的逸度 ，ａ Ｐ。
多硫化物方向进行 ， 使得硫能够更多地存在于天
然气 中。 当天然气 中的硫 化 氢 含 量较 高 时 ， 以获 得 可
收 稿 日期 ： ０ — ２ ０。 ２ ６ １ — ５ ０ 作者简介 ： 王颖， １７ 女，９８年生， ０ 年毕业于西南石油 ２ １ ０
摘
要
硫 沉积 是 高含 硫 气藏有 别 于普 通 气 藏 的重要 特 征 。硫 沉积 不仅 影 响 气 井产 能 ，
而且会对整个气藏的开发带来很 多危害， 因此， 正确计算和预测不 同条件下硫的溶解度具有十 分 重要 的意 义。鉴 于 高含硫 气 藏 中硫 沉积 实验研 究的难 度 ， 对硫 的 溶 解与析 出类 似 于超 临 针
（ ） 出： ３给
ｐ
表 １ 关 联 式 与 文 献 值 饱 和 蒸 汽 压对 比
） （ ３ ）
式中： “ ｐ 为固相硫的饱和蒸 汽压 ，ａ ｌ Ｐ ； 为饱 和 盹
蒸汽 压下 固相硫 的逸度 系 数 ； 为 固相硫 的 摩尔 体积 ， ・ ｏ～； ｍ ｍ ｌ Ｒ为普 适气 体 常数 ； Ｔ为绝 对温 度 ， ｐ为系统 压力 ，ａ Ｋ； Ｐ。 硫 组分 的气相 逸度 可按照 下式计 算含硫 气 体 区别 于 常规 气 体 高
２ 硫沉积热力学模型
在地层高温 、 高压条件下 ， 高含硫天然气往往
高含硫气田开采安全技术
高含硫气田开采安全技术一、绪论含硫气田是指产出的天然气中含有硫化氢以及硫醇、硫醚等有机物的气田.硫化氢含量在2％～70%为高含硫化氢气田［1]。
世界上已发现了400多个具有商业价值的含硫化氢气田［1，2］.而目前我国含硫气田(含硫2%~4% )气产量占全国气产量的60％.四川、渤海湾、鄂尔多斯、塔里木和准噶尔等盆地相继发现了含硫化氢天然气[1，3—10］。
硫化氢含有剧毒[10],对人员有一定的危害。
随着天然气勘探力度的不断加大,油气钻井的难度不断增加，含硫天然气田的开采变得格外重要，现已成为我国天然气开发的一个重要方向。
因此，对于高含硫气田开采过程的安全分析和安全管理变得格外重要.文章通过对高含硫气田开采过程进行分析，从人机物法环角度，提出安全管理的要求,并对易发情况提出应对措施。
二、我国高含硫气田概况1.我国高含硫气田基本情况天然气属于清洁能源，大力发展天然气工业是中国重大能源战略决策。
中国高含硫天然气资源丰富,开发潜力巨大.截至2011年,中国累计探明高含硫天然气储量约123110m ∧⨯,其中90%都集中在四川盆地［11].从20世纪50年代至2000年,中国石油天然气集团公司己在四川盆地开发动用高含硫天然气831402.510m ∧⨯，2000年后随着川东北地区下三叠统飞仙关组气藏和龙岗二、三叠系礁滩气藏的探明，更是迎来了高含硫天然气开采高峰(表1)[12］.随着海相天然气资源勘探力度的加大,中国高含硫天然气探明储量将进入快速增长期，为进一步加快高含硫气田开采奠定了资源基础.除天然气外，硫磺也是高含硫气田所蕴藏的宝贵资源。
因此，安全、经济、高效地开采天然气并将有毒硫化氢转化为硫磺，对优化能源结构和节能减排意义重大.表1 四川盆地主要的高含硫气田统计表2. 高含硫气藏划分标准高含硫气藏开发的先导性试验从20世纪60年代开始进行（试验井是卧龙河气田的卧63井，其2H S 含量3419.490/g m ),对2H S 含量达到多少才称为高含硫气藏，概念比较模糊。
高含硫气田硫沉积堵塞规律及防控措施研究
根据地面流程管道内流速分布，二 级节流阀后流速快速下降，造成二级节 阀→三级节流阀→汇管硫沉积量大。节 流阀前后压力梯度变化大，造成节流阀 后硫沉积比节流阀前硫沉积量多。与实 际地面流程堵塞情况一致。
管道内流速分布表
名称
管道内径 (mm) 流速
（m/s）
井口— 二级节
流
81.5
二级节 流——三
级节流
技术员，工程师。
60
小时。 五、制定硫沉积气井防措施 根据各井井筒及地面硫沉积问题统
计情况，将大湾区块气井按严重程度分 为3类：（采取防止硫沉积堵塞分级措施 管理，分为一级防控措施、二级防控措 施、三级防控措施）
一级防控措施气井：暂不考虑硫沉 积问题的气井；
二级防控措施气井：轻微硫堵的气 井；
三严防控措施气井：堵塞情况，堵 塞频次频繁。
带来极大危害；同时，当单质硫在地面集输管线沉积会堵塞地面集输系统，影响气井正常生产。本文通过对硫沉积机理及原因进行分析，结合硫沉积模型
的建立，制定了一套普光气田硫沉积解堵工艺及气井防控措施，对普光气田后期持续高效开发有着重要的意义。
【关键词】硫沉积；溶硫剂；防控措施
一、 硫元素析出机理及沉积原 因
高含硫天然气在从地层到地面集输 系统的过程中，其相态会随着压力、温 度的降低而发生变化，单质硫可能会从 气体中析出来，同时开采过程中重组分 的消耗也会加剧单质硫的析出，如果析 出点的温度高于元素硫在该点压力下的 凝固点，则析出的硫为液态，否则析出 的硫为固态。当析出的硫颗粒不能被气 流携带走的时候，就会发生硫颗粒的沉 积现象。实际上，含硫天然气在开采、 输送过程中的硫沉积问题就是元素硫在 天然气中溶解、析出、运移和沉降的过 程。
高含硫气藏元素硫沉积及其对储层伤害模型研究
Ｍａ ０ ８ ｙ２ ０
Ｖｌ ． ３ Ｎｏ． ０ ２ １ ３
文章 编号 ：６ ３０ ４ ２ ０ ）３０ ４—４ １７ —６ Ｘ（０８ ０—０ ３０
高 含硫 气 藏 元 素硫 沉 积 及 其对储 层伤 害模 型研 究
Ｓｕ ｙｏ ｈ ｅｅ ｖ ｉ ａ ｇ ｆ ｕ ｆｒｄｐ ｓｔ ｎ ｉ ｅｇ ｓｒｓｒｏｒ ｔ ｉｈ ｓｌｕ ｏ ｔｎ ｔｄ ｎ ｔｅｒｓｒｏｒｄ ｍａ ｅｏ ｌｕ ｅ ｏｉｉ ｔ ａ ｅｅｖ ｉｓｗｉｈｈｇ ｕｆｒｃｎ ｅ ｔ ｓ ｏ ｎｈ
响气井 的产 能 ．
、＼
大量调研发现， 大多数学者持第二种观点， 即气 藏开发过程中， 压力温度的下降导致元素硫溶解度 的下降 ， 致使元素硫在井筒附近析出、 沉积 ． 其主要 依 据 ： 素硫沉 积 主要 发 生在近井 筒地带 ， 区域压 元 该 降最大 ， 气流速度也最大 ， 元素硫在酸性气体中的溶 解度 下降也 达 到最 大 ， 一 现 象完 全 可 以用 物 理溶 这
近 年来 ， 随着气 田勘探 水平 的 日益 提高 ， 内外 国
发 现 了越来 越 多的高 含 硫 气 藏 ， 国 也相 继发 现 了 我
一
元 素硫 的 溶解 与 沉 积机 理
１ １ 元素 硫 的化 学溶解 与 沉积 ．
大 批高 含 硫气 藏 ， 其 在 四 川 东 北 地 区… 开 发 尤 １．
一
直到 ２ ０世纪 ６ 代 ， Ｏ年 人们 通过 实验研 究发现 ，
在地层条件下 ， 元素硫与 Ｈ Ｓ ２ 形成多硫化氢， 即
户 Ｔ十 ．
Ｈ ｓ＋ ２
Ｈ２ ＋ １
ｐ． 』 ｔ
当地层 压力 、 温度增 加 时 ， 平衡 向生成 多硫化氢 方 向
高含硫气田不同井型元素硫沉积模型及应用研究
一
一
产层井眼半径 ，ｉ； ｎ
Ｚ一 天然气 的偏差因子 （ 均值 ） 平 ； Ｒ一通用气体常数 ，０ ０ ８７ ．０ ４ １
Ｋ ＩＩ Ｉ Ｉｏ Ｋ
ｈ一产层厚度 ，ｉ； ｎ
。
一
折算供给半径 ，ｍ；
利用 （ ） ， 以得 到一 定 地层 条 件下 ， 位 压 ６式 可 单 降下 的溶解度 变化量 （ ｃ＠ ）与对应 的压力 （ ）的 ｄ／ Ｐ 变化关 系 。 一般来 说 ， 同一 气层 的温 度 变 化不 大 ， 可
维普资讯
天 然 气 勘 探 与 开 发
２０ ０ ７年 ３月出版
高含硫 气 田不 同井型 元素 硫沉 积 模 型及 应用研 究
陈 中华 熊齐胜 张
（． １ 中油西南油气 田 司勘探开发研究院 ２ 大庆油 田 限责任公司第六采油厂 公 ． 有
岛
３ ．大庆市试油试采分公司射孔作业大队）
作者简介 陈中华 ， ，２ 岁 ，毕业于西南石 油大 学油气田开发工程专业．现在 西南油气田公 司勘探 开发研 究院工作 ，主要从事气藏 女 ８ 工程研 究。地址：（ １ ５） 四川成都府青路一段 １ ６０ １ ０ 号勘探 开发研 究院。电话：（２ ）８０５２ 。 ０８ ６ １８７
・
５ ・ ４
摘
要
高含硫气藏 在开发过 程 ，随着 压力 的下 降 ，必 然会发生元 素硫沉 积 ，堵塞孔道 ，影 响产能。根据
元素硫溶解度与压力关 系 ，利用稳定渗流理论 ，建立了元 素硫析 出的沉积模 型。在对 水平井流态分析 的基础上 ， 预测了高含硫气藏直井和水平井在 开采初期 ，其 含硫 饱和度在不 同产能 下、不 同井距处 随时 间的变 化规律 ，为 高含硫气藏科学合理 开发 ，提供 了一定 的依据。 关键词 高含硫气藏 元 素硫沉积 沉积模型
高含硫气藏地层物性对硫沉积影响机理模拟研究
３ ２ 渗 透 率 越 低 ， 沉 积 速 度 越 快 ， 之 硫 沉 积 速 ． 硫 反 度越 慢 ， 因此 低渗 透 高含 硫 气藏 硫 沉积 速 度较 快 ， 会 较严 重 影 响气藏 开 发 。 符号 说 明 Ｋ 为 渗透 率 ， ； 为 粘 度 ， ａ・ ； 为 孔 隙 ｍｄ ｍＰ Ｓ 度 ， ；ｇ为 气 体 密 度 ， ｇ ｍ。Ｓ Ｐ ｋ ／ ； ｓ为 含 硫 饱 和 度 ； Ｐ
渗 透 率 是 衡 量 流 体 在 地 层 流 动 能 力 的重 要 参
，
而压 力梯 度 是流 体 流动 的 主要 动力 ， 压 力梯 度 且
大 小 与 渗透 率 有一 定 的关 系 ， 因此 渗 透 率 的不 同
会造 成 流体 在 地层 中流 动 所需 的 压力 梯度 的不 同 。 模 拟 考 虑 四 组 不 同渗 透 率 下 的硫 沉 积 速 度 ， 其 渗透 率 值分 别 为 ：． ５ ０ ｍ。５ ０ ｍ。 ２ ０ ８ ×１ 、 ×１ 和 ０
和渗透 率 ， 影响 气井 的产能 ， 重的硫 沉积 甚至会 导致 气井报 废 。 引入 空 气动 力学 中描述 气 固流 动 的理 严 论， 建立 了描述硫 微 粒运移 的动 力学模 型 和描述微 粒沉 降 的携带 微粒 临界 气流速度 模 型 。 以上述 两模 型
为基础 ， 考虑沉 积 的硫 微 粒对 地层孔 隙度 和渗透 率 的影响 ， 并 建立 了高含 硫 气藏硫 微粒运 移 沉积数 学模 型 。利 用该模 拟研 究 了地层 物性 对硫沉 积 的影响机 理 。在定 产量 生成 的情况 下 ， 隙度 越 高 ， 孔 硫微 粒 的 沉积 速度 越慢 ； 渗透 率越 低 ， 沉积 速度 越快 因此 ， 密的 高含 硫 气藏 中硫沉 积是 影响 气藏 开发 的重要 硫 致 因素 ， 理制定 气藏 开 采速度 、 合 防止硫 沉积 是低 孔 、 渗 高含硫 气藏 高效 开发 的 关键 。 低 关键词 ： 高含硫 气藏 ； 硫沉积 ； 透率 ； 隙度 渗 孔 中图分 类号 ： Ｅ３ ９ Ｔ １ 文献 标识 码 ： Ａ 文 章编号 ：０ ６ ７ ８ （ ０ ０ １ — ０ ２ 一 Ｏ １ ０－ ９１ ２１ ）４ １ ６ ２ 硫 溶解 模型 ：
硫的沉积对气井产能的影响
硫的沉积对气井产能的影响王 琛长庆石油勘探局勘探开发研究院前 言长庆气田天然气组分以甲烷为主,平均含量为95.66%,含有少量的二氧化碳和硫化氢,属低含硫或不含硫级别。
含硫的天然气会给钻井、采气带来一系列复杂的问题,硫堵即其中之一。
对硫堵问题以往主要研究高含硫天然气中元素硫在井筒内造成的堵塞,而对低含硫天然气中元素硫在地层中沉积的研究很少。
长庆气田硫化氢含量比较高(0.35%)的陕6井属高产井,但从小产量生产以来,井口压力比较低。
本文以此井为例,研究元素硫在储集层中沉积的条件和对气井产能的影响。
元素硫在酸性气体中的相态1 元素硫的化学溶解和物理溶解在地层条件下,元素硫与H2S结合成多硫化氢[1]H2S+S x H2S x+1当地层压力和温度升高时,平衡向右移动,元素硫被结合成多硫化氢形式;当压力和温度下降时,平衡向左移动,此时多硫化氢分解,发生元素硫的析出。
此种化学反应速度明显缓慢于井筒附近的流速,因此元素硫没有充分的时间在近井底带产生沉积。
当元素硫在气相中以物理形式溶解时,降低硫的饱和状态压力,将可能导致元素硫迅速沉积。
在临界温度以上的高压下,含硫天然气虽不是液态,但其密度与液相轻烃无大差别。
经高压压缩的甲烷、硫化氢和二氧化碳混合气对元素硫有明显的溶解作用,如图1所示[2]。
综上所述,对元素硫在地层中沉积的研究应主要从物理溶解的角度进行。
2 元素硫的凝固点液态硫的沉积不会降低储集层流动能力,而固态硫的沉积则会严重影响储集层的流动能力。
在大气压条件下,元素硫的凝固点为119℃,由于硫化氢在高压下溶解在液态硫中,而降低了硫的凝固点(在7.5MPa压力下,纯硫化氢的最小凝固点为94℃),大幅度增大压力将会增高凝固点。
长庆气田陕6井气层温度为116℃,所以具备元素硫以固态形式存在的温度条件。
(a)120℃时元素硫的溶解度:1—81%CH4,1%H2S;2—65%CH4,7%H2S;3—60%CH4,20%H2S(b)元素硫在含硫天然气中的溶解度:1—100℃,20MPa;2—120℃,30MPa;3—140℃,30MPa图1 元素硫的溶解度曲线图3 预测硫的溶解度R oberts根据Chrastil在热力学基础上提出的预测高压流体中固体的溶解度关系,结合Brunner和W oll的实验数据,推出了估计硫在酸性气体中溶解度的公式[3]c=ρg4exp-4666T-4.5711(1) 陕6井的井径为54.31mm,气层温度为116.5℃,原始地层压力为32.83MPa,有效厚度为3m,孔隙度为8.1%,渗透率为40.223×10-3μm2。
高含硫气井井筒硫沉积预测与防治技术
高含硫气井井筒硫沉积预测与防治技术摘要在高含硫气藏开采过程中，地层、井筒和地面集输管线在生产过程中有可能出现硫沉积。
硫沉积会引起地层、井筒和集输管线严重堵塞，导致气井产能急剧下降，甚至停产，而一旦生产管线中形成“硫堵”，造成长输管线腐蚀、流程设备及场站管线憋压等因素。
如管线、流程设备造成爆炸等因素，硫化氢等有毒气体的泄露对周边环境污染及人员伤亡。
本文以高含硫气井为例主要完成如下工作：（1）硫和硫化氢的基本性质、相态特征，以及硫在高含硫气井井筒中的沉积机理，基于高含硫气井温度压力动态分布预测，建立高含硫气井井筒硫析出预测模型。
（2）高含硫气井井筒析出的硫存在不同的形态（固态或液态），对硫颗粒和硫液滴进行受力分析。
（3）高含硫气井井筒硫沉积预测程序，用于硫在井筒中析出和沉积位置的预测，硫颗粒和硫液滴被携带所需的临界流速和临界产量，为高含硫气田的高效开采提供了重要依据。
（4）对比分析了多种硫沉积防治方法，防治的关键在于溶硫剂的合理选择，通过溶硫剂优选室内评价实验研究筛选出三乙烯四胺、二乙烯三胺和乙醇胺等三种单剂，按照不同的比例与现场使用的防冻剂乙二醇进行复配，最终形成了适合川东地区高含硫气井的溶硫剂LJ-1 合理配方，性能评价实验表明溶硫剂LJ-1 溶硫速率快、溶解度高、腐蚀小。
溶硫剂LJ-1配方：（三烯四胺、乙醇胺、乙二醇，比例2：2：1）关键词：高含硫气井硫溶解度硫沉积预测防治引言高含硫气藏是一类特殊有毒气藏，硫沉积被认为是高含硫气藏开发的最大难题。
国内外研究表明，在地层、井筒和地面集输管线中均可能出现硫的沉积现象。
硫的大量沉积，不但会降低孔隙度和渗透率、严重污染和伤害气藏储层，而且会引起地层、井筒和集输管线堵塞，导致气井产量急剧下降，迫使气井减产、停产，更为重要的是一旦造成管线腐蚀、流程设备、管线憋压等因素。
如管线、流程设备造成爆炸等因素，造成硫化氢等有毒气体的泄露对周边环境污染，会对人民的生命财产安全构成严重的威胁。
高含硫气田硫沉积对气藏储层的伤害研究
究平 衡 和非 平衡过 程 ， 气体作 达 西运 动 和非达 西运 动时 ， 素硫 沉积 对 地层孔 隙度 、 元 渗透 率 和 气井极 限
２ （） ９～９ ． ５ １ ：Ｏ ７
［］ 汤 春 云 ，陈 开远． 江 凹陷 王 场 油 田潜 ４ ４ 潜 ３油 组 沉积 微 相研 究． 油 天 然 气学 报 （ 汉石 油 石 江
学 院学报 ） ２ ０ ，８ ４ ：８ １ ， ０ ６ ２ （ ） ２ ～３
彭仕 宓 等． 阳 凹陷 东 部核 二 段 储 层 沉 南 ［］ 韩涛， ６ 积相 研 究．油 气地 质 与采 收率 ，２ ０ ， ３ ６ ： ０６１（）
摘
要： 高含硫 气藏 由于富含硫化氢剧毒性 气体， 使得其开发具有很大的危险性和复杂性 。 因此 ， 研
究元 素硫 的沉 积对 气藏 储层 伤 害和对 气井 产能 影响 ， 指 导 高含硫 气田的 开发具 有 重要 而长远 的意 义 。 对 本文 在元 素硫溶 解 度计算 模 型基础 上 ， 考虑元 素硫 沉积 延迟 效应 ， 建立 了高含硫 气藏 中 气体 混 合物满 足
的是对 人 民生命 财产 构成极 大 的威胁 。引起世 界广 泛 关注 的 ２ ０ 年 １ ０３ ２月 ２ ３日重 庆开县 罗家 寨 飞仙关
１ 高含硫气田硫沉积对气藏储层的伤害研究
通 过 对 高 含硫 气 体 混 合 物 特 殊 相 态 变 化 的研
高含硫气田集输管道硫沉积预测与防治技术研究
高含硫气田集输管道硫沉积预测与防治技术研究随着世界能源需求日益增加，高含硫天然气开发在整个天然气工业中的地位日益突出。
与常规天然气不同，高含硫天然气不仅具有强烈腐蚀性和剧毒性，还具有特殊的高温高压性质与独特的相态变化特征。
因此，进行高含硫气田集输管道硫沉积预测及防治技术研究对合理高效开发此类气田具有重要意义。
标签：高含硫气田；集输管道；硫沉积；预测；防治技术1 引言高含硫气田是指含有硫化氢、硫醇以及硫醚等含硫物质气田，是天然气资源的重要组成部分，同时也是工业硫磺的重要来源之一。
“西气东输”、“川气东送”管道的成功运营和对清洁能源需求的日益增长，预示着天然气具有很大的发展空间，国内对天然气的需求量会越来越大，高含硫天然气在整个天然气工业中的地位会越来越突出。
高效合理开发利用高含硫天然气对解决我国能源危机、缓解能源供应压力、改善能源结构、保障国家能源安全有着十分重大的意义。
2 硫沉积的主要危害2.1 硫堵危害在高含硫气田的生产过程中，储层中还溶解有单质硫，当压力和温度降低时硫会在储层流体中沉积，在地下硫沉积会导致井筒堵塞，致使气井产能急剧下降，甚至停产。
单质硫也会在设备或者管壁上沉积，在地面的集输系统和气体处理场引起管道或设备的堵塞和严重腐蚀现象，影响正常输气。
另外在硫的凝固点110度以下可以形成固態的硫沉积物，阻塞管道和下游设施，对安全生产造成巨大的影响。
2.2 腐蚀危害由于高H2S和CO2、产液中含有氯化物、潜在的硫元素沉积和高生产温度，使得高含硫气田集输系统容易遭受腐蚀。
主要的腐蚀类型有：⑨电化学失重腐蚀；②氢脆和氢鼓泡；③硫化物应力腐蚀破裂。
元素硫的沉积进一步恶化了原本已十分苛刻的高含H2S、CO2腐蚀环境，即使镍基耐蚀合金也会在元素硫沉积作用下发生严重的点蚀，大大增加了油套管以及输油管线的腐蚀失效风险。
一旦因腐蚀导致泄漏或开裂，引起爆炸或剧毒H2S气体扩散将造成重大安全事故、人员伤亡和环境污染。
高含硫斜度井井筒硫沉积规律预测
１ ２ １ 大斜度井硫颗粒临界悬浮流速
对于大斜度井段， 颗粒主要靠翻转方式运动，
其受力分析如图 １ 所示， 建立的平衡力矩方程为
Ｆ ｄ Ｌ ｄ ＋ Ｆ ｆ Ｌ ｆ － ＧＬ Ｇ ＝ ０
（２）
式中： Ｆ ｄ ———拖曳力， Ｎ； Ｆ ｆ ———浮力， Ｎ； Ｇ———
重力， Ｎ； Ｌ ｄ ———拖 曳 力 的 力 臂， ｍ； Ｌ ｆ ———浮 力
现有硫沉积
［６］
。 硫沉积量逐渐增大可能导致气井
间、 沉积位置及沉积量进行预测。
１ １ 硫溶解度模型
影响硫溶解度的关键参数是温度、 压力以及流
。 由于高
体组成。 Ｃｈｒａｓｔｉｌ 模型是目前被广泛认可的经验关
工艺受限， 单质硫析出后， 井筒中的复杂流动规律
模拟， 得到普遍应用于国内高含硫气田的单质硫溶
的力臂， ｍ； Ｌ Ｇ ———重力的力臂， ｍ。
将硫颗粒粒径引入平衡力矩方程， 则式 （ ２）
可改写为
Ｆｄ
ｄｓ
２
ｄｓ é
π
ê １ ＋ ２ｓｉｎ æç ö÷ ｃｏｔθ ùúú ×
４ êë
è３ø
û
ｓｉｎθ ＝ ０
（３）
ｃｏｓθ ＋ ( Ｆ ｆ － Ｇ )
式中： ｄ ｓ ———硫 颗 粒 粒 径， ｍ； θ———井 斜 角 的 互
有重要的指导意义。
联式 ［１１］ 。 基于 Ｃｈｒａｓｔｉｌ 模型， 结合生产数据和数值
解度计算公式为
Ｃ ＝ ρ３ １５ ｅｘｐ（ － ５ ０８３ ９ ／ Ｔ － １５ ３）
（１）
式中： Ｃ———硫的溶解度， ｇ ／ ｍ ； ρ———气体密度，
３
ｋｇ ／ ｍ ３ ； Ｔ———温度， Ｋ。
高含硫气藏硫沉积的研究进展
高含硫气藏硫沉积的研究进展胡书勇;张烈辉【期刊名称】《钻采工艺》【年(卷),期】2009(032)001【摘要】高含硫气藏开采过程中,随温度和压力下降会发生硫沉积现象.当硫在储层岩石的孔隙喉道中沉积时,天然气的渗流通道减小,地层有效孔隙空间及渗透率降低,将影响气井的产能和经济效益.广泛调研了国内外高含硫气藏有关硫沉积的研究成果,对前人的研究作了综述.目前国内外对高含硫气藏开发过程中元素硫沉积研究得到的硫沉积预测模型简单;硫沉积的微观动力学、硫颗粒的运移规律和造成储层堵塞的机制等方面的研究都还相对较少;国内外对元素硫在多孔介质中吸附的研究较少,硫化氢和二氧化碳共存条件下硫沉积的机理还不清楚,硫的相态特征及含CO2的高含硫气藏相态变化特征认识不足.因此,高含硫气藏开发过程中需要进一步解决这些问题,这对于指导高含硫气田的开发具有重要而长远的意义.【总页数】5页(P71-74,77)【作者】胡书勇;张烈辉【作者单位】"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室·西南石油大学;"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室·西南石油大学【正文语种】中文【中图分类】TE37【相关文献】1.高含硫气藏中硫沉积机理及预测模型分析 [J], 陈洪玉;雷毅;杨超2.高含硫气藏元素硫形成机理及硫沉积预测研究 [J], 徐锋;金蓉蓉;李朋辉;崔彦;谢昕3.基于EDEM-Fluent耦合模拟高含硫气藏地层硫沉积 [J], 李周;罗卫华;吴昊;刘百川;赵慧言4.高含硫气藏硫溶解度及硫沉积预测新模型 [J], 郭肖;张砚;惠栋;王善善;贺代兰5.高含硫气藏液硫沉积对储层伤害的实验研究 [J], 王宁;张广东;孙大龙;曾大乾;顾少华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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由秘 熬 ２ ７ ０１ 期 ３ ３年第
同
含硫 气 藏 硫 沉 积 对 气 井产 能 影 响
蒋 鑫① 刘 启 国 ’ 苑珊 珊②
（ 西 南石油大学 ① ② 中石油川庆 ｝ Ｉ
摘
要
高含硫气藏在开 发过程 中，随着压力的下降 ，将 会发 生元素硫 的沉积 ．堵塞孔 道 ，导致孔隙度及渗透 车降低 ，影响 气井
１ 硫沉积对孔隙介质 的影响
高含硫气 藏在开发早期 ，由于地层压 力降 低较小 ，元素 硫析出沉 秘的量不多 ， 此地层孔隙度和渗透率下降并不太明显 。但到 了开发 的中后 期 ．疏沉积 达到一定 规模后就 将引 起孔隙度和 渗透 率迅速降
低 ，甚至堵 塞孔遭 ，使气井停产或报废 。因此硫沉积对孔隙 介质存在 较为严 重的物理影响 。其主要反映在对地 层孔隙度和渗透 率的影响。
２３ 模 型 辅 助 方 程 ．
没高含 硫天然气 中除元素硫以外 有ｎ 个组 分 ，则上述 方程中含有 ｎ １个 未知数 。若要 求解这 些未知数 ，则需 要ｎ １个 方程 。上 述已 ＋２ ＋２ 经有 了ｎ ８ 方程 ．因此还需 要４ ＋个 个辅 助方程 。这些辅 助方程 补充如
产能，本 文根据 元素硫溶 解度与压力 关 系．利 用气藏 稳定渗 流理 论 ，建 立了元 素硫 析 出、运移 、吸 附及地层伤 害的沉积 气固数 学模 型 并运用该模型计算元素硫沉积对 气井产能的影响：为 高含硫 气藏地层硫 沉积及气藏合理开发提供 了理论依据 关键 词 硫沉积 渗 流 产能 数学模型
２２ 基 本 缀 分 方 程 组 ．
Ｖｃ Ｖ ： ＋
ＶＶ Ｖ＝ ＋ ＋ 嗟 （ 妄ｃ ） ＋ ）（Ｊ 妒 ＋
Ｖ ｒ
璺 ｄ型 ＋
ｔ
（ ９ ）
… ．
ｃ —
‘
其中第一个 方程为气相连 续性方程 ，第二个方程为元素硫连续性 方程 ，第三个方程为非硫组分连续性方程。
１ 硫 沉 积 对 地 层孔 隙度 的影 响 ． １
方程组（） 中的第一个方 程反映 了堵 塞对 渗透率的 ” ｊ式 滚雪球 ” 效应 的影响 ；而第二个 方程 反映了沉积对非堵塞通道渗透 率的幂律效 应 影 响 。 该 渗 透 率 伤 害 模 型 的 实 际 应 用 已 分 别 由 Ｇ ａｓｉ ｄｎｋ 、 Ｓ ｕｈ ￣ １９ 年 ） ｈ ｔ ｏ ｓ ｋ１９ 年） ｈ ｃａ （ ８ 和Ｂ ａ、Ｋ ｖ ｅ （ ９ 用实验数据进 行了验 证： ９ ｃ ９ 应用 截维级 数逼近 的方 法，（试 可 简化 知 ：地层孔隙度的影响因素主要包括岩石 矿物成 分、 岩石骨架 中颗粒的排列方式 及分选性和地层埋藏深度等 高含硫 气藏 中的硫沉积相当于在不流动的岩石骨架上增Ｊ 了一新的矿物成分 Ｊ ｕ
Ｉ ＝ （ ） Ｋ １ ＋
Ｃ ｖｎ ｃｅｈｅ １９ 年） ｉａ和Ｓ ｈ ｃｔ （ ２ 根据堵塞非堵塞连通模型提 出描述岩心 ｒ９ 平均渗透率关系式 ：
造 成在岩心两端的压力差不同 ，使得硫的析 出量不 同。也说明当温度 定的情况下 ，影响硫沉积的因素主要是压 力，实验川渗透率伤害系 数（Ｄ ） 硫沉积对岩石渗透 率的影响 。回归得到描述这 一变化的 Ｐ Ｆ 定义
一
（ ） ２ 含硫天然 气初始饱和溶解 有元素硫 ，这 里的 “ 溶解 ”包括 了物理溶解和化学溶解两类 ； ｒ） 元素硫在 天然气 中的溶解主要受压力和温度影响 ； ３ （） ４ 气流流动符合达西定律 ；
：
．
硫。增 Ｊ的单质硫将会 占据一定的孔隙空问 ，而引起地层孔隙度的降 Ｊ ｕ
低。
＋
．
（） ７
将（） 代入（） 有 ： ６ 式 ７ 式
Ｋ ＝ ＫＰ — ＋ ｘ （＋ ￡ ｏ １ 扫 ） ｅ （） ８
没地层孔隙中沉积的硫的质量为ｍ 则沉积 硫的体积 为：
程；
整理上式 可得 ：
△ ０ ％ ： Ｖ ｘ１０ （） ３
（） ３式为岩石孔隙度因硫沉 积的变化 量： １ 硫 沉积对地层渗透率的影响 ． ！ 岩石渗透 率是根据达西定律来定义的 。其物理 意义 为：当岩心全 部孔隙 充满单相 流体 ．并在岩心孔隙 中流动 ，岩石成分不 与流体发生 化学和物理 化学作用 的条件下 ，流体 通过一 定截面 的岩石孔 隙的能 力。岩石渗透率值代表了多孔介质 ｑ 隙通道面积的大小和孔隙弯曲 ｑＬ 程度，凼此可以 ＇岩石渗透 率的值仅取决于岩石的孔隙结构参数 。从 兑 前面一节分析中可知 ：当硫沉积发生时 ．地层孔隙度将发生变化 。即 岩 石的孔隙结构发生变化 ．因此岩石的渗透性也将因孔隙结构的变化 而变化 在碳酸盐岩高含硫油气藏 中 ，用于描述因硫沉积而引起岩石 渗透率变化的方法主要有 以下几种 ： （） １ 实验经验式法 ＳｅｉＡ２ ）年） ｈｄ （Ｘ ｄ （２ 通过实验研究 了在 高含硫 碳酸盐岩油藏 中硫沉积对地层渗透 率的影响 。在 实验 中 ，硫沉积 的变 化是通过 不同的岩心流体驱动速度和初始含硫浓度来实现 。并指 出： 流体流动速度是对硫沉积影响的主要 因素 。这是 因为不 同的流动速度
（） １
ｐ
２ 高含硫气藏硫微粒运移沉积气 固数学模型
２１ 基 本 假 设 条件 ．
假 设沉积 的琉 在压 力下不发生 体积变 形 ，则 此时地 层的孔 隙度
为：
：
Ｖ
×ｌ０ ｏ％
（） ２
高含硫气藏是一类特殊的 、具有高危毒性的气藏。其渗流特征和 相态变化特 征具有较 大的复杂性 ．彳 多领域（ Ｉ 皂 如硫 微粒的运移 、沉积 等） 实验 中也很 难研究 ，因此在其模 型研 究的时候 ，为了简化研究 在 的复杂性 ． 对研 究对 象作一 定的假 没。 ｆ ）假 设地 层温 度恒 定 ，即高 含 硫气藏 的开 发是 一个恒 温过 １