高含硫气藏地层物性对硫沉积影响机理模拟研究
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积 的速度 较 慢 。 ２ ２ 渗 透 率 ．
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 ：
．
１ 高含硫气藏气固两相数学模型
１ １ 假设 条件 ．
Ｃ＝ｐ （ 。 ｉ一 ｅ
５１ ７） １
假 设溶 解在 高含 硫天然 气 中的元 素硫 在初 始条
件 下处于 平衡 状态 ， 即天 然气 初始 饱和 元素硫 ； 层 地
２ 地 层 物性对 硫沉 积影 响机理
２ １ 孔 隙 度 ．
虑 水相 ห้องสมุดไป่ตู้影 响 ， 单 相 流 动 ； 流 流 动 满 足 达 西 定 为 气 律。
１ ２ 数 学模 型 ．
，
在储 层 中渗流 能力 的重要 参 数之一 。 主 要考 虑 四 种不 同的 孔 隙度 值 ：． 、． 、 ０ ８ ３２
１ 和 １ 。在 这里 定义 单 位 积孔 隙空 间硫微 粒 Ｏ ５
沉积速 度来 描述 硫微 粒在 孔 隙空 间的沉 积速 度 。
ｏ： ｉ
１２ １ 气组 分流 动微 分方 程 ．．
（ Ｐ） Ｖ ＋
Ｐ
一
１２ ２ 硫 组分 微分 方程 ．．
Ｖ （ Ｃ，， Ｐ， ． Ｃ Ｋ ｐＶ ）， ｓ ｑ
－ －
一
ｖ
１ ２ ３ 辅 助方程 ．．
饱 和度关 系 ：
甲。 ０
） ｎ
从 图 １中可看 出 ， 拟 显 示 同 种性 质 的含 硫 微 模
粒酸 性气体 在 不 同的孔 隙度地 层渗 流 时其硫 沉积 速 度是 不 同的 。 现为 随着 孔 隙度 的增 加 ， 表 硫微 粒沉 积
Ｋ
：
［－ａ １ （
）］ “
收 稿 日期 ：Ｏ Ｏ ４ ６ ２ １ ～０ 一Ｏ 作 者 简介 ： 洋 （９ ５ ）现 在 辽 河 油 田 油 气 工程 技 术 处 工 作 。 杨 １８ 一 ，
温度 恒 定 ； 假设 地 层 温度 低 于元 素 硫 在 地层 压 力下
孔 隙度 是描 述储 层储 集流体 能 力的重 要参 数之 但 对 于 高含硫 气藏 ， 当有 硫 沉 积发 生 时 ， 隙度 孔 变化会影响储层渗透率 ， 从而也是影响高含硫气体
一
的 凝 固点 ， 析 出的 硫 为 固态 ； 藏为 干 气 藏 ， 则 气 不考
Ｓ ＋Ｓ 一 １ 。
矢然气密度：
ｐ一ｐ［ Ｔ，ｉ ＝１ … ，＋１ ］ Ｐ， Ｚ（ ， ｎ ） ｉ
天 然气 粘度 ：
＝
。
［ Ｔ， ｉ 一１ … ， ＋１ ］ Ｐ， Ｚ（ ｉ ， ｎ ）
图 １ 孔隙度对硫微粒沉积的影响
硫 沉积储 层 伤害模 型 ：
：１ ａ － （
× ｌ ｊ。 Ｏ ｍ 。
为压 力 ， ａＶｐ为单 元体 体 积 ， ； ｓ 气相 中硫 ＭＰ ； ｍ。Ｃ 为
组分 体 积 浓 度 ；ｓ 固 相 硫 密 度 ， ｇ ｍ。Ｓ ｐ为 ｋ ／ ， ｇ为 含 气
饱 和 度 ；ｇ 为 硫 组 分 在 气 相 中 的 摩 尔 百 分 数 ； ｇ Ｚ。 Ｚ 为 非硫 组 分 在 气相 中 的摩 尔百 分 数 ； 为初 始 孔 隙 。
２１ 年第１ 期 ００ ４
数 的 杨洋 高 含硫气藏地层物性对硫沉积影响机理模拟研究
５ ４ ３ ２ １ ０
１７ ２
的速 度 降低 ， 说 明在 低孔 的 高含 硫 气藏 中 ， 即 硫沉 积 现 象 较 为严 重 ； 在高 孔 隙度 的高 含硫 气 藏 中 ， 沉 而 硫
１６ ２
内 蒙 古石 油 化 工
２１ 年第 １ 期 ００ ４
高 含 硫气 藏地 层 物 性 对 硫 沉 积影 响 机 理 模 拟 研 究
杨 洋
（ 中石 油辽 河 油 田油 气 工 程 技 术 处 ）
摘
要： 高含 硫 气藏属 于 一类特殊 气藏 。开 发过 程 中 ， 常有硫 沉积 现象 。硫 沉积 将降低 地层 孔 隙度
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 ：
．
１ 高含硫气藏气固两相数学模型
１ １ 假设 条件 ．
Ｃ＝ｐ （ 。 ｉ一 ｅ
５１ ７） １
假 设溶 解在 高含 硫天然 气 中的元 素硫 在初 始条
件 下处于 平衡 状态 ， 即天 然气 初始 饱和 元素硫 ； 层 地
２ 地 层 物性对 硫沉 积影 响机理
２ １ 孔 隙 度 ．
虑 水相 ห้องสมุดไป่ตู้影 响 ， 单 相 流 动 ； 流 流 动 满 足 达 西 定 为 气 律。
１ ２ 数 学模 型 ．
，
在储 层 中渗流 能力 的重要 参 数之一 。 主 要考 虑 四 种不 同的 孔 隙度 值 ：． 、． 、 ０ ８ ３２
１ 和 １ 。在 这里 定义 单 位 积孔 隙空 间硫微 粒 Ｏ ５
沉积速 度来 描述 硫微 粒在 孔 隙空 间的沉 积速 度 。
ｏ： ｉ
１２ １ 气组 分流 动微 分方 程 ．．
（ Ｐ） Ｖ ＋
Ｐ
一
１２ ２ 硫 组分 微分 方程 ．．
Ｖ （ Ｃ，， Ｐ， ． Ｃ Ｋ ｐＶ ）， ｓ ｑ
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１ ２ ３ 辅 助方程 ．．
饱 和度关 系 ：
甲。 ０
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从 图 １中可看 出 ， 拟 显 示 同 种性 质 的含 硫 微 模
粒酸 性气体 在 不 同的孔 隙度地 层渗 流 时其硫 沉积 速 度是 不 同的 。 现为 随着 孔 隙度 的增 加 ， 表 硫微 粒沉 积
Ｋ
：
［－ａ １ （
）］ “
收 稿 日期 ：Ｏ Ｏ ４ ６ ２ １ ～０ 一Ｏ 作 者 简介 ： 洋 （９ ５ ）现 在 辽 河 油 田 油 气 工程 技 术 处 工 作 。 杨 １８ 一 ，
温度 恒 定 ； 假设 地 层 温度 低 于元 素 硫 在 地层 压 力下
孔 隙度 是描 述储 层储 集流体 能 力的重 要参 数之 但 对 于 高含硫 气藏 ， 当有 硫 沉 积发 生 时 ， 隙度 孔 变化会影响储层渗透率 ， 从而也是影响高含硫气体
一
的 凝 固点 ， 析 出的 硫 为 固态 ； 藏为 干 气 藏 ， 则 气 不考
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矢然气密度：
ｐ一ｐ［ Ｔ，ｉ ＝１ … ，＋１ ］ Ｐ， Ｚ（ ， ｎ ） ｉ
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＝
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图 １ 孔隙度对硫微粒沉积的影响
硫 沉积储 层 伤害模 型 ：
：１ ａ － （
× ｌ ｊ。 Ｏ ｍ 。
为压 力 ， ａＶｐ为单 元体 体 积 ， ； ｓ 气相 中硫 ＭＰ ； ｍ。Ｃ 为
组分 体 积 浓 度 ；ｓ 固 相 硫 密 度 ， ｇ ｍ。Ｓ ｐ为 ｋ ／ ， ｇ为 含 气
饱 和 度 ；ｇ 为 硫 组 分 在 气 相 中 的 摩 尔 百 分 数 ； ｇ Ｚ。 Ｚ 为 非硫 组 分 在 气相 中 的摩 尔百 分 数 ； 为初 始 孔 隙 。
２１ 年第１ 期 ００ ４
数 的 杨洋 高 含硫气藏地层物性对硫沉积影响机理模拟研究
５ ４ ３ ２ １ ０
１７ ２
的速 度 降低 ， 说 明在 低孔 的 高含 硫 气藏 中 ， 即 硫沉 积 现 象 较 为严 重 ； 在高 孔 隙度 的高 含硫 气 藏 中 ， 沉 而 硫
１６ ２
内 蒙 古石 油 化 工
２１ 年第 １ 期 ００ ４
高 含 硫气 藏地 层 物 性 对 硫 沉 积影 响 机 理 模 拟 研 究
杨 洋
（ 中石 油辽 河 油 田油 气 工 程 技 术 处 ）
摘
要： 高含 硫 气藏属 于 一类特殊 气藏 。开 发过 程 中 ， 常有硫 沉积 现象 。硫 沉积 将降低 地层 孔 隙度