大型高含硫气田安全开采及硫磺回收技术标准版本

文件编号：RHD-QB-K5694 （解决方案范本系列）

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大型高含硫气田安全开采及硫磺回收技术标准

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大型高含硫气田安全开采及硫磺回

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摘要：我国高含硫天然气资源丰富，开采潜力大，但其资源利用面临腐蚀性强、成本高、毒性大、事故后果严重等难题。为此，总结了中国石油天然气集团公司近年来在深层高温、高压、大产量高含硫天然气开采中产能测试、完井及改造、集输与腐蚀控制、脱硫与硫磺回收、安全环境风险防控等方面开展技术攻关所取得的创新成果：①高含硫气井产能测试技术非稳态测试用时减少50%，平均误差为7.5%，试井测试深度达7 000 m，硫化氢测试含量达230 g ／m³；②高含硫气井完井裸眼封隔器分段工具的分

段级数达12级，不动管柱水力喷射分段工具的分段级数达9级；③高含硫气田气液密闭混输工艺和腐蚀控制技术体系长效膜缓蚀剂的膜持续时间为45 d；④高含硫天然气净化技术体系的改良低温克劳斯硫磺回收工艺的硫磺回收率达99.45%，高含硫天然气脱硫技术及工艺计算模型的有机硫脱除率达85%，催化剂硫化氢的转化率为96%，总硫转化率为98%。最后还提出了加快建设高含硫气田开采国家级研发平台以推动本领域技术进步的建议。

关键词：川渝地区高含硫气田开采产能测试完井及改造腐蚀控制脱硫硫磺回收风险防控

1 高含硫气田概况

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20xx年，中国累计探明高含硫

天然气储量约1×l0的12次方(原多次方位置应该标在右上位置，但word格式不支持) m³，其中90%都集中在四川盆地。从20世纪50年代至20xx年，中国石油天然气集团公司已在四川盆地开发动用高含硫天然气1 402.5×l0的8次方(原多次方位置应该标在右上位置，但word格式不支持) m³，20xx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)[1]

。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。

2 高含硫气田开采的难点

中国高含硫气田普遍具有气藏埋藏深、地质条件复杂、压力高、含水、多位于人口稠密地的特点，资源开采面临腐蚀性强、成本高、毒性大、事故后果严重等难点。

2.1地质特征复杂

中国高含硫气藏多为深层、高温、高压气藏，气藏非均质性强，常伴有地层水。目前已经发现的高含硫气藏最大埋深为7 000 m，最大原始地层压力超过80MPa，气藏最高温度175℃，硫化氢最高含量超过200 g／m³。高含硫气藏储层类型复杂，常常包含裂缝-孔洞、裂缝-孔隙、孔隙型以及边、底水活跃型储层。

2.2 开采评价要求高

与大型高含硫气藏开采配套建设的天然气净化厂、集输管网投资大，建设工程量大，难于沿用常规气藏逐步完善产能建设的开发模式。一次性规模化建设投产的开采方案对气藏早期描述、产能快速评价等开采早期评价技术提出了更高要求。

2.3 开采工程技术难度大

高含硫气藏含有硫化氢、二氧化碳和有机硫，其开采工程技术更为复杂。高含硫气藏的安全清洁高效开发对完井技术、井筒工艺及工具材质、压裂酸化液体系和增产改造工艺技术都提出了更高要求，同时，集输过程必须解决腐蚀监测与控制的难题，净化工艺必须满足大规模天然气处理和严格的污染物排放标准要求，安全环保方面必须实现气田水、硫化氢的零排放。

2.4 环境与安全风险高

高含硫气藏多位于多山、多静风、人居稠密地区。高含硫天然气腐蚀性强，所含硫化物毒性大，钻完井、地面集输、天然气净化等生产环节一旦出现问题将造成严重的环境与安全事故。

3 高含硫气田开采技术及取得的创新成果

掌握大型高含硫气田开采技术是一个国家或国际综合性能源公司油气资源开采实力和工程技术水平的集中体现。国外少数国家虽然掌握了高含硫气田开采技术，但技术不转让且服务费用高。

中国石油西南油气田公司在攻克中低含硫气田开采技术难关的基础上，从20xx年开始组织了多轮高含硫气田勘探开发的专项课题攻关，在高含硫气田开采产能测试、完井及改造、集输与腐蚀控制、脱硫与硫磺回收、安全环境风险防控等方面取得了重大进

展，特别是20xx年7月龙岗二、三叠系礁滩气藏顺利投产，在国内率先实现大型超深高含硫气田的安全开采，标志着中国已经拥有具有自主知识产权的大型高含硫气田安全开采及硫磺回收技术。

3.1 自主研发了深层高含硫气井产能评价测试及分析技术

3.1.1 自主研发了高含硫气井产能快速评价技术

3.1.1.1 自主研发了高含硫气井产能评价测试设计方法

通过改进实验设备和流程，采用电镜扫描仪与能谱分析仪首次掌握了元素硫膜状沉积形态及其对气相渗流的影响，由此建立了高含硫气井试井设计计算方法，提供了定量预判测试分析方法有效性和可行性的技术手段，填补了国内高含硫气井井下测试技术盲区，带动了相关技术的快速发展。

3.1.1.2 首次建立了高含硫气井产能评价非稳定测试分析方法

基于高含硫气井渗流模型和二项式产能方程研究，建立了渗流率和地层压力约束的改进单点测试产能评价方法，与传统的“一点法”比较，评价方法的最大误差从280.5%降到了21.6%，平均误差从23.1%降到了7.5%。应用自主研发的高含硫气井试井设计技术，解决了根据非稳定测试数据推算稳定流动数据、进而计算稳定产能的难题，奠定了高含硫气井产能快速评价技术的理论基础。

3.1.2 自主研发了深层高含硫气田测试工艺技术

3.1.2.1自主研发了高抗硫射孔-酸化-测试联作技术

自主研制了全通径井下测试工具，将影响大产量气井产能评价准确性的节流表皮系数从大于10降到