气田开发的几个关键技术问题高含硫

含硫天然气藏的硫沉积严重
硫沉积的情况分析
当天然气中的H2S达到一定的数值，天然气的压力和温度 也达到一定限度时，元素硫会析出，带来硫堵问题。
析出的硫对其接触的金属表面有强烈的化学腐蚀作用， 并且附在金属表面的元素硫及其与金属化学作用产生的腐 蚀物会减少甚至堵塞天然气的流通截面，从而使天然气不 能连续的生产。
中国含硫气田硫化氢含量不地不同
我国天然气中硫化氢含量分布极为不均，硫化氢含量从 0.001～92％不等。目前正在开发的威远气田、卧龙河气田 嘉陵江组气藏和中坝气田雷口坡组气藏的Ｈ Ｓ最高含量分别
2
为52.988g/ｍ3、491.490g/ｍ3和204.607g/ｍ3。渤海湾盆地赵 兰庄气藏的硫化氢含量高达92%，即1415.880g/ｍ3。2003年 12月23日发生井喷的罗家寨气田高硫化氢天然气 硫化氢浓度 平均为149.320g/ｍ3。近年发现的渡口河气田和铁山气田均为 高含硫化氢气田(渡5井)。
气田开发的几个关键技术问题
----重点介绍高含硫气藏开发问题
中国地质大学能源学院 李治平 E—mail dzdxlzp@163.com 手 机 13366186931 办公室 010-82320690
二00五年二月
自我介绍
李治平，85年毕业于西南石油学院学院采 油工程专业，88年获得该校油气田开发工程 获得硕士学位，98年获得该校博士学位， 2000年获得中国石油勘探开发研究院博士后 证书，2002年底到地质大学能源学院工作
腐腐类型及破坏形式
腐蚀类型： 硫化应力开裂（SCC） 氢诱发裂纹（HIC） 电化学腐蚀以及硫堵等。
破坏形式： 上部油管内壁坑蚀严重外壁基本无腐蚀穿孔； 拉断下部油管内壁有坑蚀,下部有堵塞外壁均匀腐蚀,垢 物严重挤扁； 堵塞气液界面内壁有坑蚀及垢物外壁垢物局部脱落处坑 蚀严重穿孔,堵塞 。
卧29井油管外壁脓疮状腐蚀 卧29井油管内壁穿孔腐蚀
含硫气田储集条件复杂
主要储层---碳酸盐岩-硫酸盐岩地层组合中 储层物性 ---较差，基本上是以低孔隙为储气空间, 微细裂缝为渗流通道。 孔隙度--- 孔隙度在5%左右,孔喉和孔喉半径多 不匹配， 渗透率---有效渗透率低于5×10-3μm2。
气藏具多裂缝系统，缝洞较发育，天然气性质 差异较大。
本人的主要研究方向
油气藏开发方案设计及调整方案研究 油气工程方法与动态预测方法 高含水后期开发调整提高采收率方法 特殊油气井试井分析理论与软件开发 油气井产能预测与合理产量确定 低产低压井间隙抽油提高效率研究 气藏工程基础研究，包括低渗气藏、含硫气藏
的渗流、产能、现代试井、数值模拟等研究
天然气管道的铺设情况
1、涩—宁—兰 管道---953 km,660mm管道，年输 20亿，将柴达木东部的气体输入兰州 2、忠线---武汉 管道 ----695 km,711mm管道，年 输30亿方 3、轮南---靖边---上海—4167 KM，1118mm 管道， 年输160亿（最大220亿）（西气东输工程） 4、陕---京第二管线，900km，年输30亿
2、中国含硫气田的勘探开发现状
中国目前气田及含硫气田的基本情况
到目前，全国共探明气田 171个，其中，中石油 142个， 中国石化 23个、中海油 6个，全国气田的分布如下
地区 东Biblioteka Baidu地区 中部地区
东北、勃海湾、中下长江 四川、鄂尔多斯
总资源量 5。04 12。1
比例 （%）
16。 85
40。6
西部地区
根据分析知道，硫的沉积会使气井的产能降低。当元素 硫沉积在孔隙之内时，对气体相对渗透率的影响不大，而 当硫沉积在孔喉位置时，会大大降低气体相对渗透率，从 而降低气井产能。硫沉积主要发生在距离井筒2m的范围 内。且在纵向非均质性强的储集层中，渗透率高的薄层储 集层极易被硫堵。
硫沉积的识别方法
----压力恢复曲线分析方法
主要分析如下因素 硫化氢腐腐与地层含水的关系 ----含水腐蚀更严重 硫化氢腐腐与水中的禄根的关系----氯根含量高、腐蚀更严重 腐蚀速度与硫化氢浓度的关系-----浓度高、腐蚀更严重 硫化氢腐腐与c5+的关系 ----不管是否存在c5+都是十分严重的
硫化氢腐腐与地层含水的关系
水的存在将加速油管或者套管的腐蚀，根 据调查发现，凡是井筒中存在水时，腐蚀 的速度就快，水少、腐蚀的程度或者腐蚀 的速度就会减慢。如四川中坝须二气藏就 是很好的说明。
先后对以下气田进行过研究 四川的宋家场气田、沈公山气田、蘑溪气田、中坝气田、 威远气田 川东的大天池气田、高峰场气田、渡口河气田 中原的文23气田 大庆的汪家沌气田 长庆中区气田、上古气田、苏里格气田 塔里木的克拉儿气田 青海气田
曾经获得的荣誉
四川省青年学术技术带头人 四川省优秀博士 四川省优秀专家 四川省跨世纪优秀人才 教育部优秀高等学校教师 中国青年科技奖 中国科技发展基金孙越崎优秀青年科技奖 省部级一、二等奖共五项
磨64
第 61 根 油 管 严 重 腐 蚀 ， 674.4m 开 始 穿 孔 ， 第 161 ～ 166 未捞出落鱼，酸化未投产，后侧钻试油投
（2362.4m）油管内堵死，落鱼125.93m。
产，2.2×104m3。
磨84
起出油管2582.25m，上部穿在2361m，2578.92～2582.25m， 未打捞，酸化投产，产量0.3×104m3，已 严重腐蚀，穿孔15处，井下落鱼97.44m，含封隔器及射孔枪。侧钻试油。日产天然气2.8×104m3。
卧29井油管内壁腐蚀 雷11井油管内壁穿孔腐蚀
井号
腐蚀描述
修井后现状
磨70
2634.7m腐蚀断落249.5m，H2080m穿孔，2080m以下油管堵 修井无效，酸化投产初期产量2.4×104m3，
死，捞出209.4m。
目前产量2.1×104m3/d。
磨63
2660m腐蚀断落160.53m，断口以上40多根油管结垢严重，以 试油队修井无效，钻井队修井投产，目前
生产过程中硫化氢的含量呈增加的趋势
根据威远气田的统计分析表明，随着气田的 开发，气田中气体含h2s的含量不断增加，如 图所示
磨99 悬挂头公扣断，全井管柱落井，捞出2534m，井下还有160m。打 3.5×捞1无04m效3。， 已 侧 钻 试 油 。 获 日 产
磨54
起出油管在2236m处，油管断落，有486.3m油管、井下工具 落井。管柱穿孔最高深2146m。
侧钻后试油，获日产气3×104m3。
影响硫化氢腐蚀的因素分析
硫化氢浓度(mg/l) 2-150 150-400 400-1600 >1600
腐蚀速度(mm/a) .02--.2 .2-.5 .5-.8 >.8
钢的腐蚀速度与硫化氢含量的关系曲线
硫化氢腐腐与c5+的关系
气田名称 泸州宋家场 川东渡口河 川东雷坡口 川中磨溪气藏 川西中坝须二藏 塔河油田 华北赵南庄气田
硫化氢腐腐与水中的禄根的关系
气田名称
Cl含量
腐蚀速度
川中磨溪气田雷一1 220～290mｇ/ｌ 气藏
川西北中坝气田雷 3000～6000ｍｇ/
三气藏
ｌ
大天池气田
221～57014ｍｇ/ Ｌ
.1-.2mm/a 2.5ｍｍ/ａ 0.15～0.40ｍｍ/ａ
由该表可以看出、cl含量高、腐蚀速度快
腐蚀速度与硫化氢浓度的关系
对川东罗家寨、中坝气田等压力恢复资 料的分析表明，在气井生产过程中硫会在井 筒附近沉积下来，形成堵塞，在压力恢复曲 线上表现为污染的压力恢复曲线特征，如罗 家宅气藏，所有井的污染系数都是正的，
罗家寨、渡口河气藏试井分析结果
delta P (MPa)
100.00 10.00 1.00 0.10 0.01 0.01
c5+的含量(%) 0 0 0 0 少量凝析油 .77—1.73 少量凝析油
腐蚀情况 严重 严重 严重 严重 严重 严重 严重
由上表可以看出，不管是否存在c5+以上的组分，只要 存在硫化氢就有严重的腐蚀。
水合物极易形成
在高硫化氢浓度、高压条件下，天然气水合物的形 成温度可能会比水的凝固点高出很多，在常温下都 极易形成水合物，会降低井口压力，影响气井产量， 妨碍井下工具的起下，严重的会堵塞油管，造成生 产油管及输送管线的堵塞，增加修井费用，给气藏 的开发造成相当大的困难，从而影响气田的正常生 产。
花3井，85年5月 测试，得到的污 染系数是15.7
0.01
0.01
0.10
1.00
10.00
100.00
1000.00 10000.00
delta T (hours)
根据试井资料分析得出的认识：
（1）高含硫化氢大部分井都是复合气藏模式，井底附 近渗透率小、远离井周渗透率变好，这个范围大约2-28 米，表明井底周围存在堵塞； （2）渡口河、罗家寨的高含硫井的表皮系数都是正的， 也表明堵塞是严重的；其他地区的井也有同样的情况。 （3）含硫量低的井则堵塞不严重，如长庆气田的低含 硫化氢井，其表皮系数大部分都是负的，表明没有堵塞。
中国含硫气田分布
中国含硫气田分散全国各个油气区,如四川盆地、陕中大气 田、柴达木盆地的台南、鄂尔多斯盆地靖边气田、涩北一、二、 四气藏、吐哈的丘东及塔里木牙哈等气田及一些由复杂断块及岩 性控制的小气田和油田的气顶气。
20世纪80年代初期,我国探明的含硫化氢天然气占全国气层 气储量的1/4。而目前我国含硫气田(含硫2%～4%)气产量占全国 气产量的60%。四川盆地含硫天然气产量占总产量的80%。四川盆 地的2/3气田含硫化氢，其“十五”期间探明的天然气中有990亿 m3为高含硫化氢。
准渴尔、塔里木、柴达木、 10。77 河西走廊
36。5
近海地区
8。2
21。5
国内天然气勘探的形势
大气田的发现情况 1、1998年1月，塔里木发现克拉2气田，探明含气面积47.1kM2,储量达 到2506亿方 2、1996年新疆发现呼土壁气田，探明储量达到 126亿 3、川西白马庙地区发现 600亿的天然气储量 4、97年9月，新疆和田地区发现了和田河气田 616亿储量 5、2000年以来，新发现了苏里格气田6000亿 6、四川发现了鲕滩气田，660亿 7、天津大港油田发现了千米桥气田，305亿 8、四川普光气田1138亿 9、大庆深层气田1000亿
主要讲授内容
含硫气藏的定义及分类 含硫气藏的勘探开发情况 含硫气田的开发特征 含硫气田开发的几个关键技术问题
1、 含硫气藏的定义及分类
按照硫化氢含量进行分类： H2S体积含量在0.0014%～0.5%的气井称微含硫气井； 在0.5%～2.0%的气井称低含硫气井； 在2.0%～5.0%的称中含硫气井； 在5.0%～20.0%的称高含硫气井； 大于20%的称特高含硫气井。 如四川的卧龙河气田，H2S含量5.0%～7.28%；中坝气田，H2S含量 6.75%～13.3%；渡口河气田飞仙关组气藏，H2S含量12.83%～ 17.06%；华北油田赵兰庄含硫气藏，天然气中的H2S含量高达92%， 属世界高含硫气藏之一。这些高含硫及特高含硫气藏的发现对开 发和开采都提出了更高的技术要求。
上第三根油管穿孔，穿孔以下被硫化铁结晶体堵死。
3.7×104m3/d。
磨75-1
2445.03m腐蚀落井173.4m，为酸化工具及油管，起出油管， 底部穿孔，以下被硫化铁堵死。
酸化生产，产量2.57×104m3/d。
磨58 1979.9m处腐蚀断落796.59m。
捞 出 87.57m ， 余 674.02m ， 酸 化 投 产 ， 2.34×104m3。
3、含硫气田的开发特征
主要的开发特征有： 含硫气藏的腐蚀严重 水合物极易形成 含硫的天然气藏的硫沉积严重 严重影响产量、造成产量下降快 随着生产时间增加、气井硫化氢含量增加
含硫气田硫化氢腐蚀严重
含硫的天然气还会给钻井、采气带来一系 列复杂的问题，如气田或油田中存在硫化氢 会造成钻具断落，油管、气管等管线的腐蚀 等。硫化氢的存在还会造成人员的危害。 （2003年12月23日四川开相的井喷）。
实 测数 据 实测 数 据导 数 理 论曲 线
中19井97年 19月测试，分 析得到的污染 系数是26
0.10
1.00
10.00
100.00
1000.00
delta T (hours)
delta P (MPa)
100.00 10.00 1.00 0.10
实测 数 据 实测 数据 导 数 理论 曲 线