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PAGE  PAGE 19 高含硫气田开采工艺技术 孙万里 （西南油气田分公司采气工程研究院） 摘 要：本文在对近年西南油气田分公司川东北地区罗家寨、渡口河等高含硫气田的钻井、完井工艺技术总结的基础上，针对高含硫气藏的特点，立足于加速开采，解决安全、防腐等问题的开发思路，对高含硫气田的钻井、完井方式、完井管柱、井下防腐工艺、完井投产工艺、增产工艺、测试工艺提出了相应的工艺措施及安全配套技术。 主题词：高含硫 开采 钻井 完井 增产 测试 一、高含硫气田开采的难点及总体开发技术思路 1．高含硫气田概况 迄今为止，我国已在华北、川渝地区分别发现了赵兰庄、中坝、卧龙河、磨溪、威远、渡口河、铁山坡、滚子坪、罗家寨、普光等高含硫气田。 国内含硫量最高的当属我国华北的赵兰庄油田伴生气，其含硫量一般在40%—60%，最高达92%，至今未投入开发。其次是川渝部分气田，如川东卧龙河卧63井气体中H2S含量高达30%，中坝气田H2S含量4.90%-7.75%,CO2含量4.18%-5.82%。 近几年在川东北又发现了H2S含量达10%-17%，CO2含量5%-10%的渡口河、铁山坡、罗家寨、滚子坪等高含硫气田。这些高含硫气田作为西气东输的气源之一，由于H2S含量和CO2含量都较高且具有十分强的腐蚀性，因此在高含硫气田开发中必须有安全配套技术，才能确保气田长期、安全的正常开发。 2．高含硫气田开采的难点 1）硫化氢的剧毒性 硫化氢对于人畜是一种剧毒性气体，因硫化氢比空气重，所以能在低洼地区聚集。硫化氢无色、带有臭鸡蛋味，在低浓度下，通过硫化氢的气味特性能检测到它的存在。但不能依靠气味来警示危险浓度，因为处于高浓度（超过150mg/m3）的硫化氢环境中，人会由于嗅觉神经受到麻痹而快速失去嗅觉。长时间处于低硫化氢浓度的大气中也会使嗅觉灵敏度减弱。 过多暴露于硫化氢中能毒害呼吸系统的细胞，导致死亡。即使在低浓度（15～75 mg/m3）时，硫化氢也会刺激眼睛和呼吸道。间隔时间短的多次短时低浓度暴露也会刺激眼、鼻、喉，低浓度重复暴露引起的症状常在离开硫化氢环境后的一段时间内消失。即使开始没有出现症状，频繁暴露最终也会引起刺激。 硫化氢的强腐蚀性 来自地层的天然气中除含H2S外，通常还含有水、CO2、盐类、残酸等腐蚀性介质，气藏设施因H2S引起的腐蚀破坏主要表现为如下类型： 电化学均匀腐蚀和局部腐蚀 主要表现为局部壁厚减薄、坑蚀或点蚀穿孔，它是H2S腐蚀过程阳极铁溶解的结果。 氢诱发裂纹（简称HIC）和氢鼓泡（HB） HIC和HB是由H2S腐蚀阴极反应析出的氢原子，在H2S的催化下进入钢材内部，使材料韧性变差，甚至在没有外加应力的情况下，生成平行于板面，岩轧制方向有鼓泡倾向的裂纹，在钢铁表面则为氢鼓泡。 硫化物应力开裂（SSC） SSC是一种由H2S腐蚀阴极反应析出的氢原子，在H2S的催化下进入钢铁中后，在拉伸应力作用下，生成垂直于拉伸应力方向的氢脆开裂。 对硫化氢环境断裂而言，具有决定意义的材料的硫化物应力开裂敏感性，外界除设备受力外，还可能是不正确的热处理、冷加工和焊接残余应力等因素造成，并在此两种因素的共同作用下，导致脆性破坏，此类破坏发生的时间不仅较短，而且发生前无任何预兆，属于突发事故，难以预测和防范。 3）元素硫的沉积 国外针对酸性气体系统中元素硫对油井管和输送管的腐蚀影响的专门研究也不多，国内在“八五”期间就这一问题开展了一些室内研究工作。研究表明，沉积在金属表面的元素硫对金属具有很强的腐蚀性，其腐蚀属于接触性腐蚀。元素硫对钢的腐蚀机理也有多种说法，一种较为认可的观点是，硫的腐蚀是一种由于硫的岐化反应导致的酸腐蚀。硫作为一个固态相与钢接触，在钢铁表面生成少量的FeS，由于FeS是一种电子良导体，形成自催化的阴极去极化过程，从而增加了铁原子的溶解和更多的FeS生成，使电化学反应过程加速。 在天东5-1在线腐蚀试验装置所作的腐蚀监测现场评价试验中，发现了硫沉积现象。在立式试验罐和卧式试验罐中及腐蚀监测管段中均有大量的沉积物，图1、2。 图1 卧式罐内的沉积物 图2 探针电极表面的沉积物 通过对现场取出的试验材料表面的观察，试验材料表面在有元素硫附着的部位，均可以发现元素硫使局部腐蚀加剧的痕迹。 现场试验中，由于试片表面附着有元素硫沉积物，在一定程度上增大了材料的腐蚀。在相同温度及H2S、CO2分压的试验条件下，实验室静态试验得到的L245NB的腐蚀速率为0.0148mm/a，X52的腐蚀速率为0.0157mm/a；而在现场试验装置流动态试验得到的L245NB的腐蚀速率为0.0641mm/a，X52的腐蚀速率为0.0776mm/a。现场试验条件下L245N