高含硫气藏元素硫形成机理及硫沉积预测研究.pdfVIP

第9卷 第4期 新疆石 油天然气 Vo1．9No．4 2013年 12月 XinjiangOil＆Gas Dee．2013 文章编号：l673_2677(2013)04__0O32—05 含硫气藏元素硫形成机理 及硫沉积预测研究 徐 锋 ，金蓉蓉 ，李朋辉 ，崔 彦 ，谢 昕4 (1．中国石油勘探开发研究院，北京 100083； 2．中国石油新疆油田公司采油二厂地质研究所，新疆 克拉玛依 834000； 3．中国石油长庆油田公司第二采气厂作业六区，陕西 榆林 719000； 4．中国石油辽河油田公司欢喜岭采油厂工艺研究所，辽宁 盘锦 124000) 摘 要：高含硫气藏的开发过程中，随着气藏压力的不断下降，硫在地层天然气中的溶解度不断 降低，在适当的条件下，单质硫就会从天然气中析出并沉积下来，从而堵塞地层孔隙，降低地层渗 透率。因此，确定硫沉积的析出条件可以为高含硫气藏的开发方案设计提供重要依据 ，对指导高 含硫气藏合理高效开发具有重要的指导意义。研究单质硫化学沉积和物理沉积机理，并提出硫 沉积的判断条件，最后建立了达西和非达西渗流条件的硫沉积模型，并进行求解和分析。计算结 果表明，对于距离气井一定位置处，随着生产时间的增加含硫饱和度也增加，硫沉积越严重；初始 地层渗透率越低，硫沉积对地层造成的伤害越严重，硫沉积范围越大；渗流速度越大，对地层的伤 害越严重。 关键词：高含硫气藏；元素硫 ；硫沉积；预测模型 中图分类号：TE311 文献标识码 ：A 高含硫气藏中含有大量的硫化氢气体，它具有 的条件和机理、沉积出的硫如何影响地层物性参数 剧毒性和强腐蚀性，因此高含硫气藏属于高危气 和气井的产能等问题 以及解决这些问题的方法，能 藏。在开发上，它又属于一类特殊气藏，开发过程 对指导高含硫气藏的开发产生重要而长远的意义。 中酸气中的硫 ，既可 以以元素硫 的形式存在 ，也可 现在国内外学者对元素硫在硫化氢及含硫天然气 以以多硫化合物(H：S川)的形式存在，当含硫天然 中的溶解和析出方面及产生硫堵时的危害性方面 气 中硫含量超过其在一定温度压力条件下的溶解 进行了很多研究，但仍然存在着很多需要改进或不 度时，流体携带的固体小颗粒硫粒低于硫析出量 完善之处 ，还需要做进一步深入的研究。 时，就会析出的硫晶体，这些硫晶体在短时间内即 可堵塞通道 ，污染地层孔隙喉道 ，降低地层孔隙度 1 单质硫的沉积机理和影响因素 和渗透率，从而影响气藏的产能，有的甚至造成关 1．1 化学沉积 井停产…。因此深入的研究元素硫在高含硫天然 以前人们普遍认为硫溶于高含硫天然气 (含 气中的溶解性及其影响因素、硫在地层孔隙中沉积 H：s和CO：气体)中是简单地以物理溶解方式存在 收稿 日期：2013—07—23 修改 日期 ：2013—08—16 作者简介：徐锋 (1985一)，男，在读博士研究生，主要从事油气田开发及油气藏数值模拟研究。 32 第9卷第4期 徐锋等 ：高含硫气藏元素硫形成机理及硫沉积预测研究 于里面。但后来随着对多硫化氢 (Hs )、硫化氢 1．4 硫沉积条件判断 (H：S)和硫之间关系的更深入研究，发现硫在高含 元素硫从气相中的析出条件主要是判断在地 硫天然气中和 H：s存在着一个化学溶解平衡。事 层条件下，高含硫气体中初始含硫量与元素硫在混 实上，这个化学溶解平衡是控制硫 的溶解和沉积的 合气体中溶解度的大小比较。一般情况下，在地层 重要因素 J。在地层温度和压力条件下，元素硫与 温度、压力条件下，若初始含硫量大于或等于硫在 H：S结合生成多硫化氢 ：