高含硫气藏硫溶解度及硫沉积预测新模型

为了更加准确地预测近井地带硫沉积的影响,在改进元素硫溶解度预测模型的基础上,提出了一个基于非达西流推导,考虑气体参数及dc/dp随压力的变化,并考虑应力敏感影响的硫的饱和度预测模型。结合实例分析了非达西流、应力敏感等参数对硫的饱和度的影响,得到以下结论:改进的硫沉积预测模型考虑了非达西流,并考虑了和压力相关的参数的变化,使计算的结果更科学准确;较强的应力敏感会导致硫沉积的速度加快,气井的极限生产时间也会相应缩短;硫沉积引起的含硫饱和度的变化和地层初始渗透率有着密切的关系,地层初始渗透率越小,硫堵的可能性就越大,废井的时间也越早。     

高含硫气藏中的硫微粒运移和沉积

在研究高含硫气藏元素硫溶解、析出,硫与高含硫气体混合物相态变化特征,硫微粒的运移、沉积规律和硫沉积储层伤害等基础上,引入空气动力学理论,建立了描述硫微粒气固运移、沉积数学模型,结合实验建立了硫沉积储层伤害模型,并利用所建立的模型模拟某高含硫气藏硫沉积对气藏生产的影响.模拟结果说明:整个气藏在生产过程中都会出现硫沉积;硫沉积对气井生产的影响主要反映在生产后期;后期硫沉积严重的区域主要是在井筒周围;高速气流能够将析出的硫微粒携带出地层,因此,合理控制气井产气量可以减少硫微粒在地层中的沉积,降低对地层的伤害,提高高含硫气藏采出程度.     

元坝气田超深层高含硫气井硫沉积预测

准确预测高含硫气井井筒硫沉积规律与沉积位置,避免管道堵塞、腐蚀穿孔等影响气井正常生产具有重要的意义。为进一步研究硫沉积机理,结合元坝气田元素硫的溶解度含量实验,建立硫溶解度预测模型;基于瞬时热传导、能量守恒定律以及多相流理论,分别建立超深高含硫气井温度场和压力场数学模型;进行多场耦合求解,获得超深高含硫气井井筒元素硫沉积预测模型,并对元坝气田气井进行实例分析。研究结果表明:元素硫溶解度随温度、压力的增加而增大;建立的井筒温度压力模型计算的压力误差小于1%,温度误差小于5%,精度较高;元素硫溶解度在井筒内呈非线性递减,井底最大,井口最小。研究成果可用于预测井筒硫溶解度分布以及硫析出井段,以及同类型气井井筒多相流压力计算,为含硫气井安全稳定生产奠定了基础。     

基于溶解度实验的硫沉积模型及应用研究

四川东北部相继发现了普光、罗家寨等一大批高含硫气藏。高含硫气藏在气体开采过程中,随着地层压力不断下降,元素硫达到临界饱和态后将从气相中析出,并在储层孔隙及喉道中沉积,从而导致地层孔隙度和渗透率降低,严重时造成气井停产。根据硫在天然气中的溶解机理以及物质平衡原理建立了高含硫气藏硫沉积预测模型,以罗家寨气田罗7井为例,预测了不同压力范围下的含硫饱和度以及硫沉积对气井产量的影响。研究结果表明,当地层压力下降到40MPa时,气井产量下降了82.5％,地层压力下降到37MPa时,气井将停产。     

高含硫气藏水平井硫的饱和度预测模型研究

为了对高含硫气藏水平井硫沉积进行准确地预测研究,在气藏硫沉积机理研究的基础上,考虑水平井不同的渗流阶段以及与压力相关的气体参数的变化,建立了相应的硫的饱和度预测模型。利用某高含硫气田一口水平井的数据进行实例分析,得到了如下结论:1对于水平井硫沉积可以只考虑靠近井地带的径向流阶段,当发生硫沉积导致气井产量下降时,一定要合理控制气井产量,若发生硫沉积堵塞,加注硫溶剂可以有效地解除近井地带的污染;2与直井相比,水平井硫沉积的影响因素还包括水平段长度以及储层的非均质性。在相同的产气量下,水平井水平段越长,硫沉积的速度就会越慢;储层非均质性越强,硫沉积越不容易发生。     

硫沉积气藏产量递减模型研究

以往对高含硫气藏开发技术研究所需录取的资料在实际操作过程中难以得到.因此,针对井筒附近发生硫沉积的高含硫气藏,建立了硫沉积复合气藏产量递减数学模型,运用Stefest数值反演绘制了Blasingame产量递减曲线,并分析了硫沉积对气井产量递减规律的影响.结果表明:产量递减中期,硫沉积区含硫饱和度越高,无因次递减产量积分...     

高含硫气藏硫沉积机理研究

硫沉积是高含硫气藏开发过程中普遍存在而又必须解决的关键难题之一。高含硫气藏硫沉积机理研究是研究高含硫气藏硫沉积预测技术、准确掌握地层硫沉积动态以及指导高含硫气藏高效开发的基础。在分析高含硫气藏气体开采过程中硫化氢含量变化规律基础上,引入无机化学中化学反应平衡理论,建立了由多硫化氢分解析出元素硫的地层含硫饱和度计算方法,以W气田为例,预测了地层压力下降到不同程度时距离井筒不同距离处由多硫化氢分解析出元素硫的量,并与利用解析模型计算的总析出量进行了对比。结果表明,高含硫气藏开发过程中,在硫化氢含量变化不大的情况下,由多硫化氢（H₂Sx＋1）分解析出的硫的量占总析出量的比例很小,即物理沉积是硫沉积的主要方式,从而进一步完善了元素硫的沉积理论,为认识和解决高含硫气藏开发过程中在地层发生元素硫沉积、合理高效地开发高含硫气藏奠定了坚实的理论基础。     

高含硫气井井筒硫沉积位置预测模型研究

高含硫气井在气体开采过程中,随着井筒温度压力的降低,硫微粒在气相中的溶解度逐渐减小,在达到临界饱和态后将从气相中析出,当井筒中硫析出位置处的气流速度小于微粒临界悬浮流速时,析出的硫微粒在井筒中沉积,堵塞气体的流动通道,从而导致气井产量降低,影响气井的产能和经济效益,严重时造成气井停产。将井筒压力温度分布预测模型与硫溶解度模型耦合,结合井筒中微粒临界悬浮流速模型建立了高含硫气井井筒硫沉积预测综合模型,并对L井进行了实例分析。研究结果表明:高含硫气井产量降低至临界产量后,随着气井产量的降低,井筒中气流速度逐渐减小,硫沉积区域沿井筒向下逐渐增加。     

高含硫气藏硫沉积预测热力学模型

在高含硫气藏开发过程中,伴有元素硫的析出、沉积、气相组成变化和沉积硫堆积在孔隙喉道污染地层等特殊现象.其中硫微粒的沉积将降低地层孔隙度和渗透率,影响气藏的产能,严重的硫沉积甚至会导致气井报废.为了能够提高含硫气藏开发的预见性,建立安全开发模式,运用化学热力学理论建立了气液固三相相平衡硫沉积预测热力学模型预测硫的沉积,在此模型基础上对比计算、分析了硫化氢含量对硫沉积的影响.得出以下结论:在压力和温度一定的条件下硫的沉积量与硫化氢的含量成反比,在组成和温度一定的条件下压力越低硫的析出量越大.     

硫在天然气中的溶解度实验研究

通过对天然气中硫溶解度的室内实验模拟,发现温度、压力和气体组成是影响硫在天然气中的溶解度主要因素。随着温度和压力的升高,硫的溶解度增大;同时气体中硫化氢以及重质组分的含量也是影响其溶解度大小的组分因素中最重要的两个因素,前者的作用说明了硫在天然气中的化学溶解的存在,而后者仿佛就是硫的天然物理溶剂,重质组分含量越高硫的溶解度越大,且随着组分中碳原子数的增加而增大。因此,硫在天然气中的溶解机理既包括化学溶解也包括物理溶解,是二者的有机结合。这对认识和防止高含硫气藏在开发过程中在地层发生硫沉积,合理高效地开发该类气藏提供了参考。     

低渗透髙含硫气藏硫沉积的渗流理论研究

针对低渗透高含硫气藏硫以固相析出污染地层严重影响气井产能的问题,运用渗流理论、达西、非达西流体运动方程并引进地层含硫饱和度参数,推导出气流满足达西和非达西运动条件时的含硫饱和度随时间变化的数学模型。该模型可以预测硫沉积的径向分布情况以及硫沉积量随时间变化对地层渗透率和孔隙度的影响。通过该模型的预测对此类高含硫气藏安全生产有着一定的指导作用。     

元坝长兴组储层温度分布对液硫析出的影响

元坝地区长兴组气藏属于超深类高温、高压、高含硫的三高气藏,目前生产制度下的井底温度、压力条件远高于硫元素固态熔点条件且即将低于酸气析出硫的临界条件.因此在较长的生产过程中,井底温压条件下酸气析出硫呈现液态.现有的硫析出模型均建立在等温储层的基础上,为了探究储层温度分布对酸气液硫析出的影响规律,基于实验测试数据建立了非等温液硫析出及预测模型,对比分析了等温储层和非等温储层液硫析出的差异性.结果 表明:相比于恒温储层,储层到井筒之间温度的降低会导致酸气中液硫析出提前发生;不考虑储层-井筒温度的分布情况,将会低估液硫析出的压力条件;储层等温分布条件下的液硫析出范围计算结果偏小,储层-井筒温度的非均匀分布会加剧近井附近的液硫沉积量.高含硫气藏储层到井筒之间的温度分布对硫析出条件、析出范围、析出量的影响明显,应当充分考虑储层温度的分布特征,不可以"等温储层"的假设来简单处理.     

硫沉积对高含硫气藏气井生产影响

为研究高含硫气藏在开发过程中,由于地层压力降低而析出的固体硫单质和储层的应力敏感效应而对高含硫气藏开发的影响.通过对高含硫气藏中元素硫的析出机理和储层应力敏感评价分析,利用气体径向渗流理论,综合考虑了压敏效应中地层综合压缩系数的变化规律,建立了外边界封闭内边界定产情况下气井的数学模型.通过数值求解该数学模型,得到高含硫气藏考虑压敏效应下径向渗透率和压力等参数随开发时间的变化曲线.分析得到了高含硫气藏储层破坏严重的区域和原因,为尽可能减少高含硫气藏储层破坏保护措施提供理论支持,并在此基础上对优化高含硫气井工作制度给出合理建议.     

高含硫气藏元素硫沉积及其对储层伤害模型研究

根据元素硫的溶解沉积机理和物质平衡原理,利用高速非达西渗流理论,建立了元素硫沉积模型及受元素硫沉积影响的地层孔隙度、渗透率随生产时间的变化关系.研究表明:元素硫的沉积主要发生在近井地带1.5m以内,离井筒越近,沉积越严重,孔隙度和渗透率下降越大,对储层伤害越大;气井产量越大,硫沉积越严重,孔隙度和渗透率下降越大,合理产量应控制在(15~20)×104m3/d;高含硫气体的渗流表现出强烈的流固耦合特性.     

高含硫气藏物质平衡方程

气藏物质平衡方程是气藏工程中的重要理论,可以确定气藏的原始地质储量和可采储量,判断气藏的驱动类型,以及预测气藏未来的开发动态。高含硫气藏是一种特殊的气藏类型,该类气藏在气体开采过程中,随着地层压力不断下降,会产生硫沉积现象。常规气藏物质平衡方程没有考虑硫沉积现象,因此,高含硫气藏物质平衡方程与常规气藏物质平衡方程存在一定的差异,直接利用常规气藏物质平衡方程预测高含硫气藏的开发动态会产生一定误差。在考虑硫沉积的基础上,针对封闭气藏的情况,推导了高含硫气藏的物质平衡方程,为高含硫气藏开发动态分析及预测提供了一种有效的手段。     

考虑硫沉积的气藏物质平衡方程研究

对于存在硫沉积的气藏,它的物质平衡方程与常规气藏物质平衡方程有较大的差异。常规气藏物质平衡方程没有考虑硫沉积体积对于物质平衡方程的影响,不能完整地描述含硫气藏的开发动态。本文从常规物质平衡方程的推导过程出发,通过选取适当的硫沉积体积计算公式,推导出考虑硫沉积的气藏物质平衡方程通式。     

高含硫气藏液硫沉积对储层伤害的实验研究

目前针对储层中液硫沉积方面的研究多局限在气-液硫两相渗流方面,未见低于最大束缚硫饱和度条件下的储层伤害方面的报道,为此提出一种在岩心中建立低于最大束缚硫饱和度的实验评价方法,测试不同物性岩心在不同液态硫饱和度下的伤害程度,分析储层液态硫饱和度的影响因素和液态硫在孔隙中的微观分布形态.实验结果表明,相同地层压力下,随实验温度(120～160℃)增加,液态硫在岩心中的沉积能力减弱;相同实验温度下,随地层压力的降低,岩心承受的有效压力增加,束缚硫饱和度增加.相同条件下,岩心物性越差,液硫沉积伤害程度越大.对实验后的岩心进行扫描电镜发现,岩心孔隙中均有液硫沉积堵塞,沉积在孔隙中的单质硫粒径主要分布在3～16μm.     

带状高含硫气藏分支水平井产能预测

根据气相渗流与液相渗流的相似原理和Roberts气体相对渗透率与含硫饱和度关系,著名的齐成伟公式被成功改造为带状高含硫气藏中分支水平井的拟三维产能预测公式。根据齐成伟公式的高含硫气藏修正公式,分析硫沉积量和渗透率各向异性系数对产能的影响规律后,取得了硫沉积量对产能的影响大于渗透率各向异性系数、在带状高含硫气藏中宜打纵向双分支水平井的重要认识。     

硫沉积对裂缝导流能力影响的实验研究

含硫气藏在生产过程中会出现单质硫的沉积,引起较大危害,而压裂技术作为气藏增产的主要措施,常由于受高含硫气藏开发中的硫沉积堵塞等原因导致酸蚀裂缝导流能力大幅降低而逐渐失去作用,为了能较好的反映硫沉积对裂缝导流能力的影响以及评价酸化措施对硫沉积后裂缝导流能力的改善效果,采用硫粉和人工造缝后的岩心,模拟硫颗粒沉积对酸蚀裂缝的堵塞,在此基础上酸蚀裂缝,测试裂缝的气测裂缝导流能力。研究表明,硫颗粒堵塞裂缝,导致裂缝导流能力严重降低,以15 MPa为例,裂缝导流能力降低17%~47%,而注入酸液能侵蚀岩石壁面,导流能力降低系数从2.79~3.23恢复到1.0左右,在一定程度上恢复裂缝的导流能力。     

川渝地区带状气藏分支水平井的产能公式——齐成伟公式的推广

 齐成伟公式是国内外首次出现的建立于带状油藏的水平井产能预测公式,但不适用于气藏。为了预测川渝地区带状气藏中分支水平井的产能,根据气相渗流与液相渗流的相似原理和Roberts气体相对渗透率与含硫饱和度关系,成功地将齐成伟公式改造为带状高含硫气藏中分支水平井的拟三维产能预测公式。根据齐成伟公式的高含硫气藏修正公式,分析硫沉积量和渗透率各向异性系数对产能的影响规律后,取得了硫沉积量对产能的影响大于渗透率各向异性系数、在带状高含硫气藏中宜打纵向双分支水平井的重要认识。建议将齐成伟的圆形油藏中辐射状分支水平井拟三维产能公式推广到圆形高含硫气藏中。