高含硫气井井筒硫沉积模型

在高含硫气藏的开发过程中,随着井筒温度、压力的降低,硫会在井筒中析出沉积,严重影响气井的正常生产和管道安全。目前多数硫溶解度模型受使用条件的限制,无法准确预测不同温度、压力条件下的硫溶解度。针对高含硫气井的气体组分特征,在Hu溶解度模型的基础上,结合多相流和传热学理论,建立了高含硫井筒温度、压力分布模型以及硫沉积预测模型。对某高含硫气田进行实例分析,计算得出温度分布、硫溶解度分布规律以及硫沉积量,并研究了气井日产量、硫化氢体积分数对井筒硫沉积的影响规律。研究结果表明:硫溶解度从井口到井底逐渐增大,呈非线性变化;同一时间,气井产量增加,井口温度升高,则硫溶解度增大,硫在井筒的析出位置上升,井筒相同深度的硫沉积量增大。模型计算出的硫析出位置与实例相比,误差小于1%。准确预测井筒中的硫沉积,有助于更好地管理具有潜在硫沉积问题的气井。     

高含硫气井井筒硫沉积预测

随着高含硫气藏的开发,析出的硫会对储层造成伤害,影响气井的正常生产,因此,准确预测硫的沉积对酸性气田的合理高效开发具有十分重要的意义。文中根据气、液、固三相流动规律,建立了高温高压高含硫气井井筒硫沉积预测模型,利用缔合模型的基本原理,建立包含温度、压力和流态3个变量的硫溶解度函数模型,用来预测硫在井筒中的析出位置;再利用缔合模型的相关理论解释硫元素在井筒中的溶解机理,以温度、压力和硫溶解度为变量,判断单质硫是否沉积、沉积位置,并对沉积量进行动态计算。以普光气田×井为例,计算得出硫溶解度和析出量随井筒的变化规律,其结果与实际情况吻合较好。     

高含硫气井中的硫沉积规律

针对高含硫气井井筒硫析出、硫沉积预测难题,建立了高含硫气井井筒多相流动和传热数学模型,给出了多场耦合井筒硫析出、硫沉积判别准则和计算方法。计算结果表明,高含硫气井从井底至井口硫溶解度逐渐减小,呈非线性变化规律;井筒中伴随有硫析出,析出位置及析出量主要受温度梯度、压力梯度和硫化氢质量浓度等影响;井筒中的硫沉积主要受气体携带能力和局部流场扰动的影响。温度、压力下降越大,硫析出越早;在同一流压下,产气量越高,硫析出越早,析出量越大。该研究模拟了气井生产动态,给出了高含硫气井中的硫析出、硫沉积、压力及温度分布规律,计算结果可用于指导现场进行开发方案调整、生产参数优化,为制定硫沉积预防方案提供依据。     

高含硫底水气藏气井见水时间预测模型

高含硫气藏是一种非常规性气藏,普遍含有边、底水,该类气藏在开发过程中,伴随有元素硫的析出、沉积等现象,其中硫的沉积将降低储层的孔隙度和渗透率,从而影响底水的锥进速度、进而影响高含硫气井的见水时间。针对高含硫气藏水锥突进、气井见水等问题,首次建立了考虑硫沉积对储层渗透率、底水锥进速度影响的高含硫底水气藏气井见水时间预测模型。运用实例分析,与常见底水气藏见水时间预测模型计算结果相比,该模型计算的气井见水时间更接近油藏实际见水时间,相对误差仅为-6. 49%,其他常规底水气藏见水时间模型误差较大,说明该模型是可靠的。通过实例分析发现:气井见水时间受硫沉积影响而提前;并且含硫饱和度越大,气井见水也越早;井底流压和储层未射开厚度越大,气井见水时间越长;同时,较高的井底流压以及较大储层未射开厚度条件下,硫沉积对高含硫气藏气井见水时间的影响越明显。该研究成果对此类高含硫气藏气井见水时间的有效控制和气藏的安全生产具有一定的指导作用。     

高含硫气藏试井解释方法研究

气井投产之后，地层能量不断下降，当含多硫化氢天然气穿过递减的地层压力和温度剖面时，多硫化氢发生分解，单质元素硫析出。当分解出的硫量达到临界值后且流体水动力不足以携带固态颗粒的硫时，元素硫可直接在地层孔隙中沉积并聚集起来，对地层造成污染。在地层中将形成两个特征区域：硫沉积污染区和未污染外区。文中基于油气藏渗流理论和现代试井解释方法建立了高含硫气藏气井两区复合试井解释数学模型，利用Stehfest反演算法计算了井底压力响应典型曲线，分析了流度比和污染半径对井底压力动态的影响。实例计算表明，该模型能够较好地解决高含硫气藏试井解释问题。     

气井井筒温度、压力与积液综合预测模型

气井积液是产水气藏开发设计和气井生产管理面临的重要问题,但目前对气井流动机理与携液预测还存在争议。从气液两相流的基本流动机理出发,建立了考虑液滴变形和井斜影响下气井井筒的流型、温度、压力与携液综合预测模型,并用实际井数据对模型进行了验证。结果表明,所建模型可用于直井、斜井和水平井的产水气井井筒温度压力预测,预测误差小于5%;在环雾状流动情况下,井筒内液体以液滴和液膜的形式被完全带出井口,不会出现井筒积液;对常规垂直气井,利用井口数据便能判断气井积液情况,Turner模型计算气井携液临界值较实际值偏大,李闽模型计算结果明显偏小,建议采用彭朝阳模型计算气井携液临界值;对斜井和水平井,则需要同时考虑液滴变形和井斜的影响,水平井近水平段携液临界流速和流量明显较垂直井段小,而造斜井段携液临界流速和临界流量随井斜角的增大先增大后减小,在井斜角为30°~60°之间达到最大值,因此造斜井段是气井积液判断的重点部位。     

高含硫气井油压恢复曲线异常原因及校正方法

高含硫气藏气井常采用压力传感器采集油压、油温等数据,关井后的油压恢复资料在一定程度上可用于试井分析。但部分高含硫气井在油压恢复过程中,油压恢复曲线出现异常下降,折算的井底压力数据不能用于试井分析。针对这一难题,通过研究影响高含硫气井油压恢复曲线的原因,明确了导致高含硫气井油压恢复曲线异常的主要因素是井筒温度。在优选高含硫天然气的偏差系数计算及校正模型的基础上,基于Cullender&Smith方法,考虑井筒温度剖面非线性变化以及修正高含硫气井气体临界参数,建立了考虑井筒热传导影响的高含硫气井压力恢复曲线异常校正模型。利用高含硫气井油压恢复实测数据对该模型进行验证,表明该模型准确可靠。本研究成果对同类气井井底压力计算及油压恢复曲线校正具有一定的参考意义。     

考虑井筒硫析出的高含硫气井井筒温度、压力场计算新模型

在高含硫气井的日常管理及气井设计、动态分析中,井筒压力、温度分布是两个重要的参数,而气体中富含H₂S和CO₂以及流动过程中硫颗粒的析出是导致高含硫气井井筒温度、压力分布计算偏差的两个关键因素。为此,以实验数据为基础,对物性参数计算方法进行优选,提出了采用DPR模型结合WA校正法和Dempsey模型结合Standing校正法作为计算高含硫天然气压缩因子和黏度的模型,根据传热学和气-固两相流动理论,建立了考虑井筒硫颗粒析出的井筒温度、压力分布计算新模型。运用该模型对某高含硫气井井筒温度、压力、井筒析出硫颗粒体积进行了计算,温度、压力的计算值与实测值最大误差分别为2.67%和2.32%,表明新模型计算精度较高,适用于高含硫气井井筒温度、压力分布和析出硫颗粒体积的计算与分析。     

含硫气藏元素硫沉积及防治对策研究

通过对西方发达国家在含硫气藏元素硫沉积及防治对策研究方面所获成果的系统分析,获得以下认识：元素硫沉积将严重影响含硫气井动态,甚至造成关井停产,具有巨大危害;当流体组分中硫化氢含量较高、凝析物（C5＋）含量较低,井底压力温度较高,或从井底到井口具有较大的温度压力变化时,近井地带和井筒节流部件附近极易发生硫沉积;目前主要采取向井中加入溶硫剂等事后措施防治硫沉积,而有关预防元素硫沉积危害的技术还有待进一步研究.     

高含硫气藏元素硫沉积对储集层的伤害

元素硫是高含硫气藏开发的有害物质。随着气井的投产，地层压力和温度沿径向不断降低，在气流达到或超过含硫饱和度时，元素硫将会从气流中析出，并在储集层岩石的孔隙或喉道中沉积下来，使得地层孔隙度和渗透率降低，严重时造成气井的停产甚至报废。在推导了元素硫沉积对储集层伤害的模拟模型基础上，分析了在高含硫气藏的开发过程中，元素硫沉积的特征及对储集层物性的伤害情况，发现元素硫在地层中的沉积主要在离井筒较近的范围之内，且沉积量沿径向由井筒向地层深处逐渐减小；沉积于孔隙的元素硫对储集层的伤害也主要在该区域之内，越靠近井筒伤害程度越严重，且随着生产时间的延长。对储集层的伤害程度加速。图4表1参6     

碳酸岩裂缝气藏含硫天然气中硫沉积的预测及处理新进展

加拿大壳牌公司在阿尔伯塔南部开发的几个含硫天然气碳酸岩气藏 ,开采过程中出现较为严重的硫沉积 ,甚至有几口生产井因为气藏内的硫堵塞停产数月。因此 ,为了提高气田的经济效益 ,对这些气藏内的硫沉积进行精确的预测和有效的管理就显得至关重要。本文提出了一个新的解析模型来预测自然裂缝气藏含硫天然气开采中的硫沉积。该模型的主要特点就是把气藏温度分布和表示动力效应的临界流速相结合 ,动力效应导致气藏中近井地带出现了一个硫沉积区域。新模型已成功模拟了几口含硫气井 ,预测结果可作为井下除硫处理、洗井作业、优化完井及开采速度等设计的基础 ,这样可减少硫沉积对含硫气井生产的影响 ,为含硫气井制定新的设计与操作策略     

考虑硫沉积影响的双重介质气藏试井解释模型研究

在高含硫气藏的开发过程中,随着地层能量的不断下降,硫化氢会分解,硫颗粒析出,最终形成硫沉积现象,对地层造成污染。针对高含硫气藏中的硫污染区和未污染区,建立了双重介质复合气藏试井解释模型。该模型考虑了井筒储集系数、表皮系数、有效井径及井筒流体相分离等因素的影响。求解了无限大气藏的井底拟压力解。最后利用Stehfest数值反演及Matlab软件,获得了无限大气藏井底拟压力及拟压力导数的双对数曲线图版。同时,分析了相再分布拟压力参数、含硫饱和度、硫沉积半径、内外区窜流系数、内外区弹性储容比等因素对试井曲线的影响。研究内容及结果具有较强的理论性及现实意义。     

析出硫为液态的高含硫气藏数值模拟方法

为实现对高含硫气藏开发过程中析出硫的定量预测,提出了析出硫为液态的高含硫气藏数值模拟方法。首先以硫溶解度随压力变化实验为基础,建立硫溶解度数学模型和析出硫液相体积分数计算模型,计算不同压力下析出硫的液相体积分数,创建CVD实验;其次通过气体组成的归一化处理,确定高含硫气藏的真实气体组成;最后综合真实气体组成、CVD实验和CCE实验结果,创建反映硫析出的PVT样品,采用组分模型进行析出硫为液态的高含硫气藏数值模拟研究。采用该方法对四川盆地普光气田主体气藏开发过程中析出硫进行了定量预测,结果表明:硫饱和度随以井筒为中心的径向距离的增大而减小,越接近井筒,硫析出量越大,硫饱和度越高;随生产时间的延长,天然气采出程度越高,气藏压力越低,硫析出区域增大,相同半径处的硫饱和度增大。该方法实现了对高含硫气藏析出硫的定量预测,提高了开发动态预测的准确性,为科学开发该类气藏提供了更可靠的决策依据。     

高含硫裂缝性气藏储层伤害数学模型

在高含硫裂缝性气藏气体开采过程中,地层压力不断降低,导致硫微粒在气相中的溶解度逐渐减小,在达到临界饱和态后从气相中析出,并在储层孔隙及喉道中运移、沉积,导致地层孔隙度和渗透率降低。地层压力的降低导致裂缝逐渐闭合,也会导致地层孔隙度和渗透率的降低,从而影响气井的产能和经济效益,严重时可导致气井停产。针对高含硫裂缝性气藏复杂渗流特征,基于空气动力学气固理论描述硫微粒在多孔介质中的运移和沉积,建立了一个全新的、能够综合描述多孔介质中硫微粒的析出、运移、沉积、堵塞以及应力敏感的高含硫裂缝性气藏储层伤害数学模型,并以L7井为例进行了实例分析。研究结果表明：在定产量生产条件下,硫沉积对气井生产动态的影响主要表现为气井的稳产时间缩短及气井产量在递减期内的递减速度加快。     

高含硫碳酸盐岩酸压气井硫沉积规律研究

硫沉积是高含硫气藏开发过程中的常见现象,不仅给生产设备带来严重的安全隐患,也容易造成地层堵塞,是影响该类气藏安全高效开发的重要因素之一，但目前国内外对地层中硫沉积条件的研究都是基于简单的静态环境,预测结果往往与实际存在较大差异。在综合考虑基岩和裂缝渗流空间特征以及气流水动力对析出的硫颗粒运移影响的基础上,建立了描述碳酸盐岩酸压气井生产过程中硫沉积预测模型。结果表明:流体水动力是建立硫沉积预测模型必须考虑的因素之一；硫在基岩中的沉积主要发生在距井底和靠近裂缝面相对较小的区域,且沿井底向裂缝纵深方向和垂直于裂缝向外延伸的方向上,硫沉积量和沉积速率均呈递减下降的趋势；硫在裂缝中的沉积距井底距离越近,硫沉积量越大且沉积速率相对较快；无论是基岩或裂缝中的硫沉积,随着生产时间的延长,其沉积速率呈加速变化趋势。     

高含硫气藏双孔介质硫沉积试井解释模型

在高含硫天然气藏中,随着地层能量不断下降,多硫化氢发生分解,硫析出.当分解出的硫量达到临界值后且流体水动力不足以携带固态颗粒的硫时,硫可直接在地层孔隙中沉积并聚集起来,形成硫污染区.基于油气藏渗流理论和现代试井解释方法,建立了双孔介质中高含硫气井硫污染区和未污染区两区复合试井解释数学模型,利用Stehfl嗍t反演算法计算了井底压力响应典型曲线,进行了相关参数对井底压力动态的敏感性分析.     

高含硫气藏元素硫形成机理及硫沉积预测研究

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。     

含硫气藏压力动态分析理论研究

建立了内外区流度比影响下的复合地层中气井压力动态分析的有效井径数学模型,利用硫沉积情况下地层渗透率与含硫饱和度的关系,获得不同含硫饱和度影响的气井井底压力解,由该解做出了不同含硫饱和度影响下的用于气井压力动态及试井分析的典型曲线,分析了含硫饱和度对压力动态的影响。该研究为含硫气藏气井的压力动态及试井分析提供了理论基础。     

考虑液滴夹带的气井连续携液预测模型

在有水气藏开发过程中，随着气藏压力的降低和含水量的增加，井筒内的气相能量不足以将水携带到地面，导致井底积液，从而影响气井产量，严重时甚至压死气井，造成停产。准确预测气井临界携液流速对判断气井是否积液和优化气井配产具有重要的意义。基于液膜携液假设，通过气液两相流受力平衡分析，建立了考虑液滴夹带影响的气井连续携液预测模型。模型引入了基于临界液膜流量和临界气相流速的液滴夹带判据，并采用了考虑液膜雾化与液滴沉积动态过程影响的液滴夹带率计算公式。结合实际气井生产数据，所建立模型与现有的液膜临界流速模型的对比结果表明，该模型的预测结果与气井实际状况更加吻合，可用于气井积液的判断。     

高含硫气藏元素硫沉积研究

四川气区70％的井生产的天然气都含有硫化氢和二氧化碳。由于产层压力高,H2S和CO2的分压也高,一般均达到酸性天然气界线。因此,含硫气井一般也为酸性天然气井。酸气中的硫,既可以元素的形式存在,也可以多硫化合物(H2SX 1)的形式存在,这就不可避免的要考虑酸性气体开发中硫沉积问题。了解含硫气体中元素硫的性质是研究硫沉积的前提,与硫磺沉积有关的参数包括天然气组成、温度、压力、产量等。发生硫磺沉积决定性的因素,是含硫天然气中硫磺含量超过一定温度压力条件下的溶解度,流体携带的固体小颗粒硫磺低于硫磺析出量。这使得析出的硫磺晶体,在短时间内即可堵塞通道,甚至造成关井停产。因此,对硫磺沉积条件的预测是高含硫气井开采中的一项重要工作。