CO2含量对火山岩气藏开发指标的影响

由于CO₂气体与常规天然气性质存在较大差异,使得富含CO₂的气藏与常规气藏相态特征不同,导致CO₂含量影响气藏的开发指标的变化。为此,以校正过相态的计算模型为基础,研究了等温条件下不同CO₂含量天然气相态变化特征、不同温度下含CO₂天然气相态变化特征及相态变化对开发指标的影响。结果认为：无论是气藏渗流还是井筒流动过程中,富含CO₂2的火山岩气藏的相态计算都必须考虑偏差因子、黏度和密度随CO₂2含量的变化;在压力小于30 MPa时,井筒流动要考虑体积系数的变化;气藏的稳产期、稳产期末采出程度和预测期末采出程度随CO₂2含量的增加不断降低。该研究成果对富含CO₂天然气藏的开发具有指导意义。     

国外高含硫气藏开发经验与启示

比较常规气藏而言，高含硫气藏的开发存在很大难度和挑战性。目前国内尚无一套指导高含硫气藏合理开采的开发标准，也没有形成系统开发高含硫气藏实践经验，为此分析了国外典型高含硫气藏开发成功经验，指出了国内高含硫气藏开发的技术关键和面临的技术难点，总结出了目前完成国家自然科学基金研究的进展，并提出目前急需开展的研究工作。即：①高含硫气藏多尺度储层评价研究；②H₂S及天然气混合物赋存状态及成因研究；③H₂S、CO₂、H₂O、天然气共存系统流体相态理论及实验研究；④高含硫碳酸盐岩气藏非线性渗流理论及应用基础研究；⑤储层综合伤害数学模型（应力敏感、硫沉积、水合物）及防治应用基础研究；⑥H₂S、CO₂腐蚀机理及防腐技术研究；⑦储层增产改造机理和改造技术研究；⑧井漏机理及堵漏应用基础研究工艺。     

普光高含H2S、CO2气田开发技术难题及对策

普光气田属高含H₂S、CO₂特大型海相气田,气层埋藏深,高含H₂S和CO₂,厚度为300～400 ｍ,在气藏储层研究、超深钻井技术、增产技术、井筒技术、地面工程技术等方面存在着某些世界级难题。为此,系统地分析了存在的主要技术问题,指出气藏地质、气藏工程基础研究亟待深化,安全、优质、快速钻井工程技术亟待配套提高,急需配套高含硫、巨厚气藏采气工艺和工程技术,高含硫气田的集输工艺技术还处于学习模仿阶段,“混合流体”的腐蚀机理及防护技术研究缺乏系统性和针对性,专用管材及设备国产化的研发有待加快,急需加快安全测控关键技术的研发和编制高H₂S气田开发的标准系列。还从气藏工程、钻（完）井工程、采气工程、集输工程、防腐工程和关键设备及材料等方面有针对性地探讨了重点攻关方向和关键技术。     

CO2含量对天然气高压物性及烃-水相平衡的影响

以实验测试为基础进行富含CO₂天然气藏的高压物性特征分析,同时按照中国石油行业标准“SY/T 6434-2000天然气藏流体物性分析方法”,建立适用于含CO₂天然气高压物性的测试方法,运用室内物理模拟方法给出在天然气藏中不同含量的CO₂对天然气物性的影响效果评价,并进行相态分析研究;通过对不考虑地层水和考虑地层水的含CO₂天然气进行PVT相态分析(单次闪蒸、等组成膨胀等)实验测试,全面地分析了含CO₂天然气藏地层流体相态变化特征,获得含CO₂天然气的偏差系数、体积系数、密度和压缩系数等物性参数变化规律,结果表明:CO₂-烃-水体系的相态特征很大程度上受到CO₂含量的影响;另外文章对在不同状态方程模型下,富含CO₂天然气偏差因子的计算精确度进行对比分析表明:PR状态方程精确度高,相对平均误差不超过1%,适应性好。     

高含CO2气井产能计算新方法

松南火山岩气藏高含CO₂,这种气体的存在对天然气的高压物性产生很大影响,使得气井产能预测与实际相差较大。在高含CO₂气体高压物性分析（PVT）实验的基础上,研究了温度、压力和CO₂含量对天然气高压物性参数的影响规律,建立了不同CO₂含量下天然气粘度和偏差因子与压力的相关关系,并结合气体渗流理论建立了考虑高含CO₂天然气高压物性变化的产能预测新模型。实例计算表明:①气井产能随着CO₂含量的增高而降低;②当CO₂含量大于20%时,气井产能评价必须考虑μZ值（天然气粘度与偏差因子的乘积）变化的影响;③开发中后期可以忽略CO₂含量对气井产能的影响。新的产能计算方法能反映CO₂含量对产能计算的影响,精确度更高,对于高含CO₂天然气田的产能评价和生产制度的制定具有重要的指导意义。     

CO2的埋存与提高天然气采收率的相行为

CO₂捕集与埋存可实现大气中CO₂的有效降低,但成本高昂,而处于特定温度压力范围的气藏可保证超临界CO₂的稳定埋存,是其理想的埋存靶场。研究认为：气藏中所储存的具有开发潜力的天然气会挤占超临界CO₂的地层空间,影响其稳定埋存;选择适合的超临界CO₂稳定埋存深度,在埋存的同时利用CO₂驱替开采天然气,有利于CO₂埋存并降低成本;在向气藏注入CO₂提高天然气采收率的过程中,CO₂驱替地层天然气的过程是“混相驱替”。根据PY干气藏温度、压力条件,在CO₂与天然气混合体系PVT相态特性实验测试基础上,运用状态方程模拟方法,分析了3种不同流体带特别是超临界CO₂天然气过渡带的偏差系数、地下体积比、密度、黏度的变化,明确了利用气藏实施超临界CO₂稳定埋存与注CO₂提高天然气采收率相互配套的必要性和可行性,并据此给出PY气藏在实施注入CO₂提高天然气采收率技术时,超临界CO₂可行的注入深度和采气压力范围。     

钻井完井高温高压H2S/CO2共存条件下套管、油管腐蚀研究

在油气开发中，伴生气中多含有一定量的H₂S与CO₂，对油管、套管的腐蚀给油气开发造成了巨大损失，极大地制约了CO₂和H₂S共存条件下的油气开发。因此，开展高温高压CO₂/H₂S共存条件下油管、套管钢材腐蚀的研究具有重要意义。为此，以实验手段模拟油气开发中高温高压H₂S/CO₂共存环境，用失重法、SEM和EDS研究了油管、套管L80钢材的腐蚀规律以及腐蚀产物膜。结果表明，在实验条件下，随着温度的升高，腐蚀速率呈先增加后下降的趋势，且温度越高，压力对腐蚀速率的影响越大；在腐蚀反应初期，腐蚀速率很高，但随着腐蚀时间的延长，腐蚀速率明显下降；腐蚀开始时腐蚀产物膜以FeS为主，随时间延长转为稳定的FeCO₃。同时还发现显微组织、硬度以及组成成分对腐蚀产物膜的形成及抗腐蚀性能有较大的影响。     

普光气田地面集输系统硫沉积问题探讨

天然气集输系统出现硫沉积会引起操作难度加大、系统腐蚀加剧等问题,更会严重影响生产设备、设施的正常功效及生产进度。形成硫沉积的原因及其影响因素复杂多样,具有不确定性,目前还难以给出量化的判断法则。为此,探讨了硫沉积的影响因素,总结了硫沉积规律：H₂S含量越高,硫沉积倾向越大;单质硫多产生于温度（压力）骤降的工艺过程;硫沉积多发生在流速变低和流体转向处。针对四川盆地东北部普光气田天然气高含H₂S和CO₂的特点,分析了气田集输系统硫沉积可能发生的重点部位,提出了有效的硫沉积防治措施：加注硫溶剂、定期清管和加热流化。该项成果对高含硫气田的安全运行具有指导意义。     

CO2、H2S对3Cr钢静态腐蚀的影响

为了研究3Cr钢在不同CO₂、H₂S腐蚀介质中耐蚀性，对3Cr钢分别在1 MPa CO₂、0.3 MPa H₂S及1 MPa CO₂+0.3 MPa H₂S腐蚀环境中的腐蚀速率和电化学性能进行测试，同时采用SEM、EDS和XRD等手段对上述三种腐蚀环境中的腐蚀产物进行分析对比。结果表明，3Cr钢在1 MPa CO₂环境下腐蚀速率最大，通过对腐蚀产物进行分析，发现其表面未形成连续分布且具有致密性腐蚀产物保护膜是其腐蚀速率高的主要原因。电化学测试发现3Cr钢EIS阻抗在1 MPa CO₂中呈现单容抗弧，而在0.3 MPa H₂S和1 MPa CO₂+0.3 MPa H₂S环境中呈现双容抗弧，进一步印证了其在1 MPa CO₂环境中耐蚀性较差的结果。     

高酸性气井钻井过程中的井控机理

川东北高含硫气田的CO₂、H₂S含量较高，部分气井中的CO₂、H₂S已处于超临界状态。CO₂、H₂S在环空流动过程中离井口很近的距离才发生体积突变，极易诱发井喷。为此，从分析超临界状态CO₂、H₂S的特殊相态特征入手，建立了相应的数学模型，编写了计算机程序，模拟了高酸性高压气井环空温度场、压力场、压缩因子和体积膨胀情况。从模拟计算结果可以看出，在深井中，常规天然气的溢流通常有足够的预警时间，而高酸性气体则在井筒的上部位置发生突然膨胀，引起的天然气溢流几乎没有预警时间。在高酸性气井钻井过程中，需要加强对环空钻井液瞬时流量的监测，尽早发现溢流，确保安全钻井。     

高含硫气藏流体相态实验和硫沉积数值模拟

高含硫酸性气藏在四川盆地有着广泛的分布,酸性气藏的开发对“川气东送”工程有着重要意义。由于H₂S的剧毒性和强腐蚀性,该类气藏的钻完井工程、开采工艺、修井作业、地面输送以及室内实验研究均存在较大难度和危险性。同时由于酸性气藏在开采过程中,存在复杂的相态变化和硫沉积现象,导致渗流规律极其复杂。为此,采用物理实验测试了酸性气藏混合气体偏差因子,并引入空气动力学理论,建立了考虑微粒和气流速度差异的高含硫酸性气藏气固耦合综合数学模型,模拟研究了气流速度、气体初始H₂S含量和地层渗透率对硫沉积和气井生产动态的影响。研究结果表明：①酸性气体偏差因子首先随着压力的升高而降低,当压力超过20 MPa后随着压力的增加而增加,压力超过55 MPa时呈明显的线性关系;②气流速度越大,硫沉积速率越快;③H₂S浓度越高,硫沉积越严重;④气藏渗透率越低,硫沉积现象越明显。     

川东地区“三高”气井井口隐患治理技术

川东地区所钻的井大多属“三高”（高压、高含硫、高危险）气井，无论生产井还是报废井，井口装置腐蚀均较严重。因酸性介质极易造成空气的恶性污染，威胁人身安全，加之井下复杂情况，故井口隐患治理面广、技术难度大。针对川东地区不同类型的气井井口隐患，分别采用常规注水泥塞封闭、带压堵塞器、带压钻孔、水力切割、带压换井口等系列技术措施，收到了良好的井口隐患治理效果。     

普光高含硫气田开发关键技术

普光气田是我国近年来发现的最大海相碳酸岩盐气田,具有高含硫化氢、中含二氧化碳、气藏埋藏深、上覆地层多、含气井段长、地层压力高、有边底水存在等特点,通过技术引进、集成和创新,形成了以礁滩相储层展布及含气性预测技术、高含硫气藏开发技术政策优化、复杂地层安全优快钻井技术以及高含硫气井安全高效采气工艺技术为核心的高含硫气田开发关键技术。上述技术的应用,取得了良好的效果：开发井数由５２口优化为４０口;钻井成功率100%;钻遇气层厚度符合率平均达到８６．５％;单井钻井周期同比缩短６０ ｄ以上;气层段固井质量优良率超过８５％;开发井平均无阻流量达487×10⁴ ｍ³/ｄ,实现了普光气田的有效开发。     

五宝场构造沙溪庙组气藏动态特征分析与开采思路

五宝场构造沙溪庙组气藏是川东北地区第一个投入整体勘探开发的浅层河湖相砂岩气藏，要确保气藏科学、合理、高效地开发，为气藏开发方案的编制提供可靠的依据，就必须对该气藏动态特征进行分析、总结和研究。为此，通过初期试采动态特征和动态监测资料分析认为，五宝浅2-1井井区的３口井是连通的，且连通性较好；而其他井区的连通关系则有待继续监测证实；五宝场构造沙溪庙组气藏目前未发现地层水，现有钻井控制范围内无可动水存在；各井H₂S含量极微，CO₂含量较低，该气藏天然气总体属于优质烃类气。进而提出了下一步气藏开采思路：根据气井实际生产情况，逐步调整气井产能，拟定气井生产方式，摸索科学、合理的生产制度；运用气藏动态监测技术，摸清气藏的动态特征；定期进行生产动态分析，确保气藏正常生产；针对沙溪庙组纵向上分布有多套砂体、多个产气层的特点，进行综合研究，选择新层的有利部位部署井位，从而提高气藏产量。     

复杂气藏勘探开发技术难题及对策思考

我国的石油工业在近五年内得到了飞速发展，但天然气工业起步较晚。在“十五”期间，“西气东输”工程的完成，这极大地推进了我国天然气工业的发展，激发了天然气工业上、中、下游大发展的热情。但从我国天然气资源分布的地域和地质条件分析，要加快发展天然气勘探开发工程还存在许多技术难题，特别是超深层天然气藏钻探、特致密气藏开发、高含硫化氢和二氧化碳气藏等特殊类型气藏均存在着某些世界级难题。针对天然气勘探开发生产中各类复杂气藏安全高效勘探开发问题，从地震勘探技术、钻井技术、储层研究、增产技术、井筒技术、地面工程技术等方面系统地分析了存在的问题，提出了今后科技攻关的思路，这就是推广成熟技术、引进先进技术、攻关瓶颈技术、创新特效技术，並有针对性地提出了重点攻关方向和关键技术，为全面提高我国复杂天然气藏勘探开发水平，大力促进我国天然气开发生产提出了系统的技术路线。     

高压气井、凝析气井CO_2腐蚀机理及防腐技术

塔里木盆地所发现的气田、凝析气田,天然气中大多不合H2S而含有一定量的CO2。高压气井、 凝析气井中C02的腐蚀有其内在客观规律,CO2的腐蚀主要与分压、温度、含水量、pH值、盐的含量、 流速、流态、攻角等因素有关。防止CO2的腐蚀的措施是多样的,对于长期生产的高压气井、凝析气井, 采用13Cr不锈钢防腐是经济可行的。     

高硫低碳单井含硫气开发脱硫工艺的研究

本文在对某含硫气井现场实验的基础上,提出了NaOH-Fe2O3组合脱硫工艺和对该高硫低碳气进行处理的流程,分析了该法的经济性,提供了开发边远高硫低碳含硫气井可供选择的脱硫方法的基本思路。     

CO2压裂后近缝带烃类的相态特征

CO₂压裂与常规水力压裂相比，除具有滤失小、易返排、低伤害等常规优点外，还能降低烃类的露点压力，对易凝析的中间组分产生很强的抽提作用，有效解除了由于温度压力的变化所造成的近缝带凝析油污染。这为提高凝析气藏采收率、制定合理有效的开发手段提供了新的途径。以中原油田白庙凝析气田为例，建立了数值计算模型，研究了CO₂压裂停泵时刻其CO₂量不同时的凝析气藏近缝带烃类的相态变化及各点凝析油饱和度的变化情况。研究结果表明：CO₂气体对凝析气藏烃类的相态影响是CO₂压裂优于常规水力压裂的重要原因，且CO₂量不同时对烃类相态的影响程度存在显著差异。这为现场实际结果的解释及优化凝析气藏CO₂压裂的气体用量和压裂规模提供了理论依据。     

川西须家河组气藏气井CO2腐蚀机理分析

川西须家河组气藏属于高温、高压、含CO₂酸性气体的有水气藏,在气井开采过程中,发现部分气井管柱腐蚀严重,存在重大安全隐患,严重影响了气井正常生产,制约了川西上三叠统须家河组气藏的高效开发。为此,通过气井管柱腐蚀形貌特征与腐蚀产物组成分析,明确了川西须家河组气井腐蚀类型主要为CO₂腐蚀。通过井口挂片试验、室内腐蚀模拟实验及腐蚀分析软件模拟实验,研究了气井的腐蚀机理,结合川西须家河组气井腐蚀环境,分析了腐蚀的主控因素,根据正交实验数据极差分析,找出了各腐蚀因素对气井腐蚀速率的影响（从大到小排序为气井压力、温度、pH值、水气比、CO₂含量和流速）,并提出了通过提高气井管柱自身抗腐蚀性能或阻碍腐蚀介质与气井管柱接触（如涂层、表面处理、加注缓蚀剂等方法）来保护井下油管的腐蚀预防措施。