高含CO2气藏结垢机理研究及结垢趋势预测

CO2是天然气藏中经常存在的一种酸性气体,一般情况下,高含CO2气藏储层损害具有不同于一般气藏损害的特殊性,即结CaCO3垢损害.通过对一定条件下CaCO3溶度积常数以及温度、压力、溶液矿化度、pH值等因素对CO2溶解性影响的定量分析,研究了吉林油田高含CO2气藏的结垢机理.在井底高温、高压共同作用下,压力对CO2溶解度的影响更为显著,此外地层水矿化度和pH值对CO2溶解庹也有一定影响.在钻井液侵入储层之前,储层内部不会结CaCO3垢.当pH值不小于9的钻井液侵入储层后,结CaCO3垢的可能性增大.因此为减小结垢可能性,钻井液的pH值应尽可能降低.     

高含硫化氢气田集输系统硫化亚铁形成机理及风险控制

普光气田是国内已投入开发的最大的整装海相气田,硫化氢含量15%,二氧化碳含量10%。地面集输系统采用了"全湿气加热保温混输"工艺,天然气中含有饱和水和游离水,易产生硫化亚铁,并附着在内壁。在工艺检修、作业过程中,若与空气接触,就可能引发硫化亚铁自燃,给气田的安全生产带来严重隐患。在设计上,选用抗硫耐腐蚀材料、容器内壁防腐涂层;在生产过程中,采用了碱洗、清洗、钝化、微正压隔氧、润湿等措施,消除了硫化亚铁产生的危险因素,确保了安全生产。     

高含硫化氢气田仪表选型设计

天然气介质中硫化氢的含量比较高,由于硫化氢的剧毒性和腐蚀性,以及天然气中硫磺颗粒的沉积等工况,仪表的接液材质、选型设计与普通的天然气相比,存在很多不同之处。介绍了压力仪表、温度仪表、液位仪表、流量仪表的选型设计与安装;结合气田在生产运行中仪表维护的经验,探讨了高含硫化氢天然气仪表选型设计的注意事项和建议。     

高含硫化氢气田设备材质选择安全性分析

根据高含硫化氢工况下设备材料的腐蚀特征，结合罗家寨地面建设工程中引进设备和国内供货设备、管件所选材质，对材质种类、附加技术要求及性能进行对比分析，论证高含硫化氢气田下设备材料选择的安全可靠性。     

高含硫化氢气田自控阀门选型设计

高含硫化氢气田由于天然气中硫化氢的体积分数很高,在自控阀门的接液材质、选型设计方面与普通的气田相比有很大的差别,接液材质必须满足美国防腐蚀工程师协会(NACE)的标准以及中国的相关标准,可以有效防止硫化物应力开裂(SSC)、应力腐蚀开裂(SCC)以及氢致开裂(HIC)等。针对硫化氢的剧毒性和腐蚀性,介绍了自控球阀、自力液压闸板阀的结构及性能特点,探讨了高含硫化氢气田自控阀门选型设计时的注意事项,给出了相应的合理化建议。     

高含硫化氢义182井投产工艺的研究与实施

义182井为胜利油田第一口高含H2S重点投产井,H2S浓度达到17000 ppm。该井在中途测试时,折算日产油112 t、日产气12549m^3、日产水59.8m^3,有相当可观的开采价值。考虑到该井硫化氢浓度较高,通过施工工艺的研究与实施、地面集输管网建设、天然气脱硫装置引进、配套设施建设的完备等步骤,使该井顺利投产,为今后此类高含硫井生产提供了经验借鉴和技术支持。     

钻井液中硫化氢污染特点及高效除硫剂性能评价

钻进地层或钻井液中有机物质分解产生的硫化氢,是一种极有害的腐蚀剂,根据复合金属螯合原理,研制出复合铁锌螯合高效除硫剂CQ-GCL,并对其进行评价。室内研究表明,钻井液被硫化氢污染到某一程度以后,才能从钻井液滤液中检测出硫化物的含量,但此时仍保持在较高的pH值;高效除硫剂CQ-GCL对钻井液性能影响较小,能够快速去除钻井液中的硫化氢,去除效率大于96%。     

一种新型的铁基环保型硫化氢清除剂

二价铁的复合物对pH值不敏感,不会对钻井液流变性造成影响;与钻井液的配伍性好,且对环境无太大影响,由此开发出了二价铁的糖类衍生物(葡糖酸亚铁)作为除硫剂,并对其除硫程度和效率进行了评估.结果表明,硫离子与二价铁的糖类复合物的反应相当迅速且有效,吸收剂溶液在10～15 min内达到了最大吸收率;全新型的铁基环保型硫化氢清除剂对钻井液性能无不良影响.与环境的配伍性好.     

超稠油采出水回用锅炉结垢机理研究及优化

新疆油田某作业区超稠油采出水具有高温、高硅、高矿化度的特点,造成过热注汽锅炉结垢频繁。通过对锅炉炉管垢样进行检测分析,明确了Si和盐是造成锅炉结垢的主要因素,同时借助对锅炉炉管中盐垢宏观形貌、微观形貌、EDS及XPS分析,揭示了锅炉结垢机理;针对结垢机理进行研究,提出化学除硅和MVC除盐,并进行了现场验证。结果表明:高温、高压断键+缩聚反应是盐垢形成的主要机理,盐垢中主要物质分子式为Na₂Si₂O₅;化学除硅可以将锅炉给水SiO₂质量浓度降至100 mg/L以下;MVC除盐实现产水矿化度≤50 mg/L,脱盐率≥98%。该研究对新疆油田过热注汽锅炉安全、经济、高效运行具有重要意义。     

油田采出液混合结垢原因及垢沉积规律

通过对油田集输管道结垢的垢样分析、各单井采出水分析等基础试验,分析研究了混合结垢的原因.在此基础上进行了垢的生成速度、垢的沉积速度等试验,总结了集输管道结垢规律.     

钻井液中硫化氢的危害及其控制

分析了合硫化氢油气井的钻井、修井和井下维护等作业中硫化氢的来源、危害及其控制方法.对除硫剂的选择原则,几种常用除硫剂产品、除硫剂的加入方法进行了介绍.提出了控制硫化氢的几种可行方法.     

不同形态硫化物对稠油热采硫化氢产生的贡献分析

随着开发的不断进行,稠油热采过程中硫化氢的产生量不断增加,尤其是在蒸汽驱区块硫化氢的产生量呈现急剧增加的趋势,严重影响了稠油热采区块的安全生产。为了进一步明确稠油热采过程中硫化氢的产生原因,对稠油热采过程中的含水量、处理温度和处理时间等因素进行了分析。研究结果表明,目标稠油在含水量为20%,处理温度为260℃,处理时间为48 h的条件下,不同形态的硫化物能够最大程度地转化为硫化氢;硫醇硫和硫醚硫在稠油热采条件下对硫化氢的产生有贡献,噻吩硫在稠油热采条件下对硫化氢的产生无贡献。分析不同形态硫化物对稠油热采硫化氢产生的贡献,可为高含硫区块的开发及制定相应的防治措施提供技术支持。     

高硫化氢井低伤害修井与防护工艺

完善高硫化氢井修井工艺包括低伤害的高硫化氢修井液体系研究及相应修井施工工艺的调整.根据修井液对地层潜在的损害因素,制定修井液的选择原则是:与储层岩石特性具有较好的配伍性;对将要进行修井的钻井完井液性能、气产量、生产时间、井壁稳定性进行综合考虑,选择投入成本较低且易配制和维护的修井液类型.车89井区高含硫化氢井均用此套修井工艺,共完成修井工作15井次,未发生任何安全事故,该区油井也未因修井液入侵造成较大减产,经统计,上修井措施后0.5～3 d产液量恢复到正常期水平.     

陵水25-1深水气田结垢预测与防治研究

为解决陵水25-1气田地层水矿化度高,结垢严重的问题,通过结垢趋势计算与实验评价,分析了陵水25-1气田的结垢风险,建立了附着系数等结垢程度定量化评价指标,开展其影响规律实验研究,并优选了具有良好阻垢效果的防垢剂。结果表明,陵水25-1气田在地层温度和压力下,存在严重的结垢风险。岩心流动实验表明,垢样附着系数较小,易随流体产生运移,临界流速为0.25 cm3/min,随着驱替时间的增加,岩心渗透率逐渐降低,并在1200 min左右达到平衡,渗透率变化率最大为82.17%,随着温度的升高将会加剧地层水的结垢趋势,最大渗透率变化率为81.86%;优选的防垢剂乙二胺四亚甲基膦酸通过强金属螯合与晶格畸变作用,对陵水25-1气田不同层位地层水的静态及动态防垢效果均大于85%,具有良好的防垢效果。      

钻井液除硫剂吸收硫化氢动态评价方法研究

针对现有钻井液中硫化氢吸收剂的室内评价效果与现场使用效果差异较大的问题,设计制作了钻井液吸收硫化氢动态模拟实验装置。实验确定了装置的工艺参数：钻井液配备量为80L,气体进口压力范围0.05MPa～0.5MPa,气液分离器操作液位为分离器锥体上部79cm～93cm、分离器锥体下部26cm～31cm,串联式尾气吸收装置吸收级数为5级,泵的出口排量为0m3/h～1.0m3/h,在此基础上动态评价了硫化氢吸收剂的吸收效果。结果表明：当硫化氢气侵钻井液速度为8g/min,钻井液循环时间为35min,硫化氢通入量在40g～280g时,含不同硫吸收剂的钻井液对硫化氢的平均吸收率为：1#为26%,2#为66%,3#为79%,4#为90%。     

油田注水管线结垢机理及模型预测

油田水质结垢的根本原因是注入水中存在一定浓度的结垢离子。地处鄂尔多斯盆地的某油田常出现的是碳酸盐类结垢,一般表现为CaCO3和MgCO3居多。对该油田5口井进行了跟踪试验,从不同温度下油田结垢预测数据可以看出,这5口井都有CaCO3类垢出现的趋势,其中个别井情况严重;而且随着温度升高,结垢现象的趋势越来越大。在大量的试验数据下,利用经典离子理论和非线性回归拟合方法推导出碳酸盐垢类在管线内的结垢模型。从建立的油田注水管线结垢数学预测模型和X衍射验证结果可以看出,所建立的模型预测可靠。     

高含CO2天然气藏储集层结垢及欠平衡钻井液技术

通过研究温度、压力、pH值等因素对CO2、CaCO3垢溶解度的影响,分析高含CO2天然气藏储集层的结垢机理。CO2的溶解度随温度升高而降低,随压力升高而升高,随地层水矿化度的升高而降低;CaCO3在水中的溶解度随温度升高而降低,随压力的升高而升高,溶液pH值升高会促进CaCO3的生成。结合吉林油田典型含CO2天然气藏储集层特征进行了结垢预测,认为钻井液滤液侵入储集层后,储集层近井地带存在结CaCO3垢的可能。针对气藏储集层埋藏深、井底温度高、地层压力系数低、裂缝发育等特点,优选了水包油及甲酸盐无固相两种欠平衡钻井液体系,CO2侵入、动态污染实验评价表明,两种钻井液均具有很好的抗CO2污染能力,储集层保护效果显著。两种欠平衡钻井液体系已分别在龙深2井和龙深3井进行了现场应用,效果良好,现场钻井液的岩心渗透率恢复值均在85%以上,满足欠平衡钻井的要求。图3表4参21     

高含凝析油气井泡沫排液用起泡剂研究

针对高含凝析油气井泡沫排液困难,以长链烷基二甲基叔胺为主要原料、双氧水为氧化剂,合成了一种长链烷基氧化胺OA,引入少量与其有协同增效作用的磺酸盐类表面活性剂,形成抗凝析油起泡剂主剂ZJ。再与多种稳定泡沫物质复配,得到一种高抗凝析油的复配起泡剂,配方为:2%ZJ+0.04%NaOH+0.03%瓜尔胶。ZJ在高凝析油条件下(50%~70%)的泡沫排液性能明显优于常用起泡剂UT-11c。70℃下,凝析油含量为70%时,ZJ的起泡能力(初始泡沫高度)为13.7 cm,泡沫稳定性(3min后的泡沫高度)为9.8 cm,携液能力为12mL/15min。复配后的起泡能力为15.4 cm,泡沫稳定性为11.8 cm,携液能力为60 mL/15 min。抗温可达90℃,抗盐可达8%。在川渝地区五宝场凝析气藏两口高含凝析油(大于50%)积液气井中成功运用,使两口间歇生产井恢复了连续生产,产气量提高约40%。     

基于FOA-SVM模型的油田采出液管道结垢趋势预测

针对油田采出液管道的钙镁无机盐结垢趋势问题,建立了FOA-SVM模型,使用新疆油田实验和测算得到了136组管道结垢趋势及影响因素数据,利用其中的116组数据对模型进行训练,对剩余的20组数据进行预测,并将预测结果与BP神经网络模型、CV-SVM模型以及LS-SVM模型进行对比,以此验证FOA-SVM模型在该领域应用的先进性。研究表明:影响采出液管道结垢趋势的相关因素较多,这是制约结垢趋势预测准确度的主要原因;应用FOA-SVM模型对结垢趋势进行预测,预测结果的误差小于其他预测模型,模型训练时间为2.68 s,仅略高于BP神经网络模型,证明FOA-SVM模型应用于管道结垢量预测具有很强的先进性。     

储层注采系统结垢机理与结垢部位研究

1．注采系统储层碳酸钙结垢机理 在储层中，注入水与地层水中均含有一定量的Ca^2＋、CO3^2-和HCO3^-等多项离子。在地层中钙离子和碳酸根离子结合生成碳酸钙沉淀。在反应中，一般pH值低于7．5时只有少数的HCO3^-离解成CO3^2-，而朝阳沟油田扶余层地层水pH值从5口井资料看约为7．6。地层水中含有CO3^2-较少，约114．038mg／L。因此，实际中要研究CaCO3在油层结垢问题主要应考虑Ca^2＋与HCO2^-的反应，当反应系统中含有CO2且分压减小时，在同样温度、压力下，离子平衡向有利于碳酸钙沉淀生成的方向移动，碳酸钙的沉淀量增加，系统成垢的趋势增加，碳酸钙的溶解度也降低。显然储层碳酸钙结垢问题，不仅与地层水、注入水所含离子及数量有关，而且与注采系统温度、压力有关。