高含硫气藏元素硫沉积防治技术研究
高含硫气藏中硫沉积机理及预测模型分析

1 硫 沉 积 机 理
油 气 开采 中最 常发 生硫 沉 积的部 位 在压力 波 动 较 大 的降 压 设 备 下 游 。影 响 硫 沉 积 的 因 素 并 不 单
一
要 急 速下 降 , 但 实 际 的 硫 沉 积是 伴 随 着 压 力 和温 度
的变 化而 沉积 的 , 无法 满足 反应 条件 。
[ 中 图分类 号 ] T El 3 3
[ 文献 标 识码 ] A
[ 文章 编号 ] 1 6 7 3 — 5 9 3 5 ( 2 0 1 3 ) 0 1 一 O 0 1 5 — 0 3
1 . 1 化 学 反 应
高 含硫 气藏 是 非 常规 气 藏 的 重要 组 成 部 分 , 近 年 来 随着 大批 高含 硫 气 藏 的出 现 , 含 硫 天 然气 开 发 和运输 的 相关 问题 也 随之 出现 , 其 中急 于 解决 的 问 题 之一 就是 硫 沉积 。 HU 等 [ 1 ] 研究 了酸性 气 体 井 眼 中硫 的沉 积机理 和 分 布状 态 , 并 计 算 了 由井底 向 地 面输送 硫 的 临 界 速 度 。P a c k等 [ 2 研 究 了元 素 硫 及 其 他颗 粒 物 的形 成 和沉 积在 输气 管道 中最 可 能优 先 发 生 的部 位 。罗 美 伦 等口 在 假设 方 程下 , 计 算 了 元 素 硫 的沉 积体 积 , 并 推 导 了存 在 硫 沉 积 气 藏 的 物 质 平 衡方 程 。 国外 学 者 P i e r r e和 S e r i n等研 究 了天 然 气 传输 中单质硫 的沉 积机 理 和 分 布 规 律 , 具 体 研 究 了硫 的化 学 反 应 和 固态 分 布 , 对 其 建 立 了 预 测 模 型L 4 ] , 2 O 1 0年 国际计算 机 信息科 学会 议 上 , L I 等[ 提 出了高 含硫气 体 气 田的硫 沉 积预测 模 型 。
高含硫气井中的硫沉积规律

高含硫气井中的硫沉积规律丁健;石在虹;牛骏;韩冬深;张磊;顾庆东【摘要】In consideration of the difficulties of sulfur release and deposition prediction in wellbores with high content of sulfur, a mathematical model was built for multi-phase fluid flow and heat transfer in gas wells with high content of sulfur, and a discrimination rule and computing method were given for multi-field coupling sulfur release in wellbore and sulfur deposition. The computing results show that the sulfur solubility from hole bottom to wellhead in gas well with high sulfur content decreases gradually, showing non-linear variation; sulfur release occurs in the wellbore, and the precipitation location and amount are mainly affected by temperature gradient, pressure gradient and H2S mass concentration; and sulfur deposition in wellbore is mainly affected by gas carrying capacity and local flow field disturbance. The greater the temperature and pressure decrease, the earlier the sulfur precipitates; under the same flow pressure, the higher the gas production is, the earlier the sulfur precipitates and the greater the precipitation is. This study simulates the production performance of gas wells and gives the distribution law of sulfur release, sulfur deposition, pressure and temperature in gas wells with high sulfur content; the calculation results may be used to provide guidance for field adjustment of development scheme and optimization of production parameters and provide basis for formulating a scheme to prevent sulfur deposition.%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。
元素硫沉积对储层的伤害及解除

元素硫沉积对储层的伤害及解除摘要:论文综述了元素硫沉积的形成过程及其影响因素,并介绍了多种解除元素硫沉积的方法。
其形成过程包括硫微粒的溶解、析出、运移和沉积,影响元素硫沉积的主要因素有:天然气的组分、温度、压力、产量和渗流介质特征。
硫沉积的机理包括化学沉积和物理沉积。
解除硫沉积伤害的措施主要包括溶剂溶解硫、利用化学反应技术、酸化压裂技术以及除垢技术等。
还可利用生物技术消除来防治硫沉积。
关键词:硫沉积影响因素储层伤害解除1前言高含硫气藏是一类特殊气藏,其中硫沉积被认为是高含硫气藏开发三大难题之一,另外两大难题是硫化氢的剧毒性和强腐蚀性。
硫沉积过程是一个复杂过程:当溶解在酸性气体中的元素硫达到饱和后,随着压力和温度的降低,元素硫在酸气中溶解度将降低,元素硫析出,如果温度高于元素硫在该压力下的凝固点,则析出的硫为液态,液态元素硫会被高速气流携带出地层,不会对地层造成影响;如果地层温度低于硫的凝固点,则析出的硫为固态颗粒,析出的硫微粒一部分随气流移动,另一部分则沉积在孔隙表面,沉积在孔隙表面的硫微粒会占据孔隙空间,改变地层孔隙结构,从而引起渗透率变化,影响气井产能,严重时将堵塞地层,使气井报废。
2元素硫沉积过程及影响因素2.1 元素硫沉积的影响因素与硫沉积有关的参数包括天然气组分、温度、压力和产量等。
(1)天然气组分的影响硫在酸气中的溶解度直接与溶解在酸气中凝析气的多少以及凝析气的碳原子数有关。
高烷烃含量越多,硫的溶解度越高,越不利于硫的析出。
(2)温度、压力的影响硫沉积与井底、井口的温度和压力有一定的关系。
硫的沉积量取决于不同部位的温度和压力。
通常井口高压低温井比高温低压井出现硫沉积的几率小;井底高温井出现硫沉积的可能性大。
而对饱和元素硫的含硫天然气,温度和压力的改变将直接影响元素硫的沉积。
(3)产量的影响有无水产量、水产量高或低的井均有硫沉积的现象。
气体在井内的流速直接关系到气流携带元素硫的效率。
流速愈高,则愈能有效地使元素硫微粒悬浮于气体中带出,从而减少了硫沉积的可能性。
高含硫天然气净化技术现状及研究方向

化工能源化 工 设 计 通 讯Chemical EnergyChemical Engineering Design Communications·199·第45卷第4期2019年4月1 高含硫天然气净化技术现状为了有效脱除天然气中的硫化氢和碳化物,国外很多国家都采用物理化学溶剂法,主要包括Sulfinol 法和Flex-sorb PS 法等。
如果这些成分的浓度过高,在进行净化处理过程中,需要采用DEA 法和MDEA 法。
为了有效提高对硫化氢的处理效率,在国外通常采用的是组合脱硫和脱碳技术。
硫磺回收技术。
在对天然气进行脱硫处理后,其中硫化氢的含量会极大降低。
含硫的天然气经过脱硫处理后,其酸气中往往会包含50%~80%的硫化氢,如果采用三级克劳斯硫磺回收装置,可以将对硫化氢的回收率提高到98%左右,各种回收副产品的量也非常少,通过与水解技术的结合,能够进一步降低其中硫的损失量。
如果天然气中的含硫量过高,在经过脱硫处理后,其中硫化氢的浓度往往较低,经常不足40%,再经过克劳斯硫磺装置的回收后,净化率依然不是很高,一般的水解技术也无法得到较好的应用效果。
2 技术研究方向脱硫脱碳技术的研究。
随着科学技术的高速发展,高含硫天然气脱硫技术也得到了飞速的发展,其中应用比较广泛的有物理溶剂法和空间位阻胺,其具体情况如下:由于硫化氢、二氧化碳、甲烷在溶解剂中的差异往往较大,物理溶剂法是利用这些物质性质的不同进行净化分离。
由于酸性气体和化学溶剂的反应热要大于其在物理溶剂中的溶解热,因此对溶剂的消耗量更少。
通过采用物理溶剂法,可以将碳化物和硫化氢同时进行脱除。
但该方法在酸度较高天然气净化中的应用还比较少,需要进一步加大在该方面的研究。
空间位阻胺-物理溶剂法是利用各种硫化氢中硫含量的不同,从而有针对性选择位阻胺、位阻胺与MDEA 联合等,其最大的优势在于再生性区别较大,腐蚀性和发泡性能也有较大的差异。
对硫磺回收技术的研究。
基于溶解度实验的硫沉积模型及应用研究

相继发现了一大批高含硫气藏 , 尤其在 四川东北பைடு நூலகம் 区_ 。高 含硫气 藏 在气体 开采 过程 中地层 压 力 不断 l J
下 降 , 素硫 在达 到临界 饱 和态后 将 从气 相 中析 出 , 元 并 在储层 孔 隙及 喉 道 中沉 积 , 而 导致 地 层 孔 隙度 从 和渗透 率 降低 , 响气 井 的产能 和经 济 效益 , 重 时 影 严 造成 气井 停产 。 因此 , 究 高含 硫 气 藏 硫 沉 积 预 测 研 技术 、 准确 掌握 地 层 硫 沉 积动 态 对 指 导 高 含 硫 气 田
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5 8
西 南 石 油 大 学 学 报
20 0 7正
8
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6
中, 由于 储集 层环 境是 高温 高压 , 素硫 的溶 解 度 比 元
溶解 度实 验研 究 表 明 , 一定 温 度 下 元 素 硫 的累
() 1
图 ) 较 大 。在生 产 、 发 时 , 筒 附 近 压 力 降 落 , 压 力 计析 出量 与压 力呈 线性 关 系( 3 开 井 当 A = M +A 降至 I 临界压 力 以下 时 , 便有 大量 的单质 硫 析 出 , 而 从
田生产 资料 的研 究 得到 如下结 论 :
( )H s含 量 越 多 , 生 元 素 硫 沉 积 的可 能 性 1 发 越 大 , 不是 唯一 的因素 ; 但 ( )气 流速度 越 大 , 带 出元 素 硫 的效 率越 高 , 2 携 从 而减 少硫 堵 的可 能性 。 BE R br ( 96年 ) 用 常 规 黑 油 模 型模 oet s 19 应
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第2 9卷
20 0 7年
第 1 期
低渗透髙含硫气藏硫沉积的渗流理论研究

O 引言
引起硫沉 积 的 因素是 多方 面 的 , 在计 算 时如果需 要定 性 地考 虑硫 的沉 积对 地 层 的伤 害 , 么 , 必 但 那 就
后, 气相 的相对渗透率 决定着沉积硫对地层 流动的伤害程度 , 沉积量 的多少控制着相对渗透率 的大小 。
l 硫沉积预测模型的建立
硫 沉积 预测模 型建模 时必 须考 虑到影 响硫沉 积凝 结速度 的几个 因素 。建模 过程 中将 运用物 质平 衡原
理、 非达西沉积思想及多相流动力学理论 , 并假设 : ①流体处于拟稳定流动状态 ; ②地层温度恒定 、 流量恒 定; ③地层为水平 、 等厚和均质, 不可压缩 ; ④渗流模型为平面径向流模型。 I 1渗流满 足 D ry方 程的硫 沉积 模型 的建立 ¨ . ac
d :—
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一
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-
4 9 3x 1 -q c . 8 0 3B( ) d
() 2
式 中: P为地层压力 ,M a ; 为井半径 ,1)J ( P) , (I ; 为地层瞬态有效渗透率, 1 一 m ) t为天然气粘 T i } (0 ; x 度 , m a・ ) h为地层厚度 ,I)曰为天然气体积系数 , ( P s ; (I; T 无因次; P 为固体硫密度 ,27/ m ) 为渗 ( .gc ;
( 大庆油 田有 限责任公司 勘探 开发研 究院, 黑龙江 大庆 1 3 1 ) 6 7 2
高含硫气田硫沉积堵塞规律及防控措施研究

根据地面流程管道内流速分布,二 级节流阀后流速快速下降,造成二级节 阀→三级节流阀→汇管硫沉积量大。节 流阀前后压力梯度变化大,造成节流阀 后硫沉积比节流阀前硫沉积量多。与实 际地面流程堵塞情况一致。
管道内流速分布表
名称
管道内径 (mm) 流速
(m/s)
井口— 二级节
流
81.5
二级节 流——三
级节流
技术员,工程师。
60
小时。 五、制定硫沉积气井防措施 根据各井井筒及地面硫沉积问题统
计情况,将大湾区块气井按严重程度分 为3类:(采取防止硫沉积堵塞分级措施 管理,分为一级防控措施、二级防控措 施、三级防控措施)
一级防控措施气井:暂不考虑硫沉 积问题的气井;
二级防控措施气井:轻微硫堵的气 井;
三严防控措施气井:堵塞情况,堵 塞频次频繁。
带来极大危害;同时,当单质硫在地面集输管线沉积会堵塞地面集输系统,影响气井正常生产。本文通过对硫沉积机理及原因进行分析,结合硫沉积模型
的建立,制定了一套普光气田硫沉积解堵工艺及气井防控措施,对普光气田后期持续高效开发有着重要的意义。
【关键词】硫沉积;溶硫剂;防控措施
一、 硫元素析出机理及沉积原 因
高含硫天然气在从地层到地面集输 系统的过程中,其相态会随着压力、温 度的降低而发生变化,单质硫可能会从 气体中析出来,同时开采过程中重组分 的消耗也会加剧单质硫的析出,如果析 出点的温度高于元素硫在该点压力下的 凝固点,则析出的硫为液态,否则析出 的硫为固态。当析出的硫颗粒不能被气 流携带走的时候,就会发生硫颗粒的沉 积现象。实际上,含硫天然气在开采、 输送过程中的硫沉积问题就是元素硫在 天然气中溶解、析出、运移和沉降的过 程。
高含硫气田集输工程设计的关键技术

干 脱水工艺:低温分离法、三甘醇脱水、
气
分子筛脱水;
集
输 国外应用分子筛脱水较多,采用抗酸
工
性分子筛,需引进,可湿气再生;
艺 水露点控制:比输送条件下最低环境
温度低5℃。
11
二、高含硫气田集输工艺方案
干 气 集 输 工 艺
原料气预冷器
干气聚结器
低温分离器 至输气干线
甲醇或乙二醇贫液 自注入泵来
升高时,钢的均匀腐蚀速率增大。
16
三、高含气田集输系统腐蚀控制
集 高含硫气田地面集输系统内可能产
输
生的腐蚀有电化学腐蚀、硫化物应
系 统
力开裂(SSC)以及氢诱发裂纹
的
(HIC)。
腐 蚀
பைடு நூலகம்SC、HIC主要通过选材和制作工
类
艺来解决,电化学腐蚀主要通过加
型
注缓蚀剂来解决。
17
三、高含气田集输系统腐蚀控制
响 因 素
垢下腐蚀等,导致局部腐蚀破坏。一般流速应控 制在3~6m/s。
18
三、高含气田集输系统腐蚀控制
集 Cl-: Cl-影响腐蚀的一个重要因素,
输
如果气田水中Cl-含量超过104ppm,
系 统
容易产生局部腐蚀,为点蚀。
腐 蚀
元素硫:在高酸性环境下,元素硫
的
具有很强的腐蚀性,与管材接触后
影
会加速接触点材料的腐蚀。
备注:
图中虚线表示在气田开发的中后期,井口压力降低后, 采用氨制冷冷却原料气。
氨压缩 制冷系统
至乙二醇回收装置 至站场污水处理系统
12
二、高含硫气田集输工艺方案
干 气 集 输 工 艺
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to c a im ,p e ito n o to e h i u st i h—s f r g se po ain wa n i o tn a k. i n me h n s r d ci n a d c n r ltc n q e o a h g ul a x lr to s a mp ra tts u Ke r s:s u a e e o r lme tls lu ;de o i o y wo d o rg s r s r i ;e e n a u r v f p st n;c n r l i o to
此化学反应是一 可逆 反应 , 用 于高温 高压 地层 。当地 层 适 温度和压力增加 时 , 应 向生成 多硫 化氢 的方 向进行 ; 之 , 反 反 当 地层温度和压力 降低 时 , 应 向有利 于多硫 化氢 分解生 成硫 化 反 氢和元 素硫的方 向进行 , 可能会 发生元 素硫 沉积 。当气相 中溶 解的元素硫达到I 临界饱和度时 , 地层压 力继续 降低 , 元素硫就 则 会析出 , 并在一定条件下 沉积下来 , 堵塞地层 。
Z A i UHu — n ,W N i H O We,Y i r g A G Jn i g ( u u n rn h Z ogu nO le o ay SN P C, i u nD zo 3 16, hn ) P ga gBa c , h n y a iil C mpn , I O E Sc a ah u6 6 5 C ia f d h
21 年 3 00 8卷第 5期
广州化工
・5 ・ 1 9
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I- . 一
Ej
同
含 硫 气 藏 元 素 硫 沉 积 防治 技 术 研 究
赵 伟, 于会景 , 王 晶
( 中石化 中原油田普光分公司, 四川 达州 665 ) 3 16
摘 要 : 在高含硫气藏开采过程中, 地层、 井筒和地面集输管线都会出现硫沉积。硫的大量沉积会引起地层、 井筒和集输管线
HS S HS 2+ 些 2 2+ x ; …
() () 1
1 含硫气体 中元素硫的性质
酸气 中的 硫 既 可 以元 素 的形 式存 在 也 可 以 多硫 化 合 物 ( : ) HS 的形式存在 … 。酸 气含硫 的 能力 随 H S浓 度 、 重烃 浓 度、 压力 、 温度等因素而增加。
pp l e,“ u u lg ig ma i l sv r ieyd et ors n,s c s h et cin o rsu e e ut gi y iei n s l rpu gn ” f nf dwa eyl l u c ro i o k o o u h a ed sr t f e sr ,rs ln h . t u o p i n
关 键词 : 含硫气藏; 元素硫 ; 沉积; 防治
Co t o c ni ue fH i h Su f a s r o r Se i e t to e e t lSu f n r lTe h q so g lur G sRe e v i d m n a i n Elm n l ur a
堵塞 , 导致气井产能急剧下降 , 至停产 , 甚 而一旦生产管线 中形成 “ 硫堵” 管汇极有可能 因腐蚀 、 , 憋压 等遭 到破 坏 , 成硫化氢等有 毒 造 气体 的泄露 和扩散 。了解元素硫 的性质 、 硫沉积 的机理 , 采取预测与防治技术是高含硫气井 开采 中的一项 重要 任务。
高含硫气藏在开发过程 中同常规气藏 区别除表 现出 的剧 毒 3 1 化 学溶 解 . 性和高腐蚀性外 , 大 的不 同就 是会 出现元 素硫 的沉 积 。普 光 最 实验研 究表 明 , 素硫在 地层条 件下将 同 H: 应生成 多 元 S反 气 田 H2 s的平均含量 达到 1. 3 , O 39 % C 平 均含量 达到 9 6 % , .7 硫化氢 : 所 以开发生产过程 中容易发生元素硫 的沉积 。
Ab t a t n h g s r c :I ih—s lu a e e v i o e s h o main,we l r n ura e g t e n pei e u d a u f rg s r s r orprc s ,t e f r to l bo e a d s fc a h r g pi ln swo l p- i pe rs l e o iin.S l e o iin c u e a g mb ro taa wel o e,a d g t rn n r n pot t n ppe a uf d p sto ur u  ̄rd p sto a s d a lr e nu e fsr t lb r n ahe g a d ta s ra i i — i o
,
ln lc a e,la i o a s a p de l e i a r d c in,o v n so r d c in,bu n e f r e n t e p o u to ie bo k g e dng t h r c i n g s p o u to n re e t p p o u t o to c o m d i h r d ci n