高含硫天然气的开发与处理

第10卷第3重庆科技学院学报(自然科学版)2008年6月高含硫天然气的开发与处理范兆廷l2袁宗明段勇吴国霈(1.西南石油大学,成都6100002,重庆科技学院,重庆401331)摘要:就高含硫区块开采过程中硫的运载及沉积规律做了阐述。针对此规律在天然气地面集输处理过程中的影响提出了井口阀门针形阀操作建议以及地面集输处理上艺的改进措施。关键词:大然气;高含硫;硫沉积;地面集输中图分类号:TE375文献标识码:A文章编号:1673-1980(2008)03-0010-03年来含硫气藏的发现促进了含硫气藏硫沉积流体原始组成决定。温度低于硫的熔点时出现压力对渗流及开发的影响的研究。国外有学者首先以硫降就意味着将发生大量元素硫沉积,而气井的产能沉积机理为基础,进行了室内实验与动态预测的模拟就会受到影响。此时,H2S+S,H2S,+1。研究,并探讨了地面集输工程的处理问题。2)物理溶入液体的形式。当地层压力达到元素硫沉积机理研究的核心是对不同气体体系136Ma时,流体的密度与在标准温度压力状态下已中硫溶解度的测试2。元素硫溶解度的大小受酸气有显著差别而高压的CH4、H2S,CO以及部分凝析组分、压力温度等因素的影响。高含硫气田在开液组成的混合密度流对单质硫具有较强的溶解能力采过程中,储层压力降低导致元素硫在含硫天然气(3)元素硫以粒状(低于熔点)或液滴状(高于熔中的溶解度降低而析出并在储层孔隙空间中沉积,点)被产出井流物运载到地面。液硫具有过冷的特最终导致储层的渗透率降低甚至发生硫堵。在地面点因此当温度低于液硫的凝固点时单质硫以液滴处理过程中,压力波动较大的地方也会发生硫沉积,的形式被运载。一旦开始有固态硫析出,流体中的进而影响到地面集输工艺其它硫就会被催化而很快聚集沉淀下来。1元素硫的沉积及运载机理元素硫在高温、高压下主要以化学多硫化氢的形式运载较低压力温度下出现多硫化氢的可能性有关研究表明,元素硫的来源有两种可能:较低,主要以物理溶解的形式存在。最新研究表明种是H2S在地下高温高压环境经由FeS2缓慢催化在地层条件下元素硫与H2S结合成多硫化氢降解产生元素硫;另一种是HS和C在地下高2硫沉积的规律研究与地面工艺改进温高压环境生成元素硫,即单质硫。CO2+6H2s200c,137900kPaS↓在高含硫酸性气藏开采和地面集输处理过程中,当温度和压力下降,含硫量达到饱和的井流将有上述过程中,无法确认究竟FeS2催化了H2S硫磺结晶体析出。若结晶体微粒直径大于孔喉直径还是催化了H2S和CO2,不过可以确认H2S是元或是气体携带结晶体的能力低于硫磺结晶体的析出素硫沉积的物质基础。元素硫从地层到地面运载的量,就会发生硫物理化学沉积现象。如果大量硫沉方式主要有3种积将会引起气藏严重污染和阻塞等渗流伤害进而(1)多硫化氢的方式。这可能是元素硫运载的影响到含硫天然气的开采和地面处理(通常采取与主要方式,运载量由运载线路上的温度压力剖面及温度和压力有关的硫溶解能力作为硫沉积条件的判收稿日期:2007-1011作者简介:范兆廷(91-),男,四川成都人,西南石油大学在读硕土研究生重庆科技学院石油工程学院助教主要研究方向为油气集输工艺理论与技术范兆延,袁宗明,段勇,吴国霈:高含硫天然气的开发与处理别依据)不会出现阶梯型变化,同时增加了气井开采寿命国外学者总结了元素硫沉积易发生的基本条避免在针型阀处频繁地调整阀门开度和控制调整幅件:(1)地层流体具有较高的硫化氢含量;(2)较低度都可以减缓硫及多硫化合物的沉积。对于分离器的凝析物(C3)含量;(3)无芳香族烃类存在;(4)较可采用双通道工艺以解决生产实际问题(图1和图大的井底压力温度变化;(5)从井底到井口具有较2为工艺比较)。大的温度变化。高压放空屮压放空在高含硫天然气的地面集输过程中,最易发生硫沉积的是压力波动最为强烈的地方。我国川东北去集’(干线地区就发生过由于硫沉积堵塞井筒和分离器而导致中压排污生产停止的情况。目前正在组织开采的普光气田含硫量最高达到了220g/m3,地面集输过程中的硫沉积已经不容忽视。天然气研究院曾在溶硫剂方面做图1单通道工艺流程了大量的探索,但均未取得实质性的进展。我们在高乐放空此进行了研究并作了工艺改进以满足生产的迫切需要。去集气干线传统工艺中,地面集输工艺最易发生硫堵的地{点一般集中在压力和温度波动较大的井筒出口、针型阀阀心前后以及分离器进口。在硫含量高的地方中压排污甚至发生不可解堵的硫堵。针对井筒硫沉积,我们对井口阀门开度进行控制,缓慢打开或关闭井口阀图2双通道工艺流程门。根据克拉伯龙状态方程,假设纯单质硫在一定在传统单通道工艺中(图1),高含硫天然气经温度T和压力F时有a相和B相平衡共存,即有:水套炉加热,通过分离器分离后进行外输,一旦在分=3(1)离器的进出口发生硫的沉积会直接造成压力波动或压力持续不稳定,分离效果差排污能力下降。长其中:△Sm一相变时摩尔体积的改变,ASm期硫沉积势必会造成关井停产后清洗分离器,经常";△vm一相变热。性的开关井对气井产量的增加造成一定的影响。在改进的双通道工艺流程中,分1和分2可相互备在一般情况下,硫的沉积会经过一个由气态到用在不停产的情况下保持整个系统的有序运行。液态再到固态的过程描述气一液平衡的方程可简通过系统流程的倒换增加了主体设备的运行寿命,化为:提高了生产设备的安全性,也保证了气井的有序运:=r,t(2)行。目前该方案在川东北地区试用后能够满足高其中:△Hm-摩尔气化热;Vn(g)-气体的摩尔体含硫天然气的开采和处理积。式(2)称为克劳修斯一克拉柏龙( Clausius-Cap3结论eyron)方程是由热力学原理导出的描述液体蒸气压(1)元素硫主要以多硫化氢物理溶入液体的形的基本方程。若温度变化范用不大,△Hm可近似式,呈粒状(低于熔点)或液滴状(高于点)被井流看作常数于是对式(2)进行积分得到运载到地面。(3)(2)当温度和压力下降,含硫量达到饱和的井流或ln△气体携带结晶体的能力低于硫磺结晶体的析出量,+C就会发生硫的物理沉积和化学沉积现象其中:△Hm-摩尔气化热;R一气体常数;R=(3)缓慢地开关井口阀门和针形阀可有效降低8.314J/(mol·K);C是积分常数。硫沉积由上述关系式可以知道缓慢地开关阀门使压(4)采用双通道工艺流程能够较好地满足当前力与温度的波动呈现出缓慢压力温度坡降曲线,而生产需要,但工艺较复杂需要频繁倒换流程且要有范兆延,袁宗明,段勇,吴国霈:高含硫天然气的开发与处理两套分离设备。如果开发出有效的溶硫剂效果将会 troleum Technology,1972,18(5):11421146更好。[3]戴金星,胡见义,贾承造,科学安全勘探开发高硫化氩天然气田的建议「石油勘探与开发,2004,31(2):1-4.参考文献[4]Hyne J B, Derdall G D. How to Handle Sulfur Deposited[1]郭肖,杜志敏,刘建议低渗透气蒇耦合流动模拟[J].天by Sour Gas [J]. World Oil, 1980(24):111-120然气工业,200525(25):[5] By Nicholas Hands碳酸盐裂缝气藏含硫天然气中硫沉[2]Kuo C H. On the Production of Hydrogen Sulfide-sul积的预测即处理新进展[冂.陈海龙讠油田工程fur Mixtures from Deep Format ions[J]. Journal of Pe-2004,20(9):27-32.Exploration and Process on High Sulfur GasFAN Zhao-ting2 YUAN Zong-ming DUAN Yong WU Guo-pei(1. Southwest Petroleum University, Chengdu 610500;2. Chongqing University of Science and Technology, Chongqing 401331Abstract: This paper elaborates the high sulfur content blocks in the process of mining, transport and depo-sition of sulfur laws. Against the law of natural gas gathering and transportation ground with the impactit points out some advices to the wellhead valves and needle valve operation. Finally, it presents recommen-dations on the ground gathering and process improvements to meet current production needs.Key words: nature-gas; high-sulfur gas; sulfur deposition; ground works(上接第9页)研究M北京:科学出版社,2032627[3]范训礼,戴航,张新家.神经网络在岩性识别中的应用[5]崔勇,赵澄林.神经网络技术在油田地质学领域的应].测井技术,19991):3335测井岩性识别为例[门.西安石油学院学报(自[4]刘争平.人工神经网络在测井一地震资料联合反演中的应用然科学版),2002,17(4):16-18.Well Logging Lithologic Identification Based on RBF Neural NetworkCheN Chao WEI Mao-an2(1. Zhejiang Police College, HangZhou 310053: 2. The Information Center of DrillingTechnology Research Institute ShengLi Oil Field Company, Ltd, Dongying 257017)Abstract: Well logging data contain rich formation lithologic information and it is the basic data of litholog-ical identification. The traditional methods are difficult to reflect the nonlinear mapping relationship be-tween well logging data and litholog, but the neural network can solve this problem. It has the advantagesof distributed processing, automatic study, automatic organization, high nonlinear and others. a radialbasis function neural network mode of lithologic identification based on the radial basis function is established to study a real well logging data and lithologic data. Practical application shows that the accuracy ofidentification is high and the convergence speed is fast.Key words: RBF neural network; well logging data; lithologic identification