高含硫天然氣的開(kāi)發(fā)與處理

第10卷第3重慶科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)2008年6月高含硫天然氣的開(kāi)發(fā)與處理范兆廷l2袁宗明段勇吳國霈(1.西南石油大學(xué),成都6100002,重慶科技學(xué)院,重慶401331)摘要:就高含硫區塊開(kāi)采過(guò)程中硫的運載及沉積規律做了闡述。針對此規律在天然氣地面集輸處理過(guò)程中的影響提出了井口閥門(mén)針形閥操作建議以及地面集輸處理上藝的改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞:大然氣;高含硫;硫沉積;地面集輸中圖分類(lèi)號:TE375文獻標識碼:A文章編號:1673-1980(2008)03-0010-03年來(lái)含硫氣藏的發(fā)現促進(jìn)了含硫氣藏硫沉積流體原始組成決定。溫度低于硫的熔點(diǎn)時(shí)出現壓力對滲流及開(kāi)發(fā)的影響的研究。國外有學(xué)者首先以硫降就意味著(zhù)將發(fā)生大量元素硫沉積,而氣井的產(chǎn)能沉積機理為基礎,進(jìn)行了室內實(shí)驗與動(dòng)態(tài)預測的模擬就會(huì )受到影響。此時(shí),H2S+S,H2S,+1。研究,并探討了地面集輸工程的處理問(wèn)題。2)物理溶入液體的形式。當地層壓力達到元素硫沉積機理研究的核心是對不同氣體體系136Ma時(shí),流體的密度與在標準溫度壓力狀態(tài)下已中硫溶解度的測試2。元素硫溶解度的大小受酸氣有顯著(zhù)差別而高壓的CH4、H2S,CO以及部分凝析組分、壓力溫度等因素的影響。高含硫氣田在開(kāi)液組成的混合密度流對單質(zhì)硫具有較強的溶解能力采過(guò)程中,儲層壓力降低導致元素硫在含硫天然氣(3)元素硫以粒狀(低于熔點(diǎn))或液滴狀(高于熔中的溶解度降低而析出并在儲層孔隙空間中沉積,點(diǎn))被產(chǎn)出井流物運載到地面。液硫具有過(guò)冷的特最終導致儲層的滲透率降低甚至發(fā)生硫堵。在地面點(diǎn)因此當溫度低于液硫的凝固點(diǎn)時(shí)單質(zhì)硫以液滴處理過(guò)程中,壓力波動(dòng)較大的地方也會(huì )發(fā)生硫沉積,的形式被運載。一旦開(kāi)始有固態(tài)硫析出,流體中的進(jìn)而影響到地面集輸工藝其它硫就會(huì )被催化而很快聚集沉淀下來(lái)。1元素硫的沉積及運載機理元素硫在高溫、高壓下主要以化學(xué)多硫化氫的形式運載較低壓力溫度下出現多硫化氫的可能性有關(guān)研究表明,元素硫的來(lái)源有兩種可能:較低,主要以物理溶解的形式存在。最新研究表明種是H2S在地下高溫高壓環(huán)境經(jīng)由FeS2緩慢催化在地層條件下元素硫與H2S結合成多硫化氫降解產(chǎn)生元素硫;另一種是HS和C在地下高2硫沉積的規律研究與地面工藝改進(jìn)溫高壓環(huán)境生成元素硫,即單質(zhì)硫。CO2+6H2s200c,137900kPaS↓在高含硫酸性氣藏開(kāi)采和地面集輸處理過(guò)程中,當溫度和壓力下降,含硫量達到飽和的井流將有上述過(guò)程中,無(wú)法確認究竟FeS2催化了H2S硫磺結晶體析出。若結晶體微粒直徑大于孔喉直徑還是催化了H2S和CO2,不過(guò)可以確認H2S是元或是氣體攜帶結晶體的能力低于硫磺結晶體的析出素硫沉積的物質(zhì)基礎。元素硫從地層到地面運載的量,就會(huì )發(fā)生硫物理化學(xué)沉積現象。如果大量硫沉方式主要有3種積將會(huì )引起氣藏嚴重污染和阻塞等滲流傷害進(jìn)而(1)多硫化氫的方式。這可能是元素硫運載的影響到含硫天然氣的開(kāi)采和地面處理(通常采取與主要方式,運載量由運載線(xiàn)路上的溫度壓力剖面及溫度和壓力有關(guān)的硫溶解能力作為硫沉積條件的判收稿日期:2007-1011作者簡(jiǎn)介:范兆廷(91-),男,四川成都人,西南石油大學(xué)在讀碩土研究生重慶科技學(xué)院石油工程學(xué)院助教主要研究方向為油氣集輸工藝理論與技術(shù)范兆延,袁宗明,段勇,吳國霈:高含硫天然氣的開(kāi)發(fā)與處理別依據)不會(huì )出現階梯型變化,同時(shí)增加了氣井開(kāi)采壽命國外學(xué)者總結了元素硫沉積易發(fā)生的基本條避免在針型閥處頻繁地調整閥門(mén)開(kāi)度和控制調整幅件:(1)地層流體具有較高的硫化氫含量;(2)較低度都可以減緩硫及多硫化合物的沉積。對于分離器的凝析物(C3)含量;(3)無(wú)芳香族烴類(lèi)存在;(4)較可采用雙通道工藝以解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題(圖1和圖大的井底壓力溫度變化;(5)從井底到井口具有較2為工藝比較)。大的溫度變化。高壓放空屮壓放空在高含硫天然氣的地面集輸過(guò)程中,最易發(fā)生硫沉積的是壓力波動(dòng)最為強烈的地方。我國川東北去集’(干線(xiàn)地區就發(fā)生過(guò)由于硫沉積堵塞井筒和分離器而導致中壓排污生產(chǎn)停止的情況。目前正在組織開(kāi)采的普光氣田含硫量最高達到了220g/m3,地面集輸過(guò)程中的硫沉積已經(jīng)不容忽視。天然氣研究院曾在溶硫劑方面做圖1單通道工藝流程了大量的探索,但均未取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。我們在高樂(lè )放空此進(jìn)行了研究并作了工藝改進(jìn)以滿(mǎn)足生產(chǎn)的迫切需要。去集氣干線(xiàn)傳統工藝中,地面集輸工藝最易發(fā)生硫堵的地{點(diǎn)一般集中在壓力和溫度波動(dòng)較大的井筒出口、針型閥閥心前后以及分離器進(jìn)口。在硫含量高的地方中壓排污甚至發(fā)生不可解堵的硫堵。針對井筒硫沉積,我們對井口閥門(mén)開(kāi)度進(jìn)行控制,緩慢打開(kāi)或關(guān)閉井口閥圖2雙通道工藝流程門(mén)。根據克拉伯龍狀態(tài)方程,假設純單質(zhì)硫在一定在傳統單通道工藝中(圖1),高含硫天然氣經(jīng)溫度T和壓力F時(shí)有a相和B相平衡共存,即有:水套爐加熱,通過(guò)分離器分離后進(jìn)行外輸,一旦在分=3(1)離器的進(jìn)出口發(fā)生硫的沉積會(huì )直接造成壓力波動(dòng)或壓力持續不穩定,分離效果差排污能力下降。長(cháng)其中:△Sm一相變時(shí)摩爾體積的改變,ASm期硫沉積勢必會(huì )造成關(guān)井停產(chǎn)后清洗分離器,經(jīng)常";△vm一相變熱。性的開(kāi)關(guān)井對氣井產(chǎn)量的增加造成一定的影響。在改進(jìn)的雙通道工藝流程中,分1和分2可相互備在一般情況下,硫的沉積會(huì )經(jīng)過(guò)一個(gè)由氣態(tài)到用在不停產(chǎn)的情況下保持整個(gè)系統的有序運行。液態(tài)再到固態(tài)的過(guò)程描述氣一液平衡的方程可簡(jiǎn)通過(guò)系統流程的倒換增加了主體設備的運行壽命,化為:提高了生產(chǎn)設備的安全性,也保證了氣井的有序運:=r,t(2)行。目前該方案在川東北地區試用后能夠滿(mǎn)足高其中:△Hm-摩爾氣化熱;Vn(g)-氣體的摩爾體含硫天然氣的開(kāi)采和處理積。式(2)稱(chēng)為克勞修斯一克拉柏龍( Clausius-Cap3結論eyron)方程是由熱力學(xué)原理導出的描述液體蒸氣壓(1)元素硫主要以多硫化氫物理溶入液體的形的基本方程。若溫度變化范用不大,△Hm可近似式,呈粒狀(低于熔點(diǎn))或液滴狀(高于點(diǎn))被井流看作常數于是對式(2)進(jìn)行積分得到運載到地面。(3)(2)當溫度和壓力下降,含硫量達到飽和的井流或ln△氣體攜帶結晶體的能力低于硫磺結晶體的析出量,+C就會(huì )發(fā)生硫的物理沉積和化學(xué)沉積現象其中:△Hm-摩爾氣化熱;R一氣體常數;R=(3)緩慢地開(kāi)關(guān)井口閥門(mén)和針形閥可有效降低8.314J/(mol·K);C是積分常數。硫沉積由上述關(guān)系式可以知道緩慢地開(kāi)關(guān)閥門(mén)使壓(4)采用雙通道工藝流程能夠較好地滿(mǎn)足當前力與溫度的波動(dòng)呈現出緩慢壓力溫度坡降曲線(xiàn),而生產(chǎn)需要,但工藝較復雜需要頻繁倒換流程且要有范兆延,袁宗明,段勇,吳國霈:高含硫天然氣的開(kāi)發(fā)與處理兩套分離設備。如果開(kāi)發(fā)出有效的溶硫劑效果將會(huì ) troleum Technology,1972,18(5):11421146更好。[3]戴金星,胡見(jiàn)義,賈承造,科學(xué)安全勘探開(kāi)發(fā)高硫化氬天然氣田的建議「石油勘探與開(kāi)發(fā),2004,31(2):1-4.參考文獻[4]Hyne J B, Derdall G D. How to Handle Sulfur Deposited[1]郭肖,杜志敏,劉建議低滲透氣蕆耦合流動(dòng)模擬[J].天by Sour Gas [J]. World Oil, 1980(24):111-120然氣工業(yè),200525(25):[5] By Nicholas Hands碳酸鹽裂縫氣藏含硫天然氣中硫沉[2]Kuo C H. On the Production of Hydrogen Sulfide-sul積的預測即處理新進(jìn)展[冂.陳海龍讠油田工程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頁(yè))研究M北京:科學(xué)出版社,2032627[3]范訓禮,戴航,張新家.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )在巖性識別中的應用[5]崔勇,趙澄林.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在油田地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的應].測井技術(shù),19991):3335測井巖性識別為例[門(mén).西安石油學(xué)院學(xué)報(自[4]劉爭平.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )在測井一地震資料聯(lián)合反演中的應用然科學(xué)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