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高含硫气藏硫沉积储层伤害实验及模拟研究

张文亮  
【摘要】: 高含硫气藏作为非常规气藏重要组成部分,在我国四川盆地川渝地区有着广泛的分布。该类气藏在开采过程中,随着气体产出,地层压力不断下降,元素硫将以单体形式从载硫气体中析出,且在适当的温度条件下以固态硫的形式存在,并在储层岩石的孔隙喉道中沉积,从而堵塞天然气的渗流通道,降低地层有效孔隙空间及渗透率,影响气井的产能。 本文在硫沉积储层伤害实验基础上,针对高含硫气藏复杂渗流特征,突破传统意义上经典的渗流理论,基于空气动力学气固理论描述硫微粒在多孔介质中的运移和沉积,建立了考虑硫沉积的高含硫气藏气液固耦合综合数学模型,在此基础上进行了硫沉积机理研究,为高含硫气藏气井合理配产、开发动态指标预测、气藏开发方案编制和产能建设提供了科学依据。 取得的主要成果如下: (1)采用实验和理论相结合的研究方法,自主研发了硫沉积实验流程和实验装置,建成了国内唯一的硫沉积评价实验室。物理模拟测试了多孔介质中H2S-CO2-H2O-固态硫-天然气共存体系相态特征参数。应用研制的实验设备,实验证实了地层中确实有元素硫沉积,硫沉积与温度与压力、气体流动速度、气体组分及H2S含量、地层孔隙结构等因素有关。 (2)建立了一套基于热力学和动力学的硫沉积预测模型,形成了一套硫析出和硫沉积的判断准则,为硫沉积准确预测和防治提供了理论支持。 (3)研究了普光气田地层硫沉积的机理,并结合普光气田开发方案及气藏工程和渗流力学理论,对普光气田地层硫沉积的开始时间进行预测。 (4)将非平衡相变理论引入地层硫沉积中,对普光气田开发过程中不同开发阶段地层硫沉积的径向分布进行描述,在此基础上进一步预测不同时刻硫沉积对气井产能的影响。 (5)建立了高含硫气藏元素硫在孔隙介质中运移沉积模型和气-液-固耦合综合模型,研制出适应高含硫气藏开发的数值模拟软件。应用该软件进行了普光气田开发方案设计与开发指标预测研究。为普光气田高效开发制定了合理的工作制度参数,为气田稳产及产能接替提供了重要理论依据。


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