考虑硫沉积影响的水平井稳产能力预测

水平井是高效开发高含硫气藏的主要井型。高含硫气藏在开发过程中,井筒附近压力下降,导致水平井井筒周围形成不规则的硫沉积区,严重的可能导致部分井筒单元没有气体流入。为了更好地对该类气藏进行气井稳产能力预测,构建了水平井分段渗流双区复合物理模型,建立了不稳定渗流数学模型,并采用Laplace积分变换、边界元和压降叠加对井底压力进行了求解。结合不稳定渗流数学模型与高含硫气藏物质平衡方程,构建气井稳产能力预测模型,分析了不同参数对稳产时间和井底压力的影响。研究结果表明:含硫饱和度、堵塞段与渗流段长度比值和水平段长度等对稳产时间和井底压力有着非常明显的影响,含硫饱和度和水平段长度与气井稳产时间呈指数变化关系。通过对元坝气藏某水平井进行实例分析,验证了该方法的准确性,该模型和方法的建立为高含硫气藏水平井稳产能力预测提供了理论依据。

罗家寨高含硫气藏基于稳产的优化配产方法

罗家寨高含硫气藏集输系统受硫沉积影响,气井二级节流后压力频繁触发联锁报警,为避免气井联锁关井,只能通过压产降压方式维持生产。通过分析阶段单井日均产气量与硫沉积量发现,随着单井配产比的增大,阶段硫沉积量也呈增加趋势。为了提高单井连续生产周期,降低集输系统硫沉积量及其影响程度,目前采用的传统产能配产法已无法满足矿场生产要求。因此,为了获得气藏最优稳产期,从影响单井配产的各项因素出发,通过节点分析,建立以最优稳产期为目标函数的非线性数学模型,综合考虑气井产能、临界携硫产量、节流后安全阀限定最大产量、二级节流后联锁压力对应最大产量等约束条件,采用基于微分的搜索方法迭代计算,得到最优稳产期对应的单井配产。按照最优配产方案对6口生产井实施了产量调整,单井二级节流后压力平均下降约0.3 MPa,平均稳产天数由106 d提高至201 d,集输系统阶段硫沉积量减少121 kg,有效指导了气井生产,同时可为相似的已开发高含硫气田的优化配产提供借鉴。

铁山坡高含硫气藏安全快速钻井技术优化与应用

针对铁山坡气藏硫化氢含量高(最高达222.30 g/m^(3))、嘉五以上地层倾角大(最大倾角25°)、须家河组研磨性强、嘉陵江组高压盐水侵、飞仙关组地层压力系数低等难题,开展了套管柱、井口装置、钻具抗硫材质优选,优化了铁山坡区块的井身结构,优选了高陡构造防斜提速工具,形成了铁山坡高含硫气藏安全快速钻井技术。现场应用效果表明,优选的抗硫钻具、套管柱、井口装置满足了高含硫气藏安全高效开发的要求;四开井身结构有效解决了上部地层井漏、垮塌、盐水侵的问题,降低了飞仙关高含硫层段的井控风险;优选了垂钻工具、钻头和旋导工具,铁山坡气田平均机械钻速由1.85 m/h提速到3.61 m/h,铁山坡6口井平均钻井周期缩短了16.11%。该研究成果为后续川东北高含硫气藏的安全快速钻井提供了技术支撑。

深层—超深层海相碳酸盐岩成储成藏机理与油气藏开发方法研究进展

基于钻井、地震、测井、测试以及实验分析等新资料,针对中西部叠合盆地深层—超深层海相碳酸盐岩层系成储、成藏和油气藏高效开发面临的关键科学问题开展持续攻关。研究表明:(1)断裂主导形成的储集体和古老层系白云岩储层是深层—超深层海相碳酸盐岩两类重要的储层;以断裂为主导形成的规模储集体,根据成因可进一步分为3种类型:断裂活动过程中构造破裂形成的缝洞储集体、致密碳酸盐岩受断裂和流体双重改造形成的储集体与早期丘滩等高能相带受断裂和流体改造形成的储层;优势丘滩相、早期白云石化和溶蚀、酸性流体环境、膏盐岩封盖和超压是优质白云岩储层形成和保持的关键。(2)中国中西部叠合盆地海相碳酸盐岩层系富有机质页岩主要发育于被动陆缘深水陆棚、碳酸盐缓坡等环境中,构造-热体制是控制深层—超深层油气藏赋存相态的重要因素,改造型动力场控制中西部叠合盆地深层—超深层海相碳酸盐岩油气成藏与分布。(3)普光等高含硫酸性气田开发过程中硫析出堵塞井筒,采用井筒溶硫剂配合连续油管解硫堵效果明显;基于沉积模拟的双重介质建模数模一体化技术可以精细刻画水侵前缘空间展布及变化,并据此提出气井全生命周期调、排、堵控水对策。(4)超深断控缝洞油气藏开发过程中,储层应力敏感,渗透率随压力下降而显著降低,产量递减较快;凝析气藏相态变化快,压降显著影响凝析油采出程度;据此提出“注水+注天然气”重力驱油藏开发方法和“高注低采”天然气驱凝析气藏开发方法;采用分层次约束、逐级地质建模和流-固-热耦合的复合介质数值模拟有效提高了油气藏开发生产动态模拟的预测精度。

液硫沉积吸附影响下高含硫气藏储层精细定量表征

为明确液硫沉积吸附对高含硫气藏储层的影响规律,选取代表3种典型碳酸盐岩孔隙结构的天然岩心,以高温高压岩心驱替实验为基础,综合采用核磁共振横向弛豫时间谱与成像技术、全直径岩心X射线CT扫描技术、基础物性测试和场发射扫描电镜成像等手段,对原始状态、注硫后和气驱后3个稳定状态的岩心进行精细定量表征。研究表明:硫沉积吸附引起的孔隙体积损失主要来源于1000μm以上的中大孔;液硫在较小孔隙空间中的吸附沉积能力更强,对原始孔隙结构较差的储层伤害更大;3类碳酸盐岩储层的孔隙结构呈现多重分形特征,孔隙结构越差,液硫沉积吸附引起的内部空间孔隙分布改变越大,非均质性越强;液硫沉积吸附引起岩石孔径分布、孔隙连通性和非均质性变化,进而改变储层物性,注硫及气驱后物性较好的Ⅰ类储层渗透率下降16%,而物性较差的Ⅱ、Ⅲ类储层渗透率下降90%以上,伤害程度极大,说明初始物性越差,液硫沉积吸附伤害越大;液硫以絮状、蛛网状或网膜状吸附沉积于不同类型的孔隙空间,引起储层孔隙结构和物性的改变。

高含硫气井元素硫溶解度与硫沉积预测模型研究

为了正确评估高含硫气井的储层硫堵伤害,通过收集整理大量酸性气体硫溶解度实验数据,建立了考虑溶质压力特性的典型高含硫气藏条件下元素硫溶解度预测模型。在此基础上,根据气水渗流理论与硫溶解度随压力变化量函数,推导了元素硫沉积量化表征数学模型;采用四川盆地某高含硫边水气藏与典型硫堵气井的基础静态与动态资料等,定量分析了影响气井硫堵状况的因素与储层硫饱和度的变化规律,探讨了缓解储层硫堵状况的技术思路与对策。研究结果表明:(1)通过验证,证明了本文建立的硫溶解度预测模型具有更好的预测性能,预测结果也更可靠;(2)气井硫堵程度受制于多种因素的综合影响,在相同的生产时间下,较大的气井日产气量、储层(初始)含水饱和度、非达西流常数,较小的储层有效厚度、储层(初始)孔隙度与渗透率、井底流压,能够造成更严重的气井硫沉积堵塞状况;(3)随着气井生产时间的增加,气井硫堵区域逐渐向井筒外围地层扩展。在气藏不同开发阶段,应该采取不同的硫沉积治理思路。开发初期,建议采用“控速为先,治理为辅”的治硫思路;开发中期,采取“控治并重”的思路;开发后期,应以经济效益为先,维持气井带液生产是该阶段的重点工作。

高含硫天然气藏同步钻采交叉作业风险识别与评估

高含硫天然气藏同步钻采过程中,新井钻完井作业和生产井生产作业的交叉影响风险较高,需要采取控制措施削减风险。分析对比各种风险评估方法,选择故障假设法(What-if),根据钻井过程划分节点,分析每个节点存在的交叉作业风险,结合防护措施进行风险评级。对风险较高的场景提出风险削减建议,将建议措施转化为行动实施,实现了安全高效钻完井作业。

高含硫气藏元素硫沉积及其对储层伤害模型研究

根据元素硫的溶解沉积机理和物质平衡原理，利用高速非达西渗流理论，建立了元素硫沉积模型及受元素硫沉积影响的地层孔隙度、渗透率随生产时间的变化关系．研究表明：元素硫的沉积主要发生在近井地带1．5m以内，离井筒越近，沉积越严重，孔隙度和渗透率下降越大，对储层伤害越大；气井产量越大，硫沉积越严重，孔隙度和渗透率下降越大，合理产量应控制在（15-20）×10^4m^3／d；高含硫气体的渗流表现出强烈的流固耦合特性．

析出硫为液态的高含硫气藏数值模拟方法

为实现对高含硫气藏开发过程中析出硫的定量预测,提出了析出硫为液态的高含硫气藏数值模拟方法。首先以硫溶解度随压力变化实验为基础,建立硫溶解度数学模型和析出硫液相体积分数计算模型,计算不同压力下析出硫的液相体积分数,创建CVD实验;其次通过气体组成的归一化处理,确定高含硫气藏的真实气体组成;最后综合真实气体组成、CVD实验和CCE实验结果,创建反映硫析出的PVT样品,采用组分模型进行析出硫为液态的高含硫气藏数值模拟研究。采用该方法对四川盆地普光气田主体气藏开发过程中析出硫进行了定量预测,结果表明:硫饱和度随以井筒为中心的径向距离的增大而减小,越接近井筒,硫析出量越大,硫饱和度越高;随生产时间的延长,天然气采出程度越高,气藏压力越低,硫析出区域增大,相同半径处的硫饱和度增大。该方法实现了对高含硫气藏析出硫的定量预测,提高了开发动态预测的准确性,为科学开发该类气藏提供了更可靠的决策依据。

高含硫气藏物质平衡方程

气藏物质平衡方程是气藏工程中的重要理论,可以确定气藏的原始地质储量和可采储量,判断气藏的驱动类型,以及预测气藏未来的开发动态。高含硫气藏是一种特殊的气藏类型,该类气藏在气体开采过程中,随着地层压力不断下降,会产生硫沉积现象。常规气藏物质平衡方程没有考虑硫沉积现象,因此,高含硫气藏物质平衡方程与常规气藏物质平衡方程存在一定的差异,直接利用常规气藏物质平衡方程预测高含硫气藏的开发动态会产生一定误差。在考虑硫沉积的基础上,针对封闭气藏的情况,推导了高含硫气藏的物质平衡方程,为高含硫气藏开发动态分析及预测提供了一种有效的手段。

元坝高含硫气藏超深水平井完井技术研究及实践

元坝长兴组气藏属于超深、高温、高压、高含硫碳酸盐气藏,水平井完井的经济性与安全性矛盾非常突出,作业工况及井下条件复杂,风险和效率是该类气井完井需要考虑的重点。为此,通过大量的理论研究、模拟计算、室内实验、现场试验,形成了元坝高含硫气藏超深水平井完井技术。Ⅰ-Ⅱ类较多的礁相储层,以衬管完井方式为主,Ⅰ-Ⅱ类较少的叠合区、滩相储层,底水较为发育区域,采用射孔完井;完井材质选用4C类镍基合金;完井工具采用具有自平衡功能的井下安全阀、具备可回收功能的锚定密封插管封隔器;完井管柱采用复合油管,原则上不设计坐放短节、不采用伸缩节;通过优化封隔器坐封位置减少镍基合金套管使用长度。通过以上措施,既能满足酸化及长期安全生产要求,便于后期作业,又极大程度降低了完井成本,为该区的勘探开发提供了重要的技术支持。

川东北地区高含硫气井地质工程一体化技术及其应用

四川盆地开江梁平海槽东侧飞仙关组碳酸盐岩气藏的勘探开发目前面临着高含硫、高压、高温、钻井效率低等挑战,迫切需要解决安全钻井、高效提速等难题,使用常规钻探方法具有一定风险且效率较低。以川东北高含硫地区气田为研究对象,从储层品质、钻井品质、完井品质三方面着手,运用地质工程一体化思路与技术对气藏开发进行研究。开展综合地质研究和模型建立,优化钻前地质设计和井位部署;从钻井过程中遇到的复杂情况进行分析,解决强研磨地层、多弱面地层、高压盐水层的钻井安全提速问题;针对含气目的层,优化酸化、压裂提产方案,实现高含硫气藏的安全高效开采。研究结果表明:地质工程一体化技术的成功应用,为特殊地质条件引起的井涌、井塌、井漏、高抗钻及难压裂等工程问题提供了有效预测,保障了高含硫气藏方案设计及实施的科学决策依据,缩短了钻井和建产周期,初步实现了气藏开发初期的效益突破。

高速非达西流动时元素硫沉积模型研究

元素硫沉积是含硫气藏开发过程中广泛存在而又必须解决的难题之一。高含硫气藏一旦投入开发,地层压力会逐步下降,使得元素硫溶解度下降而沉积下来,沉积的元素硫会堵塞地层孔隙,降低渗流通道,影响气井产能。考虑了高含硫气体在近井地带作高速非达西流动,建立了硫的沉积模型,并利用该模型对实际气藏进行预测和对比研究,再通过实例计算发现,硫非瞬时平衡沉积比瞬时平衡沉积对地层的伤害更严重,高速非达西流动沉积比达西流动时对地层伤害更严重,认为在开发高含硫气藏时,必须合理选择开发速度,有效防止元素硫沉积。

基于EDEM-Fluent耦合模拟高含硫气藏地层硫沉积

溶解在酸性气体中的元素硫会随着地层压力的降低从气体中析出,析出硫微粒的沉积会对地层造成严重伤害。以往对于地层孔隙中硫微粒的沉积与否,主要是通过研究其所受合力情况来判别,忽略了硫微粒的具体形状、碰撞、聚集等因素。因此,针对井筒附近地层发生硫沉积的高含硫气藏,利用EDEM-Fluent耦合方法模拟研究孔隙中硫的沉积规律。研究结果表明:同样大小的微粒,由于存在碰撞、凝聚等作用力,所受合力不同,产生了不同的运动规律;在流动方向上,硫沉积量呈递增趋势;硫微粒在孔隙中的同一位置沉积量,会随着时间的增加逐渐增大;离孔隙壁面越近的硫微粒,沉积越牢固,越不容易被气流带走;硫微粒浓度在纵向从上到下依次增加;随着气体中硫质量分数的增加,硫沉积速率也增大;孔隙突然扩大或缩小,硫沉积呈现出不同的规律。

高含硫气藏硫沉积预测模型和溶解度计算方法研究

与普通气藏相比,高含硫气藏的开发甚为复杂。该类气藏因其硫化氢含量高,随着气藏的开发,地层中元素硫析出、沉积,使开发过程出现一系列复杂问题。通过综合分析,归纳出元素硫的沉积机理以及元素硫沉积对地层的伤害;分析了两种元素硫沉积预测模型;讨论了硫溶解度的计算方法;总结了影响元素硫沉积的各种因素。

高含硫气藏元素硫溶解度预测新模型

为了提高硫溶解度的预测精度,利用Brunner和Woll实验测得的86个硫溶解度数据,选取组分密度、硫化氢含量和油藏温度3个因素,运用统计学和多元回归理论,在Chrastll模型的基础上建立了3个参数的硫溶解度预测模型。并将该模型和已有的3个模型预测的86个硫溶解度实验数据进行了对比,结果表明本文模型的预测精度大幅度提高。利用该模型对乔海波实验条件下的硫溶解度进行预测,并与实验结果进行对比,进一步验证了该模型的可靠性。

高压高产含硫气井测试技术及应用

川东北海相气藏埋藏深、温度压力高、普遍含硫、平面及纵向产量变化大,测试工艺复杂,面临井下工具受限、井下事故复杂、井控及环境污染风险大等难题。在川东北高含硫气井测试实践与经验基础上,形成了高压高产含硫气井测试技术。形成了三类六套APR射孔—酸压—测试联作短期测试管柱;管柱力学分析、多级压力控制、国产抗硫及复合地面流程等测试配套工艺满足各类测试要求;以压井、防喷、防漏为主的测试应急方案及措施确保了作业安全。该技术在YB1-侧1,YB12,HB1-1D等井中成功应用,为该类气田勘探开发的顺利进行提供了技术支撑。

试凑法在处理气井井口压恢曲线异常中的应用

针对气井关井压力恢复曲线异常(即关井后井底压力上升时井口压力下降)的现象,基于现场测试数据和文献调研,修正了井底压力计算模型。采用试凑法,从井流物组成在关井过程中有无发生变化两个方面对井口压力恢复曲线进行了校正。实例计算表明,该方法可以消除气井井口压力恢复曲线异常对试井解释的影响,并对井流物组成相同或相近的气井具有一定的借鉴意义,为气藏试井解释和动态计算提供了基础和依据。

高含硫气藏物质平衡方程通式的新推导

高含硫气藏是一种非常规的气藏,其物质平衡方程式与常规气藏物质平衡方程式有着一定的差异。高含硫气藏存在元素硫的析出与沉积,而常规气藏物质平衡方程通式并没有考虑硫沉积现象,所以不能完整地描述和预测高含硫气藏的开发动态。在考虑硫沉积等多种因素的基础上,从物质的量守恒角度推导出了高含硫气藏的物质平衡方程通式及压降方程通式。最后,利用新建的高含硫气藏物质平衡方程通式计算出某一含硫气藏的地质储量及压降变化,分析引起误差的原因,验证了模型的正确性和可靠性,为科学、安全、高效开发高含硫气田提供了一定的理论依据。

塔中高含硫碳酸盐岩储层密闭循环安全钻井技术

塔里木盆地塔中高含硫碳酸盐岩储层钻井主要难点为:储层压力敏感、H2S含量高,导致采用常规欠平衡钻井技术风险很大,而利用密闭循环钻井技术则可以有效降低钻井风险。通过分析国外密闭循环钻井技术的工作原理、系统构成,针对塔中高含硫碳酸盐岩储层的特点,充分考虑国内现有装备水平,提出了使用气液二相分离器加密闭振动筛替代四相分离器的实用化密闭循环系统方案。在此基础上,完成了具有自主知识产权的密闭振动筛的结构设计,进行了高含硫天然气燃烧排放对大气环境的影响实验和氨洗脱硫效果实验,对实用化的密闭循环系统方案进行了充分的论证。研究表明:破解塔中高含硫碳酸盐岩储层面临的钻井难题最合适的技术就是密闭循环钻井技术;实用化的密闭循环系统是密闭循环钻井技术的关键装备。实验结果也证明了实用化的密闭循环系统方案具有很好的针对性和适用性。该成果对于高效勘探开发塔中高含硫碳酸盐岩储层有着重要的意义。