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近几年来,我国在四川东北部相继发现了一系列高含硫气藏,如罗家寨气田和普光气田等。高含硫气藏含有大量的硫化氢。硫化氢气体具有剧毒性和强腐蚀性,因此高含硫气藏属于高危气藏。2003年12月23日发生在罗家寨气田的恶性井喷事故向人们警示了开发高含硫气藏存在的危险性。在开发上,高含硫气藏属于一类特殊气藏。开发过程中,伴有元素硫的析出、沉积、气相组成变化和沉积硫堆积在孔隙喉道污染地层等特殊现象。其中硫微粒的沉积将降低地层孔隙度和渗透率,影响气藏的产能。严重的硫沉积甚至会导致气井报废。 论文在分析高含硫气藏地质成因、相态变化特征、渗流特征、硫微粒溶解、析出、和运移沉积机理的基础上,引入空气动力学中描述气固流动的理论,建立了描述硫微粒运移的动力学模型和描述微粒沉降的携带微粒临界气流速度模型。以上述两模型为基础,并考虑沉积的硫微粒对地层孔隙度和渗透率的影响,建立了高含硫气藏硫微粒运移沉积数学模型。将该模型离散为数值模型,利用VB语言编制了模型的计算机求解程序,模拟计算了SPE36707论文高含硫气藏算例。计算结果与文中Roberts计算结果趋势一致,由于模型考虑了硫微粒的运移,因此模型计算值偏高,但仍能说明论文模型是可靠的。 在所建立的高含硫气藏硫微粒运移沉积模型基础上,模拟分析了高含硫气藏硫微粒沉积影响因素:气藏初始溶解元素硫和是否饱和溶解元素硫是高含硫气藏硫沉积发生的重要前提条件;硫沉积对气井产能的影响主要表现在三方面:稳产时间减少,产量递减期缩短和递减期内递减率增加,以及气藏最终采出程度降低;在定产量生成的情况下,孔隙度越高,硫微粒的沉积速度越低,渗透率越低,硫沉积速度越高;元素硫在高含硫气体中的溶解是随硫化氢浓度的增加而增加,因此硫化氢浓度越高,元素硫溶解就越多,硫沉积就越严重;温度和压力是影响元素硫在高含硫气体中溶解的重要因素,当地层初始饱和溶解元素硫,并且气井是定产量生产时,地层初始压力越高,温度越高,硫沉积速度就越快;气流速度越大,地层的压降也越大,则硫沉积速度就越大;地层表皮系数越大,井筒附近地层的附加压降就越大,则该区域地层的硫沉积速度就越快。 论文以西南油气田重庆气矿高桥气田飞仙关组高含硫气藏为例,在假设气藏初始饱和溶解元素硫的条件下,模拟分析了硫微粒沉积对气井产能的影响。模拟发现:气藏中只要存在压力降的区域都会有硫微粒沉积,但是硫沉积严重的区域主要集中在井筒周围的地层中。