李濤

（中海艾普油氣測(cè)試（天津）有限公司，天津300452）

1 引言

油氣井試油技術(shù)在我國油田開采和勘測(cè)過程中已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，并構(gòu)建了系統(tǒng)而成熟的試油理論體系，但是該理論體系主要適用于埋藏比較淺，壓力較低的油井，對(duì)于埋藏深度較大，壓力溫度較高的油氣井，試油技術(shù)仍然存在較大不足，需要不斷完善高溫高壓油氣井試油技術(shù)和試油工藝，提高試油質(zhì)量，保證石油開采質(zhì)量和效果。

2 壓差預(yù)測(cè)與控制

2.1 建立壓差預(yù)測(cè)模型

對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和具體施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，選出適用于實(shí)際開采條件和開采標(biāo)準(zhǔn)的壓差計(jì)算公式如下：

Δp=C·tan（45+?2）

其中，C 為巖石的粘聚力，? 為內(nèi)摩擦角，Δp為臨界產(chǎn)生壓差[1]。

2.2 確定內(nèi)摩擦角和儲(chǔ)層強(qiáng)度參數(shù)粘聚力

通過三軸實(shí)驗(yàn)確定粘聚力和內(nèi)摩擦角，以準(zhǔn)噶爾盆地南緣為例，所取霍爾果斯巖樣數(shù)為8，巖性為砂巖，所取安集海巖樣量為20，巖性為砂巖和粉砂巖。

利用測(cè)井資料計(jì)算儲(chǔ)層力學(xué)參數(shù)方法如下[2]：

巖石強(qiáng)度參數(shù)和相關(guān)測(cè)井資料關(guān)系如下：

其中，ρ 為地層密度，vp為縱波速度，vs為橫波速度。

利用壓差預(yù)測(cè)軟件進(jìn)行壓差的計(jì)算，選擇模型為極限應(yīng)變模型，內(nèi)摩擦角度為26 度，粘聚力1MPa，彈性模量2000MPa，泊松比0.2，孔隙壓力12MPa，彈性區(qū)滲透率300，塑性區(qū)滲透率150。

對(duì)準(zhǔn)噶爾南緣的井段進(jìn)行控制技術(shù)和壓差預(yù)測(cè)的應(yīng)用，符合率高達(dá)92%。

3 高壓防硫除砂器裝置的應(yīng)用和研究

3.1 除砂器技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)高溫高壓含硫化氫的市場(chǎng)需求確定除砂器裝置技術(shù)指標(biāo)，最高工作壓力為104MPa，工作溫度在-40～150℃之間，最低存儲(chǔ)溫度為-50℃，工作介質(zhì)為含有硫化氫的天然氣、水和油，處理氣量為每日150 萬立方米，處理砂量1 小時(shí)90L。

3.2 除砂器設(shè)計(jì)

除砂器設(shè)計(jì)中需要遵循SY/T 5127—2002 井口設(shè)計(jì)與采油樹規(guī)范；井口裝置和采油樹設(shè)備規(guī)范；NACE MR0175:2000油田用防硫化物應(yīng)力開裂金屬材料；超高壓容器安全監(jiān)察章程以及SY/T 5675—1993 試油鉆采機(jī)械產(chǎn)品用高壓鍛件通用技術(shù)條件。

施工過程中的設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)如下，選用GB 150—1998鋼制壓力容器，GB/T 3077—1999 合金結(jié)構(gòu)鋼；遵循HG 20582—1998 鋼制化工容器強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定；HG 20581—1998鋼制化工容器材料選用規(guī)定以及ASME 第三篇第三分冊(cè)。

除砂器材料根據(jù)《油田用防硫化物應(yīng)力開裂的金屬材料》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)于硫化氫低合金材料的相關(guān)要求，可以適用于所有低合金鋼和碳鋼材料。

4 檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

4.1 高溫高壓含硫化氫出砂油氣井檢驗(yàn)技術(shù)

明確響應(yīng)技術(shù)規(guī)范，經(jīng)過的大量市場(chǎng)調(diào)研和國內(nèi)外技術(shù)分析，確定施工技術(shù)規(guī)范，硫化氫的檢測(cè)范圍在0～100000ppm之間，工作介質(zhì)為水和含硫化氫的石油天然氣，工作壓力為80MPa，相對(duì)濕度小于90%，重復(fù)性誤差為3%，線性誤差極限3%，響應(yīng)時(shí)間在2min 之內(nèi)。然后確定硫化氫在線檢測(cè)系統(tǒng)，主要包括探頭、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)裝置以及分立減壓裝置三部分內(nèi)容，對(duì)合理設(shè)計(jì)圖紙，并完成設(shè)備組裝，軟件測(cè)試等工作，同時(shí)還需要對(duì)產(chǎn)出流體進(jìn)行分離減壓。沒有分離減壓的氣體要進(jìn)行氣體檢測(cè)，判斷是否存在硫化氫。

做好地面實(shí)施檢測(cè)工作，在數(shù)據(jù)采集室中紀(jì)錄并分析數(shù)據(jù)，組裝硫化氫檢測(cè)裝置，用標(biāo)準(zhǔn)硫化氫進(jìn)行檢測(cè)和標(biāo)定，實(shí)際調(diào)試結(jié)果精度為0.8%～3.9%，能夠達(dá)到相應(yīng)測(cè)試要求。

4.2 含硫化氫現(xiàn)場(chǎng)處理技術(shù)

處理井內(nèi)產(chǎn)出的含有硫化氫的液體，首先根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式確定除硫劑的配方，確定所用除硫劑的量，并對(duì)產(chǎn)油環(huán)境進(jìn)行細(xì)致的檢測(cè)，在酸性環(huán)境下，可能會(huì)出現(xiàn)新的硫化氫氣體而影響最終檢測(cè)精度。根據(jù)硫化氫的溶解性特點(diǎn)，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下硫化氫在水中的溶解體積為2400PPm 左右，一般情況下溶解量不會(huì)高于4%，若出現(xiàn)溫度和其他因素的改變，也會(huì)影響溶解度，所以在實(shí)際研究中，要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況來看。

從標(biāo)準(zhǔn)條件下硫化氫的溶解度來看，地層每天產(chǎn)出10m3的油氣時(shí)，需要應(yīng)用70kg 的氫氧化鈉來進(jìn)行中和反應(yīng)，如果每天產(chǎn)出10m3的水，則需要使用80kg 的堿式碳酸鋅進(jìn)行中和，避免硫化氫對(duì)產(chǎn)出油氣質(zhì)量的干擾。此外，還需要加強(qiáng)除硫劑加藥系統(tǒng)硬件設(shè)施的研究工作，在試油的過程中，在套管中加入處理劑并試產(chǎn)檢測(cè)，確定硫化氫的濃度。

4.3 試油工作注意問題

在試油檢測(cè)之前，各個(gè)工種之間需要進(jìn)行充分的討論和研究，進(jìn)行技術(shù)交底，明確每一名員工的職責(zé)和責(zé)任，確定統(tǒng)一的指揮人員進(jìn)行生產(chǎn)和組織協(xié)調(diào)工作，制定書面安全責(zé)任預(yù)案，對(duì)員工進(jìn)行充分的安全意識(shí)和安全責(zé)任培訓(xùn)工作，讓每一名員工能夠認(rèn)識(shí)到安全生產(chǎn)的重要意義，能夠做好自我保護(hù)工作。同時(shí)還要針對(duì)以往生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的問題，做好安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，并重點(diǎn)檢查施工過程中容易出現(xiàn)危險(xiǎn)的環(huán)節(jié)，做到針對(duì)性的處理，保證施工的安全性和可靠性。

然后需要對(duì)各個(gè)工種使用的工具進(jìn)行專業(yè)的技術(shù)參數(shù)標(biāo)定工作，進(jìn)入井下的工具需要做好草圖繪制，建立相應(yīng)的施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)檔案，有條件的施工隊(duì)伍需要及時(shí)復(fù)查現(xiàn)場(chǎng)的施工環(huán)境，檢查實(shí)際施工工藝是否滿足施工要求，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過程中的問題并進(jìn)行反饋和解決，減少施工因素對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的干擾。在實(shí)際試油測(cè)試技術(shù)中，泥漿性能的好壞直接關(guān)系著測(cè)試結(jié)果的成敗，若出現(xiàn)泥漿質(zhì)量問題，不僅會(huì)對(duì)整體施工進(jìn)度產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而且還可能會(huì)引起油井報(bào)廢，給企業(yè)帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失。所以在施工之前要用泥漿和水泥漿進(jìn)行提前的測(cè)試和試驗(yàn)工作，保證實(shí)驗(yàn)的合理有序，在測(cè)試過程中，無關(guān)人員應(yīng)該遠(yuǎn)離高壓管匯集區(qū)域，施工人員盡可能地避免在管道連接處和彎頭位置處停留，相關(guān)人員要密切關(guān)注數(shù)據(jù)采集參數(shù)的變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)參數(shù)的異常，檢查地面設(shè)備，消除安全隱患，保證施工的安全可靠。

準(zhǔn)確計(jì)算好RD 閥破裂盤壓力值，剔除開關(guān)井溫度效應(yīng)、膨脹收縮效應(yīng)影響，保證環(huán)空壓力小于RD 閥的破裂盤壓力，避免在采油樹換裝封井器期間出現(xiàn)井噴或井涌的現(xiàn)象，在采用控制頭進(jìn)行測(cè)試時(shí)，由于溫度效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致金屬膨脹，為了防止管柱別斷井口管匯，在必要時(shí)需要及時(shí)上提管道，避免封隔器重量過大而導(dǎo)致封隔器損壞，時(shí)刻注意井口壓力的控制，避免油套壓差過大引起管柱刺漏和封隔器問題。做好防噴防爆、防硫化氫的工作，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行全過程井口壓力的跟蹤，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并分析找出原因。

5 結(jié)語

綜上所述，在石油開采工業(yè)中硫化氫對(duì)石油的腐蝕會(huì)導(dǎo)致石油開采進(jìn)程的減慢和石油開采質(zhì)量的降低，導(dǎo)致環(huán)境的破壞，所以在石油實(shí)際開采與測(cè)試中，需要對(duì)硫化氫進(jìn)行有效測(cè)試，并采取針對(duì)性的措施控制整個(gè)井內(nèi)的硫化氫，提高石油產(chǎn)量，減少硫化氫對(duì)石油的腐蝕，提高石油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，保障石油開采得以順利安全的進(jìn)行。