彭鑫嶺，蔣光跡，彭松，彭雪葳，付德奎，陳建，李濤，徐劍明，肖盈

（1.中國石化中原油田普光分公司，四川 達(dá)州 635000；2.中國石化中原油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南 濮陽 457001；3.昆侖數(shù)智科技有限責(zé)任公司，北京 100000）

0 引言

普光氣田位于四川省宣漢縣境內(nèi)，屬超深高壓高含硫碳酸鹽巖氣田，累計(jì)探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量4 157×108m3，含氣層段為三疊系飛仙關(guān)組和二疊系長興組。氣田儲(chǔ)層巖石類型比較復(fù)雜，其中：飛仙關(guān)組主要為鮞粒云巖、殘余鮞粒云巖、含砂屑泥晶云巖和結(jié)晶云巖等；長興組主要為粉晶灰質(zhì)云巖、砂屑云巖、生屑云巖、海綿礁云巖等［1］。儲(chǔ)集空間以孔隙（溶孔）為主，局部發(fā)育裂縫。天然氣中，CH4摩爾分?jǐn)?shù)為71.03%～77.91%，平均74.99%；H2S為11.42%～17.05%，平均14.28%；CO2為7.77%～14.25%，平均10.02%，并含有一定量的單質(zhì)硫（簡(jiǎn)稱硫，下同）和微量的硫醇、硫醚等重組分。隨著壓力和溫度的持續(xù)下降，天然氣中的硫?qū)?huì)依次在地面集輸流程、采氣系統(tǒng)和儲(chǔ)層中達(dá)到過飽和，并從氣相中析出。當(dāng)天然氣流量和流速下降到不足以攜帶時(shí)，硫就會(huì)附著沉積在地面集輸設(shè)備和管線、井口、油管（節(jié)流部位）內(nèi)壁和儲(chǔ)層孔喉中，形成硫沉積堵塞，嚴(yán)重影響氣井正常生產(chǎn)［2-7］。

截至目前，普光氣田硫沉積堵塞主要發(fā)生在地面集輸流程和井筒中。近1 a多來，隨著地層壓力的持續(xù)下降，逐步發(fā)展為井筒沉積堵塞，表現(xiàn)為從井口向井筒深部發(fā)展。初期在采氣樹節(jié)流閥和近井口100 m井筒內(nèi)出現(xiàn)硫沉積引起的縮徑現(xiàn)象，導(dǎo)致氣井產(chǎn)能快速下降15%～45%。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，目前氣井硫沉積引起的縮徑現(xiàn)象已發(fā)生在井深1 300 m左右，套管探測(cè)和治理難度不斷加大［8-9］。針對(duì)地面集輸流程堵塞及井筒硫堵問題，逐步形成了“地面流程清洗+節(jié)流閥優(yōu)化+空穴射流”、“井筒熱洗+井筒注溶硫劑+連續(xù)油管沖洗”等組合措施控制和治理硫堵塞技術(shù)，基本上保障了氣井的正常生產(chǎn)。隨著地層壓力的進(jìn)一步下降，普光高含H2S氣田天然氣中的硫質(zhì)量濃度將逐步達(dá)到過飽和并析出，在儲(chǔ)層中形成硫沉積，導(dǎo)致氣井產(chǎn)能降低，甚至停噴。為了做好儲(chǔ)層硫沉積堵塞治理工作，需提前開展普光高含H2S氣田硫沉積規(guī)律研究，明確儲(chǔ)層硫沉積對(duì)開發(fā)的影響。

基于普光高含H2S氣田天然氣性質(zhì)，本文圍繞天然氣中硫初始質(zhì)量濃度、不同溫度壓力下硫溶解度、相態(tài)特征等開展了實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)行了硫沉積巖心滲透率傷害室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建了硫沉積滲透率傷害經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)模型；模擬評(píng)價(jià)井筒周圍徑向硫沉積分布特征及滲透率傷害情況；綜合建立了多區(qū)復(fù)合產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型，評(píng)價(jià)了硫沉積對(duì)氣井產(chǎn)能的影響。本文研究成果可用于指導(dǎo)普光高含H2S氣田硫沉積治理工作。

1 天然氣中硫質(zhì)量濃度及相態(tài)特征

高含H2S天然氣中硫的初始質(zhì)量濃度及在不同溫度壓力下的溶解度、析出量、析出狀態(tài)等參數(shù)，是研究硫沉積規(guī)律的重要內(nèi)容。為此，基于井下PVT取樣，開展測(cè)試及分析化驗(yàn)，獲取上述關(guān)鍵參數(shù)，建立了適用于普光高含硫氣田的硫溶解度預(yù)測(cè)模型，為系統(tǒng)評(píng)價(jià)不同壓力和溫度條件下硫析出狀態(tài)及析出量奠定基礎(chǔ)。

普光高含硫氣田流體中硫質(zhì)量濃度較低，常規(guī)測(cè)試方法（稱重法、燃燒法）誤差大，成本高，精度低［10-11］。為此，借鑒有機(jī)化學(xué)定量分析方法，建立了基于高效溶硫劑+氣質(zhì)聯(lián)用儀（即氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀）的硫質(zhì)量濃度測(cè)試方法［12］（見圖1）。

圖1 天然氣中硫質(zhì)量濃度測(cè)試裝置流程示意

測(cè)試步驟為：1）配制高效溶硫劑，利用氣質(zhì)聯(lián)用儀，測(cè)試分析得到標(biāo)準(zhǔn)硫溶液（硫質(zhì)量濃度分別為0.05，0.10，0.20 g/m3）的硫色譜峰面積分別為2.235×107，6.168×107，1.580×108mAu·s，建立標(biāo)準(zhǔn)硫溶液的硫色譜峰面積-硫質(zhì)量濃度關(guān)系曲線（見圖2）。2）向樣品中加入過量的溶硫劑，并且充分溶解硫；利用氣質(zhì)聯(lián)用儀測(cè)定溶液中硫色譜峰面積，并且計(jì)算其對(duì)應(yīng)的硫質(zhì)量濃度。3）結(jié)合氣量、消耗的溶硫劑質(zhì)量，計(jì)算天然氣中的硫質(zhì)量濃度。

圖2 硫色譜峰面積與硫質(zhì)量濃度的關(guān)系

按上述實(shí)驗(yàn)步驟，測(cè)得普光高含硫氣田天然氣中硫初始質(zhì)量濃度為0.39 g/m3（見表1）。

表1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)

在此基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)溫度及壓力，進(jìn)一步開展了不同壓力（20，25，30，35，40，45，50，55 MPa）以及不同溫度（70，100，118，130℃）條件下天然氣中硫溶解度測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明（見圖3）：天然氣中硫溶解度為0.037～3.121 g/m3。當(dāng)測(cè)試溫度保持一定時(shí)，硫溶解度隨壓力增加而增大；當(dāng)測(cè)試壓力保持一定時(shí)，硫溶解度隨溫度增加而增大。

圖3 不同測(cè)試溫度下硫溶解度與測(cè)試壓力的關(guān)系

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，基于Chrastil三參數(shù)公式［13-16］，考慮溫度對(duì)經(jīng)驗(yàn)常數(shù)的影響，建立了普光高含硫氣田硫溶解度計(jì)算模型：

其中 k=-0.015 8T+6.275 2

式中：cr為硫在天然氣中的溶解度，g/L；ρg為氣體密度，g/cm3；T為溫度，℃。

利用式（1）計(jì)算在普光高含H2S氣田地層溫度條件下不同壓力下的硫溶解度。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，平均相對(duì)誤差僅為4.89%，可滿足工程計(jì)算要求（見圖4）。

圖4 硫質(zhì)量濃度的模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)測(cè)試值對(duì)比

本研究測(cè)定硫質(zhì)量濃度后，實(shí)驗(yàn)分析確定了天然氣硫飽和狀態(tài)及臨界析出條件。實(shí)驗(yàn)裝置由溫控系統(tǒng)、高溫高壓釜、觀測(cè)系統(tǒng)、壓力系統(tǒng)、密封系統(tǒng)等構(gòu)成（見圖5）。利用該裝置觀測(cè)到天然氣中硫沉積形態(tài)和沉積過程，測(cè)定了硫熔點(diǎn)。根據(jù)硫析出曲線、熔點(diǎn)曲線，結(jié)合硫在天然氣中的質(zhì)量濃度測(cè)試結(jié)果，繪制了P104-a井在地層條件下飽和硫的氣樣PVT相圖（見圖6）。

圖5 硫熔點(diǎn)測(cè)試流程示意

圖6 P104-a井氣樣PVT相圖

由圖6可以看出，在開發(fā)過程中，普光高含H2S氣田天然氣將由氣相（含硫天然氣）向氣-液（即天然氣和液態(tài)硫）兩相發(fā)展。目前，普光高含H2S氣田平均地層壓力為24 MPa，地層中流體處于氣相狀態(tài)；當(dāng)?shù)貙訅毫抵?1 MPa時(shí)，硫開始以液態(tài)形式在儲(chǔ)層中析出，將出現(xiàn)氣-液兩相。預(yù)計(jì)1.5 a后，普光高含H2S氣田儲(chǔ)層中即將發(fā)生硫析出現(xiàn)象，形成氣-液兩相。根據(jù)不同壓力下硫熔點(diǎn)測(cè)試結(jié)果，結(jié)合普光高含H2S氣田溫度與深度的關(guān)系可知，當(dāng)儲(chǔ)層溫度高于120℃時(shí)，儲(chǔ)層中析出的硫?yàn)橐簯B(tài)。

2 硫沉積儲(chǔ)層傷害室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

隨著開發(fā)的持續(xù)推進(jìn)，當(dāng)?shù)貙訅毫档椭僚R界壓力時(shí)，儲(chǔ)層天然氣中的硫就會(huì)達(dá)到過飽和，并析出、沉積，這對(duì)儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率造成一定傷害［17-19］。本研究借助微觀滲流可視化裝置、高溫高壓三軸超聲波飽和度分析裝置等實(shí)驗(yàn)設(shè)備，研究了普光高含H2S氣田儲(chǔ)層中硫沉積分布特征，評(píng)價(jià)了硫沉積傷害規(guī)律。

2.1 儲(chǔ)層硫沉積微觀特征

本研究利用微觀滲流可視化裝置，開展儲(chǔ)層中硫沉積微觀分布實(shí)驗(yàn)，揭示氣-液態(tài)硫、氣-固態(tài)硫在巖心多孔介質(zhì)中的微觀運(yùn)移、沉積形態(tài)及分布特征。

實(shí)驗(yàn)步驟為：在配樣器中加入一定量的硫，將普光高含硫天然氣樣品加入配樣器中；升溫至70℃或130℃，加壓至55 MPa，并讓氣樣中硫質(zhì)量濃度達(dá)到過飽和狀態(tài)；在同一溫度、壓力下，將氣樣轉(zhuǎn)入到中間容器中，驅(qū)入微觀滲流可視化裝置中，在顯微鏡下觀察硫在巖心中的析出、沉積形態(tài)及分布情況。微觀滲流可視化裝置主要由高溫交變箱、高溫高壓反應(yīng)釜、壓力控制系統(tǒng)、觀測(cè)系統(tǒng)、微觀運(yùn)移物理模型、排放吸收系統(tǒng)等部分組成（見圖7）。

圖7 硫在巖心中的沉積形態(tài)及分布實(shí)驗(yàn)測(cè)試流程示意

2.1.1 氣-固態(tài)硫在巖心中的沉積形態(tài)及分布

實(shí)驗(yàn)溫度為70℃，實(shí)驗(yàn)壓力初始為55 MPa，逐步降至10 MPa。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖8。

圖8 氣-固態(tài)硫在巖心中的沉積形態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)硫質(zhì)量濃度處于飽和狀態(tài)的高含H2S氣樣緩慢通過微觀模型時(shí)，析出的固態(tài)硫優(yōu)先在小孔隙和喉道處沉積，而小裂縫通道是次優(yōu)先沉積區(qū)域，主要沉積在滲流通道壁面上。隨著壓力下降，滲流通道上沉積的硫逐漸增多，最終在狹窄孔道處形成堵塞，導(dǎo)致其滲流能力下降。

2.1.2 氣-液態(tài)硫在巖心中的沉積形態(tài)及分布實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)溫度為130℃，實(shí)驗(yàn)初始?jí)毫?5 MPa，逐步降至10 MPa。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖9。

圖9 氣-液態(tài)硫在巖心中的沉積形態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)硫質(zhì)量濃度處于飽和狀態(tài)的高含H2S氣樣緩慢通過微觀模型時(shí)，析出的液態(tài)硫首先在不平整凸起處沉積，主要以不規(guī)則流動(dòng)形態(tài)沉積于孔隙壁面；隨著壓力下降，沉積的液態(tài)硫不斷聚集，聚積到一定程度后，部分液態(tài)硫開始流動(dòng)，孔喉及孔隙始終有部分液態(tài)硫滯留，但并未堵塞滲流通道。這說明，硫沉積主要發(fā)生在巖心的裂縫、大孔隙中。在裂縫和基質(zhì)孔隙共存區(qū)域，硫沉積主要發(fā)生在氣體易流動(dòng)區(qū)域，先沉積在裂縫中，總體呈非均勻分布特征。儲(chǔ)層非均質(zhì)性對(duì)硫沉積具有較大影響。固態(tài)硫沉積時(shí)，硫逐漸聚積，最終在狹窄孔道處形成部分—完全堵塞；而液態(tài)硫沉積到一定程度時(shí)，在氣流作用下部分液態(tài)硫可以流動(dòng)，不會(huì)完全堵塞滲流通道。

2.2 儲(chǔ)層硫沉積滲透率傷害實(shí)驗(yàn)

采用現(xiàn)場(chǎng)巖心，利用高溫高壓超聲波硫沉積滲流實(shí)驗(yàn)裝置（見圖10），測(cè)試不同含硫飽和度條件下，硫析出及沉積對(duì)滲透率的影響，定量分析硫沉積對(duì)儲(chǔ)層滲透率的傷害程度及規(guī)律。

圖10 高溫高壓超聲波硫沉積滲流實(shí)驗(yàn)裝置

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 29172—2012《巖心分析方法》測(cè)定巖心滲透率，巖心含硫飽和度采用超聲波裝置測(cè)得。儲(chǔ)層硫沉積滲透率傷害實(shí)驗(yàn)步驟為：1）烘干巖心，測(cè)試長度、直徑、干重、孔隙度、滲透率等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；2）將巖心放入夾持器，加溫至130℃，測(cè)定氣相滲透率；3）驅(qū)替氣樣和液態(tài)硫，使得巖心中流體具有不同的含硫飽和度，利用超聲波測(cè)試含硫飽和度，以及130℃下不同含硫飽和度對(duì)應(yīng)的超聲波縱波速度；4）測(cè)定不同含硫飽和度下的氣相滲透率。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，巖心的質(zhì)量分別為58.862 4，61.951 5 g，含硫飽和度分別為0，46.67%，超聲波縱波速度分別為4 376.754，4 745.048 m/s。

采用現(xiàn)場(chǎng)巖心22#和32#（見表2），按照實(shí)驗(yàn)步驟開展實(shí)驗(yàn)研究，測(cè)試結(jié)果見圖11。

圖11 巖心滲透率傷害程度與含硫飽和度的關(guān)系

表2 實(shí)驗(yàn)巖心基本參數(shù)

利用實(shí)驗(yàn)測(cè)試滲透率與原始滲透率對(duì)比結(jié)果以及滲透率降低幅度，定量評(píng)價(jià)巖心滲透率傷害程度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著含硫飽和度的增加，巖心滲透率傷害程度先快速增大再趨緩。以32#巖心為例，當(dāng)巖心流體中含硫飽和度由0增加到10%，滲透率傷害程度由0快速增加至60%左右；當(dāng)巖心流體中含硫飽和度進(jìn)一步增加至20%，滲透率傷害程度由60%增加至78%；當(dāng)巖心流體中含硫飽和度大于35%后，滲透率傷害程度在95%左右。從不同巖心滲透率傷害程度來看，滲透率越大，硫析出對(duì)巖心造成的滲透率傷害程度越輕；滲透率越小，硫析出造成的滲透率傷害程度越嚴(yán)重。在不同含硫飽和度條件下，22#巖心滲透率傷害程度低于32#巖心8～12百分點(diǎn)。

3 硫沉積預(yù)測(cè)模型

影響儲(chǔ)層硫沉積的主要因素，除了硫析出量、相態(tài)變化和儲(chǔ)層物性，還有氣相流速（攜硫能力）、井筒周圍徑向流態(tài)等。為系統(tǒng)評(píng)價(jià)普光高含硫氣田不同開發(fā)階段硫沉積規(guī)律，本研究在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立了數(shù)學(xué)模型，計(jì)算硫顆粒在儲(chǔ)層中被攜帶所需要的臨界流速，預(yù)測(cè)儲(chǔ)層內(nèi)硫沉積動(dòng)態(tài)分布特征，認(rèn)清了硫在井筒周圍儲(chǔ)層徑向沉積規(guī)律。

3.1 儲(chǔ)層中臨界攜硫速度

在氣-固兩相混合物流動(dòng)過程中，氣相速度一般會(huì)大于固相，即固相會(huì)存在一個(gè)滯后過程。硫微粒在多孔介質(zhì)流動(dòng)過程中的能量損失包括氣體與多孔介質(zhì)表面的摩擦、硫微粒與孔隙表面的摩擦、硫微粒之間相互碰撞和摩擦、硫微粒與氣體相互碰撞和摩擦等。借鑒前人研究成果，確定儲(chǔ)層中臨界攜硫速度［17］。如果氣相流動(dòng)速度大于或等于臨界攜硫速度，硫微?？呻S氣流一起流動(dòng)；反之，硫微粒將沉積在儲(chǔ)層中。

3.2 硫沉積井筒周圍徑向分布特征

采用達(dá)西滲流公式，建立硫沉積井筒周圍儲(chǔ)層徑向分布預(yù)測(cè)模型。模型假設(shè)條件為氣體服從達(dá)西滲流規(guī)律，穩(wěn)定徑向流動(dòng)，儲(chǔ)層水平、等厚且均質(zhì)，孔隙不可壓縮，氣井以恒定產(chǎn)量生產(chǎn)，儲(chǔ)層溫度恒定，硫析出后就地沉降，不考慮運(yùn)移。其表達(dá)式為

式中：Ss為含硫飽和度；α為高孔高滲巖心液態(tài)硫沉積系數(shù)，通常由實(shí)驗(yàn)分析獲得，取值-0.035；p為地層壓力，MPa；qg為氣井產(chǎn)量，104m3/d；Bg為氣體體積系數(shù)；μg為氣體黏度，mPa·s；K為儲(chǔ)層滲透率，10-3μm2；h為有效厚度，m；φ為孔隙度；Swi為束縛水飽和度；rw為井眼半徑，m；t為生產(chǎn)時(shí)間，d。

利用該模型計(jì)算硫沉積在井筒周圍儲(chǔ)層徑向分布（見圖12。圖中紅色箭頭為氣流方向，re為泄氣半徑，r1為硫沉積嚴(yán)重區(qū)半徑，r2為硫沉積發(fā)生區(qū)半徑），計(jì)算結(jié)果表明：儲(chǔ)層中硫沉積程度隨生產(chǎn)時(shí)間（地層壓力低于硫臨界析出壓力）的延長而不斷加劇。氣相中析出的硫主要在井筒徑向4.5 m范圍儲(chǔ)層內(nèi)沉積，在井筒徑向0.5 m范圍儲(chǔ)層內(nèi)沉積最為嚴(yán)重。

圖12 硫井筒周圍儲(chǔ)層徑向沉積分布示意

通過開展生產(chǎn)時(shí)間、孔隙度、滲透率、儲(chǔ)層厚度等對(duì)含硫飽和度的敏感性分析得出（見圖13—16）：儲(chǔ)層物性越差，硫沉積堵塞越嚴(yán)重，對(duì)儲(chǔ)層滲流能力傷害越大；對(duì)于物性差、厚度小的儲(chǔ)層，硫沉積堵塞快而嚴(yán)重，這和不同滲透率巖心液態(tài)硫沉積傷害實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

圖13 生產(chǎn)時(shí)間對(duì)含硫飽和度的影響

圖14 孔隙度對(duì)含硫飽和度的影響

圖15 滲透率對(duì)含硫飽和度的影響

圖16 儲(chǔ)層厚度對(duì)含硫飽和度的影響

4 硫沉積對(duì)氣井產(chǎn)能影響研究

硫沉積必然導(dǎo)致儲(chǔ)層滲流通道變小、滲透率下降，影響氣井產(chǎn)能。本研究基于硫在井筒周圍儲(chǔ)層徑向沉積規(guī)律及滲透率傷害研究成果，建立多區(qū)復(fù)合產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)硫沉積對(duì)氣井生產(chǎn)的影響，明確產(chǎn)能變化規(guī)律，為高含H2S氣田防硫、控硫、治硫技術(shù)措施的制訂與實(shí)施提供科學(xué)依據(jù)。

儲(chǔ)層硫沉積傷害室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同滲透率巖心樣品發(fā)生硫沉積以后，巖心滲透率Ks與Ss均呈現(xiàn)指數(shù)關(guān)系。巖心滲透率不同，指數(shù)關(guān)系式的系數(shù)b也不同，即系數(shù)與滲透率有關(guān)。Ks的計(jì)算公式為

式中：K0為巖心初始滲透率，10-3μm2。

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸分析發(fā)現(xiàn)，式（3）中b與K0呈現(xiàn)較好的半對(duì)數(shù)關(guān)系。將回歸的b-ln K0關(guān)系式（b=0.863 3ln K0-7.385 2）代入式（3）中，則硫沉積滲透率傷害程度經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)模型為

根據(jù)不同地層壓力下的含硫飽和度預(yù)測(cè)結(jié)果，可以計(jì)算分析硫沉積導(dǎo)致的滲透率下降程度（見圖17）。

圖17 不同壓力下滲透率、含硫飽和度與徑向距離的關(guān)系

氣井泄氣范圍內(nèi)，由遠(yuǎn)及近，含硫飽和度先單調(diào)遞增，對(duì)滲透率的傷害程度也逐漸增大；當(dāng)含硫飽和度達(dá)到最大值時(shí)，滲透率的傷害程度也達(dá)到最大。距離井筒更近的區(qū)域，受高速流的動(dòng)力效應(yīng)作用，含硫飽和度呈單調(diào)遞減的規(guī)律，對(duì)儲(chǔ)層滲透率的傷害程度逐漸變小。

硫沉積導(dǎo)致的儲(chǔ)層滲透率傷害程度與含硫飽和度相關(guān)，并且儲(chǔ)層傷害最大的區(qū)域處于含硫飽和度峰值附近。因此，可將發(fā)生硫沉積后的單井徑向模型視作由不同滲透率地層組成的多區(qū)復(fù)合模型（見圖18。圖中以井軸為中心劃分了n個(gè)同心圓環(huán)，r0為初始半徑（即rw），rn為第n個(gè)圓半徑（即泄氣半徑re），ri為第i個(gè)圓半徑（i=0，1，2，…，n）；不同顏色表示硫沉積程度由內(nèi)向外減輕）。

圖18 硫沉積徑向分布示意

根據(jù)達(dá)西滲流原理，在含硫飽和度分布預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上，結(jié)合硫沉積滲透率傷害程度經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，建立了多區(qū)復(fù)合產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型，評(píng)價(jià)硫沉積對(duì)產(chǎn)能的影響：

式中：psc為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下壓力，MPa；T，Tsc分別為地層條件及標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度，K；Z為偏差系數(shù)；qsc為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣井產(chǎn)量，104m3/d；β為系數(shù)。

對(duì)于第i個(gè)圓環(huán)（見圖19），儲(chǔ)層初始滲透率為Kg，硫沉積后，含硫飽和度為Ssi，則地層滲透率Ksi為

圖19 第i個(gè)圓環(huán)區(qū)域硫沉積區(qū)域示意

式中：pi+1為第i+1個(gè)圓環(huán)區(qū)域地層壓力，MPa；pi-1為第i-1個(gè)圓環(huán)區(qū)域地層壓力，MPa；ri+1為第i+1個(gè)圓半徑，m；ri-1為第i-1個(gè)圓半徑，m。

采用同樣方法，分別求得n個(gè)環(huán)形區(qū)域的方程，將方程相加，可得考慮硫沉積影響的氣井產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型：

分析硫沉積對(duì)氣井產(chǎn)能的影響，繪制了不同氣井硫沉積對(duì)產(chǎn)能影響的IPR曲線。由圖20可知，預(yù)測(cè)氣井硫沉積后產(chǎn)能下降了36.8%～52.8%。當(dāng)?shù)貙訅毫Φ陀?1 MPa時(shí)，地層中發(fā)生硫沉積，會(huì)不同程度降低氣井產(chǎn)能。在開發(fā)后期，隨著地層壓力的持續(xù)下降，硫沉積對(duì)氣井產(chǎn)能的傷害程度將趨于更大。

圖20 硫沉積對(duì)普光103-b井產(chǎn)能的影響

5 結(jié)論

1）普光高含H2S氣田硫初始質(zhì)量濃度為0.39 g/m3，儲(chǔ)層中主要析出液態(tài)硫。本文建立了適用于普光高含H2S氣田的硫溶解度預(yù)測(cè)模型，與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果對(duì)比平均誤差為4.89%。

2）實(shí)驗(yàn)表明，硫沉積主要發(fā)生在氣體流動(dòng)主通道裂縫、大孔隙中。隨著含硫飽和度的增加，巖心滲透率傷害程度先快速增大再趨緩。采用數(shù)學(xué)回歸方法建立了儲(chǔ)層硫沉積滲透率傷害程度定量預(yù)測(cè)模型。普光高含H2S氣田硫沉積主要發(fā)生區(qū)域?yàn)榫仓車?.5 m左右范圍，集中分布在井筒周圍0.5 m范圍內(nèi)。這為下一步硫沉積治理指明了方向。

3）應(yīng)用多區(qū)復(fù)合產(chǎn)能預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)，普光氣田硫沉積可導(dǎo)致氣井產(chǎn)能降低36.8%～52.8%。隨著地層壓力持續(xù)下降，硫沉積對(duì)產(chǎn)能的影響越來越大。