高含硫氣藏開發(fā)效果評價現狀

舒 杰，唐 海，呂棟梁，王宏峰，王小軍

（1.西南石油大學石油工程學院，四川成都 610500；2.中國石油玉門油田分公司酒東油田作業(yè)區(qū)，甘肅酒泉 735000）

隨著全球對能源需求量日益增加，開發(fā)含硫氣藏已成為獲得天然氣的重要途徑之一。20 世紀60 年代以來，高含硫氣藏的開發(fā)在歐美等國家得到了快速的發(fā)展，已成功開發(fā)了一批高含硫氣藏，建立了一套相對較為完善的開發(fā)技術及管理體系，積累了一定的開采經驗。高含硫氣藏在全球范圍分布廣泛，目前，全球已發(fā)現有400 多個具有工業(yè)價值的高含硫化氫氣田。我國含硫氣藏資源也十分豐富, 累積探明高含硫天然氣儲量已經超過7 000 ×108m3，約占探明天然氣總儲量的1/6，具有重要的工業(yè)開發(fā)價值[1]。

高含硫氣藏由于硫化氫的腐蝕性和劇毒性以及硫沉積現象，在開發(fā)過程中面臨的技術難點較普通氣藏困難多的多。如何有效地評價目前含硫氣藏開發(fā)效果，為合理高效安全開發(fā)含硫氣藏提供理論指導和依據成為亟待解決的問題。針對氣藏的開發(fā)效果評價工作，目前已經開展以下研究工作，取得的成果對含硫氣藏的開發(fā)效果評價具有指導借鑒作用。

1 高含硫氣藏開發(fā)效果評價現狀

1.1 行業(yè)規(guī)范或標準分析

截止2012 年底，國家先后發(fā)布的有關天然氣方面的行業(yè)標準近20 套，包括“石油與天然氣地質編圖規(guī)范及圖式、碳酸鹽巖氣藏開發(fā)地質特征描述、氣藏分類、天然氣儲量規(guī)范、天然氣試井技術規(guī)范、氣田可采儲量標定方法、氣田開發(fā)可行性評價技術要求、天然氣田開發(fā)概念設計編制技術要求、氣田開發(fā)方案及調整方案經濟評價技術要求、氣田開發(fā)主要生產技術指標及計算方法、天然氣氣藏開發(fā)方案經濟評價方法”等新老版本，這些行業(yè)規(guī)范對做好我國天然氣勘探開發(fā)各項工作起到了關鍵性指導作用。

1.2 氣藏開發(fā)效果評價現狀

目前在氣田開發(fā)效果評價方面已做了大量的相關研究工作，但多集中在以下幾方面：

1.2.1 氣藏開發(fā)難點 針對含硫氣藏生產過程中存在的硫沉積與硫腐蝕現象，為了更好地開發(fā)氣藏，何生厚[2]等分析普光類似高含硫氣藏開發(fā)面臨難點歸納為4 個方面：氣藏地質與氣藏工程基礎研究亟待深化、安全優(yōu)質快速的鉆井工程技術亟待配套提高、急需采氣工藝及工程技術集輸工藝技術和腐蝕與防腐技術；而杜志敏[3]則將開發(fā)難點細分為高含硫氣井的產能評價技術、高含硫氣藏流體相態(tài)安全測試與相態(tài)分析技術、硫沉積的預測技術與解賭技術、考慮硫沉積的數值模擬技術、腐蝕機理定量認識與防護措施缺乏、高壓高含硫下的安全控制與防腐技術、安全控制與防腐檢測技術、抗硫管材研發(fā)與應用、固井技術、管道內外防護涂層落后、管道腐蝕泄露監(jiān)測與自動控制技術等12 個難點。氣藏開發(fā)難點明確分析了在開發(fā)生產過程中的重點攻關方向和所需關鍵技術。

1.2.2 氣藏高效開發(fā)技術方案優(yōu)化 針對高含硫氣田的開發(fā)難點，國內外專家根據氣藏的實際情況，提出具體開發(fā)技術方案優(yōu)化。針對普光高含硫巨厚氣藏，王衛(wèi)紅等[4]根據氣藏具體地質特征，從儲量規(guī)模、儲層物性、流體性質以及溫度壓力系統(tǒng)和經濟界限方面確定合理開發(fā)方式及開發(fā)層系、優(yōu)選開發(fā)井型、優(yōu)化開發(fā)井網與井距、合理采氣速度、單井合理配產與經濟極限產量等，形成了一套高含硫碳酸鹽巖氣藏開發(fā)技術研究方法，制定出了適合普光氣田的開發(fā)技術方案，為高效開發(fā)普光氣田奠定了理論技術基礎。此外還有高含硫氣藏流體相態(tài)測試與分析、高含硫氣藏硫沉積預測與防治、高含硫氣藏天然氣氣井氣藏滲流特征、厚層狀氣層產能評價、高含硫天然氣井防氣竄固井技術、高含硫氣藏硫沉積控制因素與防治技術、腐蝕加測與控制技術、集輸管道腐蝕泄露監(jiān)測與自動控制技術、井口及集氣站脫水工藝等10 項高含硫氣藏開發(fā)關鍵技術。這些合理技術政策和關鍵開發(fā)技術為高含硫氣藏科學決策與高效開發(fā)，推行氣田高效建設與管理運行模式，強化氣藏跟蹤研究與氣田合理開采，優(yōu)化氣田高效、安全、平穩(wěn)運行工藝參數等提供了方向性指導意見。

1.2.3 目前氣藏開發(fā)效果評價成果 目前，在氣田開發(fā)效果評價研究中，針對具體氣田開展提高或改善氣藏開發(fā)效果的技術對策研究已取得顯著效果與成績。

1.2.3.1 低孔低滲氣藏開發(fā)效果評價指標體系 李忻洪、洪鴻、郝玉鴻等[5-10]分別針對蘇里格氣田蘇20 區(qū)塊、子洲氣田、榆林氣田北區(qū)開展了氣田開發(fā)效果評價工作，給出了相應氣田開發(fā)效果評價指標體系。李忻洪根據蘇20 區(qū)塊氣井儲層特征、動態(tài)解釋成果, 建立了蘇20 區(qū)塊氣井產能的分類評價標準，將氣井分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類井，同時從設計開發(fā)規(guī)模、開發(fā)層系、井網井距、配產等方面對區(qū)塊開發(fā)效果進行評價；洪鴻、郝玉鴻等基于氣田采取的不同開發(fā)模式，從氣藏工程研究角度研究，分類分析氣井（藏）開發(fā)動態(tài)特征，從氣藏儲量動用程度、采收率、目前地層壓力保持水平等方面評價氣藏開發(fā)效果。目前氣藏開發(fā)效果評價工作所形成的氣藏開發(fā)效果評價指標（見圖1）。這些指標為類似低孔低滲巖性氣藏的開發(fā)效果評價提供了一種簡單可行的參考方法，同時對高含硫氣藏開發(fā)效果評價具有一定適用價值。

1.2.3.2 含硫氣藏生產效果評價基礎指標體系 劉月田充分意識到建立一套合理的、規(guī)范的、適用于不同類型天然氣藏的生產效果評價指標和評價標準的重要性，所撰寫的“不同類型氣藏生產效果評價指標及評價標準研究”是目前關于氣藏開發(fā)效果評價最為全面與具體的文獻[11]?；凇盎A指標體系要能夠基本反映采氣過程中的全部生產特性”的思想，從氣藏試采、產能建設、穩(wěn)產、開采末期、井網等因素，劉月田初步建立了含硫氣藏生產效果評價基礎指標體系，具體（見表1）。

表1 含硫氣藏生產效果評價基礎指標體系

為了高效而準確地對氣藏生產效果進行評價，劉月田從不同類型氣藏開發(fā)生產特點角度，對基礎指標體系進行分析與篩選,建立了包括“采氣速度、穩(wěn)產年限、無水采氣期年限、穩(wěn)產期末采出程度和開采期末采出程度”5 個有效指標的指標體系，同時給出六類氣藏各個有效指標的標準，其中含硫氣藏生產效果評價有效指標體系（見表2），含硫氣藏生產效果指標評價標準（見表3）。這些研究成果為含硫氣藏開發(fā)效果評價指標和標準的建立具有重要意義。

表2 含硫氣藏生產效果評價有效指標體系

2 高含硫氣藏開發(fā)效果評價問題及對策

目前氣藏開發(fā)效果評價已取得一定的成果，但是仍存在不足，針對所存在的問題，提出相應的解決對策。

2.1 行業(yè)規(guī)范或標準存在問題及對策

通用行業(yè)標準及通用評價指標對含硫氣藏具有一定適用性，但在整個天然氣開發(fā)行業(yè)規(guī)范標準中，缺少或沒有形成含硫氣藏開發(fā)效果評價的相關行業(yè)規(guī)范標準。

相對氣藏而言，油藏已于1996 年修訂并頒布了七類油藏開發(fā)效果評價（油田開發(fā)水平） 標準（SY/T 6219-1996），該分類評價指標主要包括“井網完善狀況、產量及儲采狀況、水驅狀況、影響開發(fā)效果因素、經濟效益控制”5 個方面共14 個指標，每個指標分為一、二、三個水平等級。該行業(yè)標準體現了油田開發(fā)效果評價關鍵指標，為不同類型油田開發(fā)效果評價提供理論基礎和依據。針對目前缺少含硫氣藏開發(fā)效果評價行業(yè)標準，可以參考七類油藏開發(fā)效果評價指標體系的建標思路和方法，建立氣藏開發(fā)效果評價指標體系。

2.2 高含硫氣藏開發(fā)效果評價問題及對策

目前開展的氣藏開發(fā)效果評價工作，一般根據氣藏自身的地質特征，具體情況做相關的開發(fā)技術對策及開發(fā)效果評價工作，很少涉及到不同類型氣藏開發(fā)效果評價指標體系及標準研究。劉月田關于含硫氣藏生產效果評價指標及評價標準研究是目前較為全面詳盡，但存在以下缺點：

（1）假定含硫氣藏沒有邊底水與實際含硫氣田不符。

（2）有效指標僅有采氣速度、穩(wěn)產年限和開采期末采出程度三個，不夠全面，需進一步構建有效指標以反映含硫氣藏生產開發(fā)特點，如氣藏廢棄壓力、單位壓降采氣量、氣藏產能遞減速度及氣藏剩余可采儲量采氣速度等。

（3）采氣速度與穩(wěn)產年限兩個關鍵指標標準存在隨意性，無理論依據。采氣速度與穩(wěn)產年限以及穩(wěn)產結束時采出程度有直接關系，目前僅人為給出開采末期采出程度，沒有十分有力的理論支撐依據論證其相關關系。

劉月田初步建立的含硫氣藏開發(fā)評價指標體系及部分評價指標標準存在局限性，但對系統(tǒng)建立含硫氣藏開發(fā)效果評價指標體系和指標標準仍有參考價值。

氣藏開發(fā)生產過程中，隨著氣藏以及氣井井底壓力下降，氣井井底附近會出現硫沉積現象，形成壓降漏斗與應力敏感以及硫沉積與滲透率漏斗疊加的儲層雙傷害帶，從而會影響氣藏廢棄壓力、廢棄產量以及氣藏采收率。氣藏廢棄壓力、廢棄產量以及氣藏采收率是評價氣藏開發(fā)效果的重要指標，需要更深入的研究氣藏剩余可采儲量、廢棄壓力、廢棄產量以及采收率等與開發(fā)效益相關指標標準理論依據。

3 結論

（1）目前氣藏行業(yè)規(guī)范標準和氣藏開發(fā)效果評價研究已取得一定理論成果基礎，可以用以指導建立含硫氣藏開發(fā)效果評價指標體系和標準。

（2）可以根據氣藏不同生產開發(fā)階段劃分開發(fā)評價指標，建立反映硫沉積特點的含硫氣藏開發(fā)效果評價關鍵指標。

（3）合理的含硫氣藏開發(fā)效果評價指標標準可以衡量氣藏生產開發(fā)現狀是否合理，從而提出優(yōu)化開發(fā)方案。

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