高溫高壓含硫化氫及出砂油氣井試油測試技術(shù)

李濤

（中海艾普油氣測試（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)測與控制

2.1 建立壓差預(yù)測模型

對施工現(xiàn)場環(huán)境和具體施工標準進行研究，選出適用于實際開采條件和開采標準的壓差計算公式如下：

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)摩擦角和儲層強度參數(shù)粘聚力

通過三軸實驗確定粘聚力和內(nèi)摩擦角，以準噶爾盆地南緣為例，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。

利用測井資料計算儲層力學(xué)參數(shù)方法如下[2]：

巖石強度參數(shù)和相關(guān)測井資料關(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)測軟件進行壓差的計算，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。

對準噶爾南緣的井段進行控制技術(shù)和壓差預(yù)測的應(yīng)用，符合率高達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

根據(jù)高溫高壓含硫化氫的市場需求確定除砂器裝置技術(shù)指標，最高工作壓力為104MPa，工作溫度在-40～150℃之間，最低存儲溫度為-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90L。

3.2 除砂器設(shè)計

除砂器設(shè)計中需要遵循SY/T 5127—2002 井口設(shè)計與采油樹規(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)計規(guī)范與標準如下，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 鋼制化工容器強度計算規(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。

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》標準進行選擇，標準中有關(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 檢測技術(shù)的應(yīng)用

4.1 高溫高壓含硫化氫出砂油氣井檢驗技術(shù)

明確響應(yīng)技術(shù)規(guī)范，經(jīng)過的大量市場調(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，相對濕度小于90%，重復(fù)性誤差為3%，線性誤差極限3%，響應(yīng)時間在2min 之內(nèi)。然后確定硫化氫在線檢測系統(tǒng)，主要包括探頭、數(shù)據(jù)采集存儲裝置以及分立減壓裝置三部分內(nèi)容，對合理設(shè)計圖紙，并完成設(shè)備組裝，軟件測試等工作，同時還需要對產(chǎn)出流體進行分離減壓。沒有分離減壓的氣體要進行氣體檢測，判斷是否存在硫化氫。

做好地面實施檢測工作，在數(shù)據(jù)采集室中紀錄并分析數(shù)據(jù)，組裝硫化氫檢測裝置，用標準硫化氫進行檢測和標定，實際調(diào)試結(jié)果精度為0.8%～3.9%，能夠達到相應(yīng)測試要求。

4.2 含硫化氫現(xiàn)場處理技術(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，并對產(chǎn)油環(huán)境進行細致的檢測，在酸性環(huán)境下，可能會出現(xiàn)新的硫化氫氣體而影響最終檢測精度。根據(jù)硫化氫的溶解性特點，在標準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高于4%，若出現(xiàn)溫度和其他因素的改變，也會影響溶解度，所以在實際研究中，要結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況來看。

從標準條件下硫化氫的溶解度來看，地層每天產(chǎn)出10m3的油氣時，需要應(yīng)用70kg 的氫氧化鈉來進行中和反應(yīng)，如果每天產(chǎn)出10m3的水，則需要使用80kg 的堿式碳酸鋅進行中和，避免硫化氫對產(chǎn)出油氣質(zhì)量的干擾。此外，還需要加強除硫劑加藥系統(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，確定硫化氫的濃度。

4.3 試油工作注意問題

在試油檢測之前，各個工種之間需要進行充分的討論和研究，進行技術(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，對員工進行充分的安全意識和安全責(zé)任培訓(xùn)工作，讓每一名員工能夠認識到安全生產(chǎn)的重要意義，能夠做好自我保護工作。同時還要針對以往生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的問題，做好安全風(fēng)險評估工作，并重點檢查施工過程中容易出現(xiàn)危險的環(huán)節(jié)，做到針對性的處理，保證施工的安全性和可靠性。

然后需要對各個工種使用的工具進行專業(yè)的技術(shù)參數(shù)標定工作，進入井下的工具需要做好草圖繪制，建立相應(yīng)的施工現(xiàn)場技術(shù)檔案，有條件的施工隊伍需要及時復(fù)查現(xiàn)場的施工環(huán)境，檢查實際施工工藝是否滿足施工要求，及時發(fā)現(xiàn)施工過程中的問題并進行反饋和解決，減少施工因素對施工現(xiàn)場的干擾。在實際試油測試技術(shù)中，泥漿性能的好壞直接關(guān)系著測試結(jié)果的成敗，若出現(xiàn)泥漿質(zhì)量問題，不僅會對整體施工進度產(chǎn)生嚴重影響，而且還可能會引起油井報廢，給企業(yè)帶來極大的經(jīng)濟損失。所以在施工之前要用泥漿和水泥漿進行提前的測試和試驗工作，保證實驗的合理有序，在測試過程中，無關(guān)人員應(yīng)該遠離高壓管匯集區(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。

準確計算好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，在采用控制頭進行測試時，由于溫度效應(yīng)會導(dǎo)致金屬膨脹，為了防止管柱別斷井口管匯，在必要時需要及時上提管道，避免封隔器重量過大而導(dǎo)致封隔器損壞，時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，進行全過程井口壓力的跟蹤，及時發(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)中硫化氫對石油的腐蝕會導(dǎo)致石油開采進程的減慢和石油開采質(zhì)量的降低，導(dǎo)致環(huán)境的破壞，所以在石油實際開采與測試中，需要對硫化氫進行有效測試，并采取針對性的措施控制整個井內(nèi)的硫化氫，提高石油產(chǎn)量，減少硫化氫對石油的腐蝕，提高石油企業(yè)的經(jīng)濟效益，保障石油開采得以順利安全的進行。