高溫高壓含硫化氫及出砂油氣井試油測試技術(shù)

李濤

【摘 要】油氣井試油技術(shù)是影響油氣開采質(zhì)量的重要因素，有關(guān)中低壓力系數(shù)的油氣井已經(jīng)有了一套成熟的試油流程，能夠很好地對現(xiàn)場施工進行指導，但關(guān)于高溫高壓含硫化氫和出砂油氣井的試油測試技術(shù)依然較少，而且實際應(yīng)用效果仍然存在一定不足。論文主要針對高溫高壓含硫化氫及出砂油氣井的設(shè)計、試油技術(shù)應(yīng)用以及相關(guān)注意事項進行探討。

【Abstract】The oil and gas well testing technology is an important factor affecting the quality of oil and gas exploration， and oil and gas wells with low and medium pressure coefficients already have a set of mature oil testing processes that can be used to guide on-site construction. However， the oil testing technology of high temperature and high pressure hydrogen sulfide and sand producing oil and gas wells is still less， and the actual application effect is still insufficient. This paper mainly discusses the design of high temperature and high pressure hydrogen sulfide and sand producing oil and gas well， the application of oil testing technology and the related matters.

【關(guān)鍵詞】高溫高壓;硫化氫;試油測試技術(shù)

【Keywords】high temperature and high pressure; hydrogen sulfide; oil testing technology

【中圖分類號】X937? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）04-0180-02

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：

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?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和責任，確定統(tǒng)一的指揮人員進行生產(chǎn)和組織協(xié)調(diào)工作，制定書面安全責任預(yù)案，對員工進行充分的安全意識和安全責任培訓工作，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致石油開采進程的減慢和石油開采質(zhì)量的降低，導致環(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。

【參考文獻】

【1】謝叢姣，張?zhí)?試油測試新技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J].油氣井測試，2002，11（4）：37-39.

【2】杜成剛，余發(fā)剛.試油測試新技術(shù)及其應(yīng)用研究[J].科技視界，2013（33）：346.