工業(yè)設(shè)計論文快速發(fā)表范文參考

發(fā)布時間：2013-12-30 14:31:18更新時間：2013-12-30 14:32:18 1

　　我國含硫化氫天然氣分布也十分廣泛，目前已經(jīng)在四川、渤海灣、鄂爾多斯、塔里木和準噶爾等含油氣盆地中都發(fā)現(xiàn)了含硫或高含硫天然氣[1，2]，而元壩氣田長興組氣藏H2S平均含量5.53%，CO2含量為3.12%-15.5%。氣藏為高含硫化氫、中含二氧化碳氣藏。隨著元壩氣田長興組氣藏YB04、YB103H等高含硫氣井投入試采，井筒硫沉積問題受到關(guān)注[3，4]。

　　摘要：隨著元壩高含硫氣田逐步投入試采，井筒硫沉積問題受到關(guān)注。元壩氣田井筒是否存在硫沉積，目前國內(nèi)外硫沉積預測模型難以確定，本文在前人的基礎(chǔ)上，對硫顆粒在氣流中的受力進行分析，得到新的臨界攜硫速度，并將硫的溶解度、壓力與溫度的耦合，進而提出一個新的硫沉積解析模型，為設(shè)計及生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。通過新模型對YB204井實例計算，計算結(jié)果合理可靠。

　　關(guān)鍵詞：高含硫,氣井,壓力溫度耦合,硫沉積

　　1硫沉積模型

　　1.1固相硫顆粒在氣流中的受力分析固相硫顆粒在氣流中的受力因狀態(tài)的不同而不同，在運動狀態(tài)下主要的作用力大致包括：運動阻力、壓力梯度力、視質(zhì)量力、巴西特（Basset）力[5]、馬格努斯（Magnus）力、薩夫曼（saffman）升力以及重力和浮力等。當球形硫顆粒在垂向上的合力為零，即Fd+Fp-Fm+Fb+FSL+Ff=0（1）

　　硫顆粒在垂向的受力保持平衡，在該方向上不產(chǎn)生沉降�？紤]浮力Ff，忽略巴西特力。硫顆粒在將被氣流攜帶而向井口方向運移，當滿足如下代數(shù)關(guān)系式時。

　　6.44（？滋？籽g）■r■■（Vf-Vp）■■+CD■？籽f[Vf-Vp]（Vf-Vp）S-■？仔r■■■+？仔d■■？籽f/6-■？仔r■■？籽mf■（Vf-Vp）=0（2）

　　對上式進行求解，并舍去沒有物理意義的根，從而得到臨界攜硫速度關(guān)系式

　　Vf=

　　■

　�。�3）

　　1.2單質(zhì)硫在高含硫天然氣中的溶解度關(guān)于元素硫在天然氣中溶解度的研究，Roberts在Chrastil[6]基礎(chǔ)上，結(jié)合Brunner[7]和Woll的實驗數(shù)據(jù)，推出了估計硫在酸氣中溶解度的公式。根據(jù)氣體狀態(tài)方程，可以得到硫的溶解度與壓力之間的關(guān)系式，并對壓力p微分即可得到元素硫在天然氣中的溶解度預測模型[8]：

　　■=4■■exp-■-4.5711p3（4）

　　得到井筒中壓力和溫度在井筒剖面上的分布規(guī)律后，將一定含硫量的天然氣的飽和壓力和飽和溫度與井筒剖面上的壓力和溫度分布相結(jié)合，討論在該溫度下單質(zhì)硫的溶解度。若天然氣含硫量高于在該溫度下的溶解度，就會發(fā)生硫的析出和在管道中沉積，在該壓力溫度下，對任意井段進行積分，可以大致判斷井中元素硫是否沉積和沉積的大致部位，從而得到溫度壓力耦合[9，10]的溫度壓力梯度沉積模型：

　　■=■■=-■（Tt-Ta）-■+（？茁■-■）■=4■■exp-■-4.5711p3（5）

　　2實例計算

　　YB204井位于四川盆地東北部元壩低緩構(gòu)造帶，2010年8月11日對長興組（6523-6590m）酸壓后求產(chǎn)，穩(wěn)定油壓24.5MPa，天然氣產(chǎn)量126.46×104m3/d，獲得了高產(chǎn)工業(yè)氣流。該井套管外徑146mm，油管外徑88.9mm。

　　2.1不同產(chǎn)量下壓力計算據(jù)電子壓力計（E2444）實測井深6364.74m處的三個工作制度求產(chǎn)的流動壓力，對比分析不同工作制度下的壓力溫度耦合模型計算流壓與實測流壓值，結(jié)果見表1。

　　從表1可以看出，壓力溫度耦合模型計算出的流壓與實測值基本吻合，百分誤差最小為0.98%，最大為-5.65%，滿足工程計算要求。

　　2.2硫沉積預測YB204井長興組氣樣分析數(shù)據(jù)見表2，天然氣相對密度根據(jù)取平均值0.5869，由于本井沒有對硫顆粒直徑的測得值，因此根據(jù)付德奎等文章中經(jīng)驗，取為0.000075m，壓力溫度根據(jù)耦合模型求得的值，帶入式5計算臨界攜硫速度為0.11881m/s。并對不同的硫直徑進行敏感性分析，其結(jié)果如圖1。由圖1可以看出，臨界攜硫速度與硫顆粒直徑幾乎呈線性關(guān)系，即臨界攜硫速度隨硫顆粒直徑增大而增加，較大直徑的硫顆粒需要更大的流速攜帶。

　　運用公式（5）對不同壓力、溫度條件下臨界攜硫速度進行預測，并與其相應條件下的實際流速進行對比。由圖2可以看出，實際流速遠遠大于臨界攜硫速度，即井筒中不會有硫沉積。

　　臨界溫度190.41℃，臨界壓力4.5986MPa，由硫飽和度公式計算其臨界硫容量[11]為64.9g/m3。在產(chǎn)量為20×104m3/d制度下，硫溶解度隨井深改變而不同，其關(guān)系曲線如圖3所示。顯然，在地層初始條件下，天然氣中的硫容量遠大于臨界硫容量，地層在初始時刻就有硫的沉積。即隨著生產(chǎn)的進行，壓力和溫度的不斷下降，所以從地層到井底，井底到井口都將有硫的析出和沉積發(fā)生。

　　綜上分析，雖然在井筒中有硫的析出，但是由于實際流速遠遠大于臨界攜硫速度，因此在該井井筒中存在單質(zhì)硫，然而這些硫僅存在一些井下接頭和彎道處，其余的硫單質(zhì)會隨天然氣的采出而被順利帶出。

　　3結(jié)論

　�、賹⒕矇毫囟饶Ｐ瓦M行耦合求解，對井筒中懸浮微粒進行了受力分析，得到新的臨界攜硫模型，最后將壓力溫度模型與及硫溶解度模型耦合。

　�、谕ㄟ^硫沉積新模型，對YB204井進行了實例計算，發(fā)現(xiàn)高含硫天然氣中硫的溶解度主要與溫度、壓力有關(guān)，井筒有硫析出，但由于氣體流速大于臨界攜硫速度，析出硫單質(zhì)會隨氣體順利帶出。

　　參考文獻：

　　[1]黃士鵬，廖鳳榮等.四川盆地含硫化氫氣藏分布特征及硫化氫成因探討[J].天然氣地球科學，2010，21（5）：705-713.

　　[2]楊學鋒，黃先平，杜志敏，等.考慮非平衡過程元素硫沉積對高含硫氣藏儲層傷害研究[J].石油與天然氣地質(zhì)，2007，26（6）：67-70.

　　[3]王正和，鄧劍等.元壩地區(qū)長興組典型沉積相及各相帶物性特征[J].礦物巖石，2012，32（2）：86-96.

　　[4]陳丹.川東北地區(qū)元壩氣田與普光氣田長興組氣藏特征對比分析[J].石油天然氣學報，2011，33（10）：11-14.

　　[5]曹仲文，袁惠新.旋流器中分散相顆粒動力學分析[J].食品與機械，2006（5）：34-36.

　　[6]ChrastilJ.SolubilityofsolidsandliquidsinsuPereritiealgases[J].J.Phys.Chem.1982，86：301-306.

　　[7]Brunner，E.，PlaceJr.，M.C.，andWo11，W.H，SulfurSolubilityinSourGas[J].JPT，1988：1587-1592.