火驅作業井除硫化氫技術研究及應用

曾立桂

[摘 要]硫化氫是一種無色、劇毒氣體，部分火驅井產生硫化氫，為保證火驅井修井作業現場作業人員安全，研究并運用了該技術，室內試驗及現場應用表明其除硫效果好，地層傷害小，施工工藝能很好得滿足作業需要，能最大限度地保障修井作業人員及設備的安全。

[關鍵詞]遼河油田；修井作業；除硫化氫；保障

中圖分類號：TE355 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）19-0357-01

1 前言

火驅采油技術作為提高稠油采收率的重要方法之一，具有采收率高、成本低、應用范圍廣的優勢，已經成為遼河油田三次開發的主要技術手段之一。隨著火驅井組的日益增加，火驅修井作業工作量也日益增加，但火驅給井下作業施工帶來的不安全因素越來越明顯，如隨著井底溫度升高，硫化氫氣體含量開始逐漸增高，由硫化氫氣體帶來的安全問題日趨明顯，嚴重影響油井作業施工人員生命安全。而火驅井常規硫化氫處理采取在修井作業施工前洗、壓井，但該方法還存在H2S處理不徹底，效果較差等問題。針對以上情況，研究并應用了具有防漏失及吸收硫化氫功能的除硫化氫技術技術，大幅降低火驅作業井井口H2S含量，消除H2S氣體對作業施工作業人員的安全隱患。該工藝可以應用于高含硫化氫井修井現場，保障施工作業安全。

2 火驅井硫化氫中和反應機理研究

火驅井硫化氫、二氧化碳等氣體主要來源于高溫環境下地層烴類分解產生的游離分子與地層或外來流體中元素間發生的化學反應生成。H2S、C02氣體溶解于水后，部分H2S、C02以分子的形式存在于水中，另一部分則與水分子反應，生成氫硫酸和碳酸。由于碳酸、氫硫酸的陰離子部分在水中的形式以HCO3-、HS-為主，其中HCO3-占大多數。因此要實現H2S的完全消除，采用單純的堿中和，需要先中和掉CO2。

研究H2S的特性還發現，H2S溶解于水后會形成S2-離子。H2S溶解于水既是酸，也是一種還原劑。雖然酸性環境下其還原性降低，但可利用S2-離子還原性，通過氧化劑將其氧化，達到消除H2S的目的。由于原油和天然氣呈弱氧化性，氧化劑將首先與還原性強的H2S反應，該方法是一種更徹底、更有效處理井筒內的H2S的方法。

另外無論是采用堿中和還是弱氧化劑氧化處理H2S，都必須首先使H2S進入水相，才能進行反應。

3 火驅作業除硫化氫洗井液研制

3.1 配方設計

（1）硫化氫中和劑的確定

對少量H2S的處理，采用堿液中和是最佳的辦法。所選的堿要考慮安全性、溶解性、以及在井筒和近井油層200℃以下的的穩定性；其次必須優先與H2S反應，再與CO2反應或不反應，生成物還不能是固體。我們采用不同氣體流速的H2S氣體通過Na2CO3等備選堿藥劑溶液，分別測試堿藥劑在不同溫度、不同濃度下對H2S氣體的吸收量和吸收速度，最后優選出吸收效果最好、速度最快，價格最便宜的四種硫化氫中和劑。

（2）硫化氫氣體氧化劑選擇

我們通過采用不同氣體流速的H2S氣體通過Na2SO3等備選氧化劑藥劑溶液，分別測試在不同溫度、不同濃度下氧化劑對H2S氣體的吸收量和吸收速度。最后優選出吸收效果最好、吸收速度最快，價格最便宜的氧化劑。

通過大量室內實驗，結合成本因素，我們得到一組由強堿弱酸鹽及氧化還原性強的化學劑配合其它浮選劑制成除硫化氫洗井液體系，

3.2 性能實驗

（1）巖心傷害實驗

地層巖心傷害一般包括固相傷害和液相傷害。根據入井流體與產層配伍性要求，其巖心傷害率應在10%以下。實驗中除硫化氫洗井液通過巖芯后其傷害率均小于10%，不會對油層造成污染傷害。除硫化氫洗井液巖心傷害實驗見表1所示。

（2）油水乳化實驗

由于當除硫化氫洗井液進入油層以后會與地層其他流體和地層原油發生化學反應，此外，某些堿類物質與地層原油中的烴類物質還能形成表面活性劑而形成乳狀液。當乳狀液通過地層毛細孔道時，會產生賈敏效應，而這種賈敏效應具有疊加性，多個乳化液珠流動阻力將嚴重影響地層原油向井內流動。

實驗表明除硫化氫洗井液與地層原油配伍性良好，不會造成油水乳化傷害。除硫化氫洗井液油水乳化試驗結果見表2所示。

4 現場應用情況

除硫化氫洗井液研制成功后，進行兩口火驅井現場試驗。且硫化氫氣體含量均超過安全作業標準。施工時首先用少量熱水循環檢查地面管線及井口閥門是否刺漏，隨后使用自制的井口加藥裝置用熱污水將除硫化氫洗井液加入油井中，后經井口硫化氫氣體含量測試表明，該除硫化氫洗井液能迅速清除井內硫化氫氣體，穩定時間超過24h以上，達到預期效果。

5 結論

（1）該技術改變了單一中和法堿消耗量大，硫化氫根治不徹底等問題，能使井口硫化氫氣體達到零含量，徹底消除火驅井修井作業過程中硫化氫氣體的安全隱患。

（2）該技術既能有效消除火驅井作業過程中硫化氫氣體帶來的安全隱患，又能降低油井漏失，對減輕油層污染傷害，縮短回采水時間和提高油井生產效率具有重要作用。

（3）火驅除硫化氫洗井液技術的研制，從根本上解決了以往含硫化氫氣體油井作業前常規洗、壓井存在的安全隱患及冷傷害等問題，有效保障井下作業施工安全，提高修井效率，降低修井作業對火驅井的傷害，具有良好的推廣應用前景。

參考文獻

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