高含硫氣藏元素硫溶解度測定技術

1.目的

在高含硫氣藏開發過程中，隨著溫度、壓力的變化，溶解在天然氣中的元素硫會析出并沉積在巖心孔喉表面，堵塞孔道，降低地層的孔隙度和滲透率，嚴重影響氣井的產能。因此為了安全、合理、高效開發高含硫氣藏，需要準確測定元素硫在高含硫天然氣中的溶解度，掌握其變化規律、預測元素硫析出條件、預防硫沉積現象的發生。相關測定結果可以作為高含硫氣井產能配產、開發方案設計、地面設計、集輸建設的基礎數據，對高含硫氣田高效安全清潔開發具有重要的意義。

2.方法

元素硫會溶解在高含硫氣體中，隨著溫度、壓力的降低，元素硫溶解度下降，當氣體中的元素硫含量超過其溶解度，元素硫便會從氣體中析出?；谝陨显?，在高溫高壓高含硫氣體中加入過量的硫粉，使高含硫氣體中的元素硫達到飽和狀態，再降低氣體的溫度和壓力，計量釋放的氣體體積和析出的元素硫質量，測定得到一定溫度、壓力條件下的元素硫溶解度。所研制的元素硫溶解度測定裝置如圖1所示，它可直接測定高溫高壓高含硫氣體中元素硫的溶解度。該裝置具有以下優點：①采用自動化的流量計量系統，可以根據實驗過程中氣體流量大小自動切換不同量程的流量計，減少因計量量程不準確而產生的誤差，提高實驗精度；②通過流量系統和微動態壓差控制系統聯動，配合全封閉的吸收裝置，防止因氣體流速過快而造成的吸收不完全和液體噴出現象，保障實驗流程的安全；③采用封閉的吸收液循環回注系統，減少實驗過程中吸收液的揮發，同時也可以循環利用吸收液，尾氣采用脫硫劑處理，以達到環保高效的要求。

圖1 元素硫溶解度測定裝置實物照片

3.應用和效果

通過自主設計實驗流程、開發配套實驗技術，研制了國內首臺元素硫溶解度測定裝置，能測定地層條件（最高溫度達200 ℃，最大壓力達100 MPa）變化至井口條件下的元素硫在高含硫天然氣中的溶解度。該裝置及技術已經獲得中國、美國發明專利授權（中國專利號：ZL 2017 1 0547804.7，美國專利號：US 11233832B2）。該項測量技術已經在四川盆地川中高石梯、磨溪，重慶大貓坪，川東北黃龍場等高含硫天然氣藏進行了推廣應用，得到了針對特定井的元素硫溶解度變化曲線，結合與實驗測定元素硫含量趨勢線的對比結果，明確了高含硫氣藏開采過程中元素硫溶解度及含量的變化情況、分析了元素硫析出條件、解決了生產中的實際問題，為四川盆地高含硫氣藏安全高效開采開發提供了技術支撐。

（萬瑩，王麗：中國石油西南油氣田公司勘探開發研究院、國家能源高含硫氣藏開采研發中心。E-mail: wan_y@petrochina.com.cn 特約欄目主編高新平編輯居維清）