石 油 地 质
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由秘 熬 ２ ７ ０１ 期 ３ ３年第
同
含硫 气 藏 硫 沉 积 对 气 井产 能 影 响
蒋 鑫① 刘 启 国 ’ 苑珊 珊②
（ 西 南石油大学 ① ② 中石油川庆 ｝ Ｉ
摘
要
高含硫气藏在开 发过程 中，随着压力的下降 ，将 会发 生元素硫 的沉积 ．堵塞孔 道 ，导致孔隙度及渗透 车降低 ，影响 气井
１ 硫沉积对孔隙介质 的影响
高含硫气 藏在开发早期 ，由于地层压 力降 低较小 ，元素 硫析出沉 秘的量不多 ， 此地层孔隙度和渗透率下降并不太明显 。但到 了开发 的中后 期 ．疏沉积 达到一定 规模后就 将引 起孔隙度和 渗透 率迅速降
低 ，甚至堵 塞孔遭 ，使气井停产或报废 。因此硫沉积对孔隙 介质存在 较为严 重的物理影响 。其主要反映在对地 层孔隙度和渗透 率的影响。
２３ 模 型 辅 助 方 程 ．
没高含 硫天然气 中除元素硫以外 有ｎ 个组 分 ，则上述 方程中含有 ｎ １个 未知数 。若要 求解这 些未知数 ，则需 要ｎ １个 方程 。上 述已 ＋２ ＋２ 经有 了ｎ ８ 方程 ．因此还需 要４ ＋个 个辅 助方程 。这些辅 助方程 补充如
产能，本 文根据 元素硫溶 解度与压力 关 系．利 用气藏 稳定渗 流理 论 ，建 立了元 素硫 析 出、运移 、吸 附及地层伤 害的沉积 气固数 学模 型 并运用该模型计算元素硫沉积对 气井产能的影响：为 高含硫 气藏地层硫 沉积及气藏合理开发提供 了理论依据 关键 词 硫沉积 渗 流 产能 数学模型
２２ 基 本 缀 分 方 程 组 ．
Ｖｃ Ｖ ： ＋
ＶＶ Ｖ＝ ＋ ＋ 嗟 （ 妄ｃ ） ＋ ）（Ｊ 妒 ＋
Ｖ ｒ
璺 ｄ型 ＋
ｔ
（ ９ ）
… ．
ｃ —
‘
其中第一个 方程为气相连 续性方程 ，第二个方程为元素硫连续性 方程 ，第三个方程为非硫组分连续性方程。
１ 硫 沉 积 对 地 层孔 隙度 的影 响 ． １
方程组（） 中的第一个方 程反映 了堵 塞对 渗透率的 ” ｊ式 滚雪球 ” 效应 的影响 ；而第二个 方程 反映了沉积对非堵塞通道渗透 率的幂律效 应 影 响 。 该 渗 透 率 伤 害 模 型 的 实 际 应 用 已 分 别 由 Ｇ ａｓｉ ｄｎｋ 、 Ｓ ｕｈ ￣ １９ 年 ） ｈ ｔ ｏ ｓ ｋ１９ 年） ｈ ｃａ （ ８ 和Ｂ ａ、Ｋ ｖ ｅ （ ９ 用实验数据进 行了验 证： ９ ｃ ９ 应用 截维级 数逼近 的方 法，（试 可 简化 知 ：地层孔隙度的影响因素主要包括岩石 矿物成 分、 岩石骨架 中颗粒的排列方式 及分选性和地层埋藏深度等 高含硫 气藏 中的硫沉积相当于在不流动的岩石骨架上增Ｊ 了一新的矿物成分 Ｊ ｕ
Ｉ ＝ （ ） Ｋ １ ＋
Ｃ ｖｎ ｃｅｈｅ １９ 年） ｉａ和Ｓ ｈ ｃｔ （ ２ 根据堵塞非堵塞连通模型提 出描述岩心 ｒ９ 平均渗透率关系式 ：
造 成在岩心两端的压力差不同 ，使得硫的析 出量不 同。也说明当温度 定的情况下 ，影响硫沉积的因素主要是压 力，实验川渗透率伤害系 数（Ｄ ） 硫沉积对岩石渗透 率的影响 。回归得到描述这 一变化的 Ｐ Ｆ 定义
一
（ ） ２ 含硫天然 气初始饱和溶解 有元素硫 ，这 里的 “ 溶解 ”包括 了物理溶解和化学溶解两类 ； ｒ） 元素硫在 天然气 中的溶解主要受压力和温度影响 ； ３ （） ４ 气流流动符合达西定律 ；
：
．
硫。增 Ｊ的单质硫将会 占据一定的孔隙空问 ，而引起地层孔隙度的降 Ｊ ｕ
低。
＋
．
（） ７
将（） 代入（） 有 ： ６ 式 ７ 式
Ｋ ＝ ＫＰ — ＋ ｘ （＋ ￡ ｏ １ 扫 ） ｅ （） ８
没地层孔隙中沉积的硫的质量为ｍ 则沉积 硫的体积 为：
程；
整理上式 可得 ：
△ ０ ％ ： Ｖ ｘ１０ （） ３
（） ３式为岩石孔隙度因硫沉 积的变化 量： １ 硫 沉积对地层渗透率的影响 ． ！ 岩石渗透 率是根据达西定律来定义的 。其物理 意义 为：当岩心全 部孔隙 充满单相 流体 ．并在岩心孔隙 中流动 ，岩石成分不 与流体发生 化学和物理 化学作用 的条件下 ，流体 通过一 定截面 的岩石孔 隙的能 力。岩石渗透率值代表了多孔介质 ｑ 隙通道面积的大小和孔隙弯曲 ｑＬ 程度，凼此可以 ＇岩石渗透 率的值仅取决于岩石的孔隙结构参数 。从 兑 前面一节分析中可知 ：当硫沉积发生时 ．地层孔隙度将发生变化 。即 岩 石的孔隙结构发生变化 ．因此岩石的渗透性也将因孔隙结构的变化 而变化 在碳酸盐岩高含硫油气藏 中 ，用于描述因硫沉积而引起岩石 渗透率变化的方法主要有 以下几种 ： （） １ 实验经验式法 ＳｅｉＡ２ ）年） ｈｄ （Ｘ ｄ （２ 通过实验研究 了在 高含硫 碳酸盐岩油藏 中硫沉积对地层渗透 率的影响 。在 实验 中 ，硫沉积 的变 化是通过 不同的岩心流体驱动速度和初始含硫浓度来实现 。并指 出： 流体流动速度是对硫沉积影响的主要 因素 。这是 因为不 同的流动速度
（） １
ｐ
２ 高含硫气藏硫微粒运移沉积气 固数学模型
２１ 基 本 假 设 条件 ．
假 设沉积 的琉 在压 力下不发生 体积变 形 ，则 此时地 层的孔 隙度
为：
：
Ｖ
×ｌ０ ｏ％
（） ２
高含硫气藏是一类特殊的 、具有高危毒性的气藏。其渗流特征和 相态变化特 征具有较 大的复杂性 ．彳 多领域（ Ｉ 皂 如硫 微粒的运移 、沉积 等） 实验 中也很 难研究 ，因此在其模 型研 究的时候 ，为了简化研究 在 的复杂性 ． 对研 究对 象作一 定的假 没。 ｆ ）假 设地 层温 度恒 定 ，即高 含 硫气藏 的开 发是 一个恒 温过 １