曾立桂
[摘 要]硫化氢是一种无色、剧毒气体,部分火驱井产生硫化氢,为保证火驱井修井作业现场作业人员安全,研究并运用了该技术,室内试验及现场应用表明其除硫效果好,地层伤害小,施工工艺能很好得满足作业需要,能最大限度地保障修井作业人员及设备的安全。
[关键词]辽河油田;修井作业;除硫化氢;保障
中图分类号:TE355 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)19-0357-01
1 前言
火驱采油技术作为提高稠油采收率的重要方法之一,具有采收率高、成本低、应用范围广的优势,已经成为辽河油田三次开发的主要技术手段之一。随着火驱井组的日益增加,火驱修井作业工作量也日益增加,但火驱给井下作业施工带来的不安全因素越来越明显,如随着井底温度升高,硫化氢气体含量开始逐渐增高,由硫化氢气体带来的安全问题日趋明显,严重影响油井作业施工人员生命安全。而火驱井常规硫化氢处理采取在修井作业施工前洗、压井,但该方法还存在H2S处理不彻底,效果较差等问题。针对以上情况,研究并应用了具有防漏失及吸收硫化氢功能的除硫化氢技术技术,大幅降低火驱作业井井口H2S含量,消除H2S气体对作业施工作业人员的安全隐患。该工艺可以应用于高含硫化氢井修井现场,保障施工作业安全。
2 火驱井硫化氢中和反应机理研究
火驱井硫化氢、二氧化碳等气体主要来源于高温环境下地层烃类分解产生的游离分子与地层或外来流体中元素间发生的化学反应生成。H2S、C02气体溶解于水后,部分H2S、C02以分子的形式存在于水中,另一部分则与水分子反应,生成氢硫酸和碳酸。由于碳酸、氢硫酸的阴离子部分在水中的形式以HCO3-、HS-为主,其中HCO3-占大多数。因此要实现H2S的完全消除,采用单纯的碱中和,需要先中和掉CO2。
研究H2S的特性还发现,H2S溶解于水后会形成S2-离子。H2S溶解于水既是酸,也是一种还原剂。虽然酸性环境下其还原性降低,但可利用S2-离子还原性,通过氧化剂将其氧化,达到消除H2S的目的。由于原油和天然气呈弱氧化性,氧化剂将首先与还原性强的H2S反应,该方法是一种更彻底、更有效处理井筒内的H2S的方法。
另外无论是采用碱中和还是弱氧化剂氧化处理H2S,都必须首先使H2S进入水相,才能进行反应。
3 火驱作业除硫化氢洗井液研制
3.1 配方设计
(1)硫化氢中和剂的确定
对少量H2S的处理,采用碱液中和是最佳的办法。所选的碱要考虑安全性、溶解性、以及在井筒和近井油层200℃以下的的稳定性;其次必须优先与H2S反应,再与CO2反应或不反应,生成物还不能是固体。我们采用不同气体流速的H2S气体通过Na2CO3等备选碱药剂溶液,分别测试碱药剂在不同温度、不同浓度下对H2S气体的吸收量和吸收速度,最后优选出吸收效果最好、速度最快,价格最便宜的四种硫化氢中和剂。
(2)硫化氢气体氧化剂选择
我们通过采用不同气体流速的H2S气体通过Na2SO3等备选氧化剂药剂溶液,分别测试在不同温度、不同浓度下氧化剂对H2S气体的吸收量和吸收速度。最后优选出吸收效果最好、吸收速度最快,价格最便宜的氧化剂。
通过大量室内实验,结合成本因素,我们得到一组由强碱弱酸盐及氧化还原性强的化学剂配合其它浮选剂制成除硫化氢洗井液体系,
3.2 性能实验
(1)岩心伤害实验
地层岩心伤害一般包括固相伤害和液相伤害。根据入井流体与产层配伍性要求,其岩心伤害率应在10%以下。实验中除硫化氢洗井液通过岩芯后其伤害率均小于10%,不会对油层造成污染伤害。除硫化氢洗井液岩心伤害实验见表1所示。
(2)油水乳化实验
由于当除硫化氢洗井液进入油层以后会与地层其他流体和地层原油发生化学反应,此外,某些碱类物质与地层原油中的烃类物质还能形成表面活性剂而形成乳状液。当乳状液通过地层毛细孔道时,会产生贾敏效应,而这种贾敏效应具有叠加性,多个乳化液珠流动阻力将严重影响地层原油向井内流动。
实验表明除硫化氢洗井液与地层原油配伍性良好,不会造成油水乳化伤害。除硫化氢洗井液油水乳化试验结果见表2所示。
4 現场应用情况
除硫化氢洗井液研制成功后,进行两口火驱井现场试验。且硫化氢气体含量均超过安全作业标准。施工时首先用少量热水循环检查地面管线及井口阀门是否刺漏,随后使用自制的井口加药装置用热污水将除硫化氢洗井液加入油井中,后经井口硫化氢气体含量测试表明,该除硫化氢洗井液能迅速清除井内硫化氢气体,稳定时间超过24h以上,达到预期效果。
5 结论
(1)该技术改变了单一中和法碱消耗量大,硫化氢根治不彻底等问题,能使井口硫化氢气体达到零含量,彻底消除火驱井修井作业过程中硫化氢气体的安全隐患。
(2)该技术既能有效消除火驱井作业过程中硫化氢气体带来的安全隐患,又能降低油井漏失,对减轻油层污染伤害,缩短回采水时间和提高油井生产效率具有重要作用。
(3)火驱除硫化氢洗井液技术的研制,从根本上解决了以往含硫化氢气体油井作业前常规洗、压井存在的安全隐患及冷伤害等问题,有效保障井下作业施工安全,提高修井效率,降低修井作业对火驱井的伤害,具有良好的推广应用前景。
参考文献
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[2] 梁爱国,姚团军,康有福,廖幸.高硫化氢井低伤害修井与防护工艺[J].油气田地面工程,2011,30(8):24-26.
中国科技博览2017年19期