火驅(qū)作業(yè)井除硫化氫技術(shù)研究及應(yīng)用

曾立桂

[摘 要]硫化氫是一種無色、劇毒氣體，部分火驅(qū)井產(chǎn)生硫化氫，為保證火驅(qū)井修井作業(yè)現(xiàn)場作業(yè)人員安全，研究并運(yùn)用了該技術(shù)，室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場應(yīng)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(yè)需要，能最大限度地保障修井作業(yè)人員及設(shè)備的安全。

[關(guān)鍵詞]遼河油田；修井作業(yè)；除硫化氫；保障

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

1 前言

火驅(qū)采油技術(shù)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(yīng)用范圍廣的優(yōu)勢，已經(jīng)成為遼河油田三次開發(fā)的主要技術(shù)手段之一。隨著火驅(qū)井組的日益增加，火驅(qū)修井作業(yè)工作量也日益增加，但火驅(qū)給井下作業(yè)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(yán)重影響油井作業(yè)施工人員生命安全。而火驅(qū)井常規(guī)硫化氫處理采取在修井作業(yè)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(yīng)用了具有防漏失及吸收硫化氫功能的除硫化氫技術(shù)技術(shù)，大幅降低火驅(qū)作業(yè)井井口H2S含量，消除H2S氣體對作業(yè)施工作業(yè)人員的安全隱患。該工藝可以應(yīng)用于高含硫化氫井修井現(xiàn)場，保障施工作業(yè)安全。

2 火驅(qū)井硫化氫中和反應(yīng)機(jī)理研究

火驅(qū)井硫化氫、二氧化碳等氣體主要來源于高溫環(huán)境下地層烴類分解產(chǎn)生的游離分子與地層或外來流體中元素間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)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(yīng)，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(shù)。因此要實(shí)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)，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(huán)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(dá)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(qiáng)的H2S反應(yīng)，該方法是一種更徹底、更有效處理井筒內(nèi)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(jìn)入水相，才能進(jìn)行反應(yīng)。

3 火驅(qū)作業(yè)除硫化氫洗井液研制

3.1 配方設(shè)計(jì)

（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(wěn)定性；其次必須優(yōu)先與H2S反應(yīng)，再與CO2反應(yīng)或不反應(yīng)，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(yōu)選出吸收效果最好、速度最快，價(jià)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(yōu)選出吸收效果最好、吸收速度最快，價(jià)格最便宜的氧化劑。

通過大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合成本因素，我們得到一組由強(qiáng)堿弱酸鹽及氧化還原性強(qiáng)的化學(xué)劑配合其它浮選劑制成除硫化氫洗井液體系，

3.2 性能實(shí)驗(yàn)

（1）巖心傷害實(shí)驗(yàn)

地層巖心傷害一般包括固相傷害和液相傷害。根據(jù)入井流體與產(chǎn)層配伍性要求，其巖心傷害率應(yīng)在10%以下。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)見表1所示。

（2）油水乳化實(shí)驗(yàn)

由于當(dāng)除硫化氫洗井液進(jìn)入油層以后會與地層其他流體和地層原油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，此外，某些堿類物質(zhì)與地層原油中的烴類物質(zhì)還能形成表面活性劑而形成乳狀液。當(dāng)乳狀液通過地層毛細(xì)孔道時(shí)，會產(chǎn)生賈敏效應(yīng)，而這種賈敏效應(yīng)具有疊加性，多個(gè)乳化液珠流動阻力將嚴(yán)重影響地層原油向井內(nèi)流動。

實(shí)驗(yàn)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(yàn)結(jié)果見表2所示。

4 現(xiàn)場應(yīng)用情況

除硫化氫洗井液研制成功后，進(jìn)行兩口火驅(qū)井現(xiàn)場試驗(yàn)。且硫化氫氣體含量均超過安全作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。施工時(shí)首先用少量熱水循環(huán)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(jīng)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(nèi)硫化氫氣體，穩(wěn)定時(shí)間超過24h以上，達(dá)到預(yù)期效果。

5 結(jié)論

（1）該技術(shù)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(dá)到零含量，徹底消除火驅(qū)井修井作業(yè)過程中硫化氫氣體的安全隱患。

（2）該技術(shù)既能有效消除火驅(qū)井作業(yè)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(shí)間和提高油井生產(chǎn)效率具有重要作用。

（3）火驅(qū)除硫化氫洗井液技術(shù)的研制，從根本上解決了以往含硫化氫氣體油井作業(yè)前常規(guī)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(yè)施工安全，提高修井效率，降低修井作業(yè)對火驅(qū)井的傷害，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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