【摘??要】隨著汽驅生產的不斷深入,齊40塊蒸汽驅井組內伴生氣產量逐漸升高,伴生氣內含有H2S、CO2、CH4等多種氣體組分。本文從硫化氫的產生機理及區(qū)塊蒸汽驅開發(fā)特點出發(fā),確定了硫化氫消除劑配方,開展了現(xiàn)場試驗,應用效果良好。
【關鍵詞】齊40塊;蒸汽驅;;配方
1?基本情況
齊40塊自1998年蒸汽驅試驗以來,油井套管氣組分開始變化,開始出現(xiàn)H2S、CO2等氣體。隨著蒸汽驅井底溫度的升高,H2S的濃度普遍升高,2012年已有51.4%的油井H2S含量超過100mg/m3。高濃度的H2S含量,給汽驅井作業(yè)安全造成嚴重威脅。傳統(tǒng)防治主要采取負壓抽吸和修井作業(yè)過程中大量注入熱污水進行壓井的辦法,不僅成本高,還會對地層造成冷傷害,并延長排水期,影響汽驅生產效果。
2?H2S產生原因分析
從油氣藏H2S成因機理來看,H2S的成因類型主要有生物作用、TDS+TRS、有機物熱分解。齊40塊采用高達300℃的蒸汽驅,微生物不具備存活的條件。從整個齊40快的儲層礦物分析結果來看,儲層中含硫礦物包括石膏、重晶石、黃鐵礦等。齊40塊的H2S來源以有機質熱分解為主,硫化物熱分解和含硫化何物還原為輔。
3?H2S消除劑配方研究
通過對齊40塊地層敏感性試驗、儲層巖石速敏性評價、儲層巖石水敏性評價、儲層巖石鹽敏性評價、儲層巖石堿敏性評價等室內試驗及理論研究,確定H2S消除劑配方。
3.1?H2S消除劑配方構成理論研究
從現(xiàn)場來看,H2S和CO2都是過量的,由于溶液中的H+的存在,H2S大部分以分子的形式存在。實現(xiàn)H2S的完全消除,需要先中和掉大量的CO2。H2S溶解于水后電離具有還原性的S2-離子,可以利用氧化劑將其氧化。由于原油和天然氣呈現(xiàn)弱氧化性,氧化劑將首先與還原性強的H2S反應。所以,在齊40塊采用弱氧化劑氧化處理井筒內的H2S是一種徹底、有效的方法。
3.2?H2S中和劑的確定
堿液首要考慮安全性、溶解性、以及在井筒和近井油層200℃以下的穩(wěn)定性。其次優(yōu)先與H2S反應,再與CO2反應或者不反應,生成物不能是固體。三乙醇胺和三乙胺都具有很高的H2S消除性能。即使在95℃情況下,其同等質量分數(shù)下,對H2S的清除率也高于碳酸鈉。對K3PO4、K2HPO4以及Na2HPO4做同類試驗進行對比,K3PO4略強于Na3PO4,但是由于性價比低于Na3PO4,K2HPO4及Na2HPO4雖然堿性弱,使用更安全,但效果遠低于Na3PO4。對比以上藥劑,選擇三乙醇胺、三乙胺、Na3PO4和K2CO3的作為H2S中和劑。
3.3?H2S氧化劑的確定
井筒內含有原油、天然氣等有機物,溫度高,如果氧化性強,存在安全隱患。選擇氧化性低的氧化劑,要證既能氧化H2S,又不與其他有機物進行反應,生成物不是固體和有毒有害物質。由于齊40塊井底溫度高,有必要測試H2S氧化劑對地層有機物的氧化性和穩(wěn)定性。實驗分別測試甲烷和乙炔氣體在氧化劑中的穩(wěn)定性,Na2SO3,NaClO和NaNO2符合H2S井筒氧化消除劑要求。
3.4?綜合吸收劑的確定
FeCl3,NaClO和NaNO2雖然可以實現(xiàn)H2S的高效清除,但碳酸的酸性不足以支持該反應的進行,必須使酸濃度達到0.01mol/L。但是現(xiàn)場具有不安全性,必須將酸性降低。其次,由于氧化反應持續(xù)消耗酸。所以直接使用氧化劑消除H2S是不可行的。
3.4.1氧化中和吸收法研究
H2S與FeCl3發(fā)生是氧化中較為簡易的處理辦法,但是該反應會導致反應液酸性增強,不利于現(xiàn)場操作。如果在反應液中加入價廉的NaHCO3,生成物不會有強酸生成,H2S的吸收量將增加3倍,生成物穩(wěn)定。
3.4.2?置換氧化吸收法室內實驗
在實際應用時可以采用5%濃度的CuSO4溶液與10%濃度的NaNO2溶液按照1比2的比例混合,然后加入少量的鹽酸調節(jié)酸度進行現(xiàn)場施工。該配方H2S消除效果好,且受溫度影響小。
3.5?H2S輔助吸收劑的確定
采用溶液實現(xiàn)H2S的消除。使用表面活性劑可以同時降低氣液兩相的表面張力,還可以通過發(fā)泡來提高氣液兩相的接觸面,是有效提高H2S清除劑對H2S吸附的途徑。氟碳表面活性劑FC—4430無論在低溫25℃還是在實驗室內的最高溫度95℃,都表現(xiàn)出超強的性能,泡沫性能和消泡時間都沒有發(fā)生改變。
3.6?井筒H2S消除劑配方確定
通過前面實驗,井筒H2S消除劑基本配方如下:H2S中和劑N(C2H5O)3、Na3PO4、N(CH3CH2)3、K2CO3;H2S氧化劑Na2SO3,NaClO和NaNO2;H2S輔助吸收劑FC-4430;溶解介質H2O。
3.7?地層配伍性及產物穩(wěn)定性研究
置換氧化吸收配方采取中和劑超量辦法進行H2S的控制。由于堿超量,總體環(huán)境仍屬于堿性,所以采用Na3PO4?中和后生產的NaHS處與較穩(wěn)定的狀態(tài),在此比例下不會析出H2S氣體。采用N(C2H5O)3處理H2S生產的配位堿合物(C2H6O)3N:S性質更加穩(wěn)定,在300℃才會發(fā)生逆反應。此劑量中和后的生成物性質穩(wěn)定。
4結論
(1)齊40塊H2S次生為主,為汽驅致含硫有機質熱分解所產生,大部分以H2S分子形式存在。
(2)采用該消除劑進行H2S消除施工,作業(yè)井井口H2S氣體濃度低于5ppm,單井有效時間大于72小時。
(3)與傳統(tǒng)灌注污水處理齊40塊井筒H2S技術對比,不會對地層造成冷傷害,不會污染地層;與傳統(tǒng)負壓抽吸井筒內H2S氣體相比,該技術施工簡單,有效時間長、無需處理抽吸出的H2S氣體等二次工藝;與傳統(tǒng)單一灌注堿水處理井筒內H2S氣體的辦法對比,該技術創(chuàng)新的采用弱氧化劑處理井筒內H2S氣體,將H2S氧化成單質硫,消除劑消耗少,H2S產物穩(wěn)定。
參考文獻:
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作者簡介:
郝麗偉,女,1983年生,工程師,2007年畢業(yè)于長江大學地球化學系,現(xiàn)從事科技管理工作。
(作者單位:遼河油田公司歡喜嶺采油廠)