高含硫气井单井数值模拟

酸压改造作为低渗透油气藏重要的增产手段，已经得到了广泛的应用。但是，对于含硫气藏，该方法是否同样适用，是否有更加特殊的意义，这些都不确定。因为对于酸压改造方面机理性研究还存在一些不足地方。

基于不同渗透率的碳酸盐岩心硫沉积渗透率伤害实验，对于酸压作业井和无酸压作业井，在考虑元素硫沉积导致储层渗透率伤害的情况下，建立了气体渗流数值模型。求得了定产生产情况下，无酸压作业和酸压作业井井底压力压降曲线，更好地阐述高含硫气藏酸压改造机理及压后相应的配产模式，从而为高含硫气藏合理开发提供更加科学合理的理论基础。

741 实验结果分析

2008年，杨学锋［18］对于天然碳酸盐岩岩心进行了元素硫沉积渗透率伤害实验研究，图78为不同的岩心原始渗透率和渗透率伤害率之间的关系。本实验用饱和元素硫的高含硫气体作为气源，岩心采用天然的碳酸盐岩岩心。实验结果表明：岩心渗透率变小。当初始的岩心平均渗透率越大，岩心渗透率伤害也就越小； 而岩心的平均渗透率越小时，岩心的渗透率伤害就变得越大。这是因为在一定流量的情况下，渗透率越大，需要的压差也随之越小，根据前面元素硫溶解度影响因素，元素硫的析出量也随之减小，从而相对渗透率较低的情况，渗透率伤害也就较小。在一定流量的情况下，渗透率越小，需要的压差也就越大，从而元素硫析出量就越大，导致渗透率伤害越大。但其仅就实验现象进行了简单的分析，并没有深入研究。

图78 不同渗透率岩心与渗透率伤害之间的关系

对于高含硫气井，是否进行酸压作业改造，是值得关注的问题。在优化酸压配方的前提下，对高含硫气井进行酸压改造作业，在定产的情况下，可以在较小的生产压差下就能达到需要的产量； 而没有进行酸压改造的气井，则需要增大压差，而增大压差则意味着可能提前达到元素硫析出沉降的压力。故对于高含硫气井酸压井和未酸压井进行了数值模拟研究，在定产的情况下，比较压降曲线，从理论出发，结合实验结果，可更好为高含硫气井增产改造提高坚实可靠的依据。

742 理论模型的建立

在含硫气藏储层中取一微小的单位体积（图79），流体流动方向从左向右，假设流体的密度为ρ，则在△t时间内可以确定流体在x、y、z三个方面上流入和流出的质量流量。

图79 流动单位示意图

在时间△t内，沿着x方向流体从六面体左侧流入与右侧流出的质量之差为：

高含硫气藏工程理论与方法

在时间△t内，沿着y、z两个方向流出流入流体质量差分别为：

高含硫气藏工程理论与方法

故在dt时间内，整个六面单元体流体流出与流入质量差为：

高含硫气藏工程理论与方法

为了建立流动单元物质平衡方程式，下面分析在时间dt内，六面体微元内流体的质量变化。流体的密度从dt时间开始时ρ变为 。因为在时间dt内，流体经过单元六面体，一部分流到外面，所以单元体内部流体质量就变小。这样，由于流体密度的变化而导致在时间dt内流体质量的减小量为：

高含硫气藏工程理论与方法

根据质量守恒定律，而且流体又是连续的流动，在时间dt内，单元体内流体质量的减小量等于流出与流入之差，故有如下表达式：

高含硫气藏工程理论与方法

在分析问题基本原理的基础上，为降低计算量，暂不考虑流体z方向的流动，则上式变为：

高含硫气藏工程理论与方法

根据达西渗流理论：

高含硫气藏工程理论与方法

将式（732）、式（733）代入式（731），整理得到：

高含硫气藏工程理论与方法

式（734）右边整理得到：

高含硫气藏工程理论与方法

根据天然气的压缩性的定义可知，流体的压缩系数为：

高含硫气藏工程理论与方法

考虑岩石的压缩性，岩石的孔隙度也是随着压力的变化而变化：

高含硫气藏工程理论与方法

式中：CR——岩石的压缩系数，MPa-1；

p0——某一参考压力，MPa；

φ0——压力为p0时的岩石孔隙度；

Cg——流体的压缩系数，MPa-1。

高含硫气藏工程理论与方法

令综合压缩系数：

高含硫气藏工程理论与方法

将式（739）代入式（738），整理得到：

高含硫气藏工程理论与方法

根据连续性方程和达西定律，考虑井产出量，推导出了含硫天然气在地层中渗流时的微分方程如下：

高含硫气藏工程理论与方法

初始条件：

高含硫气藏工程理论与方法

边界条件，外边界：

高含硫气藏工程理论与方法

对于酸压井，内边界：

高含硫气藏工程理论与方法

式中：ρ——天然气密度，kg/m3；

μ——天然气粘度，mPa·s；

k——地层渗透率，μm2；

φ——地层孔隙度；

Lf——裂缝半长，m；

p——地层压力，MPa；

pi——原始地层压力，MPa。

743 数学模型的求解

高含硫气藏工程理论与方法

式中：

高含硫气藏工程理论与方法

根据气藏对称性的特点，将研究单元取 面积，采用非均匀的网格，含硫气藏的物理网格模型见图710。在裂缝处理方面，将井底附近网格及裂缝尽量加密，然后向外围逐渐稀疏。

图710 网格系统

（1）天然气密度

高含硫气藏工程理论与方法

公式中地层气体的黏度是压力和温度的函数，本章可根据LeeGonzaler半经验公式进行相应的计算，经验方程为［91］：

高含硫气藏工程理论与方法

r——天然气相对密度；

Mair——空气的平均分子量，取29；

Ka，X，Y——分别为天然气黏度的相关系数；

MWg——混合气拟相对分子质量，kg/kmol。

（2）天然气压缩系数

天然气的压缩性也是随着压力的变化而发生变化的，与地层压力相关，在等温渗流的条件下，压缩系数可以表示为：

高含硫气藏工程理论与方法

地下流量为：

高含硫气藏工程理论与方法

式中：Q——地面体积流量，m3/d；

Bg——体积系数；

q——地下体积流量，m3/s。

（3）压裂井网格处理

水力压裂裂缝处理往往是比较困难的，如果单独将裂缝流动作为流动方程一部分求解，会使得计算量大幅度增加。若将裂缝单独的作为一排网格处理，由于裂缝所在的网格实际宽度并不大，从而导致各个网格的体积也会很小。为了保证数值差分求解的稳定和收敛，靠近裂缝的地层网格也不能太大，而且以小幅度的向地层内部进行延伸，这必然会增加计算的工作量。

针对这样的问题，可将裂缝视为地层中的渗透率较高的条带，利用等效导流能力的方法将裂缝进行方法处理，在放大缝宽的同时，进行渗透率的调整。当然，裂缝缝宽的放大是在不影响地层网格划分和计算的前提下。

（4）考虑元素硫沉积的影响

当气藏压力降到元素硫析出的临界压力后，元素硫颗粒将会析出，考虑元素硫沉积对储层渗透率伤害的影响，根据Bruce E文献提到了相对渗透率与含硫饱和度之间的关系：

高含硫气藏工程理论与方法

式中：Ss——含硫饱和度；

kr——相对渗透率。

将式（750）带入式（745）进行循环迭代求解，得到在定产的情况下，不同含硫饱和度对压力降落的影响。

（5）元素硫溶解度

对于高含硫气井，准确测定元素硫析出的临界压力、温度以及元素硫溶解度等相关参数对该类气井开发方案制定具有重要意义。Chrastll模型［19］基于气体组分缔合定律和熵原理而导出的描述固体或液体在高密度气体中溶解度的理论模型，具体表达式见式（27）。

（6）含硫饱和度随时间的变化计算流程图

图711 考虑元素硫沉积的压力计算流程图

图711为考虑元素硫沉积对渗透率的影响，含硫气井在定产的情况下井底压力随时间的变化计算流程图。首先输入井的相关静态参数及处理相关边界条件，然后考虑含硫饱和度与相对渗透率之间的关系，接着对于裂缝和井进行相应的处理，最后进行迭代求解五对角差分方程，得到考虑人工裂缝和不考虑人工裂缝的情况下，压力随时间的变化关系，同时也得到了不同含硫饱和度下压力随时间的变化关系。

744 实例计算

为了更好地分析高含硫气井酸压作业的必要性，以某含硫气井相关参数（表7—2）为基础，利用VB60编辑了计算程序，进行了实例分析计算。

表72 某气井的相关参数

（1）元素硫沉积对含硫气井压力降的影响

图712为由于元素硫沉积而导致的不同含硫饱和度对井底压力的影响关系图。从图中可以看出，随着含硫饱和度的增加，压力降落变快，这是因为元素硫析出后，其固体颗粒会堵塞储层，导致储层渗透率得到伤害，从而在产量一定的情况下，需要更大的生产压差才能保证产量稳定。

（2）酸压对含硫气藏压力降的影响

图713为配产2×104m3/d的情况下，酸压井和未酸压井压降曲线对比图。从图中可看出，在产量一定情况下，因为含硫气井酸压后增加流体导流能力（不考虑液体配方对储层产生伤害），酸压井压降明显低于不进行酸压的含硫气井，压力降落得到较减缓，也延缓了元素硫析出，提高了含硫气井无硫期天然气采收率，同时酸压作业还可以清洗近井地带的伤害，减缓由于附加表皮所产生的影响。

在实际含硫气藏配产的过程中，应该根据气藏的实际天然气组分进行样品分析，测定该实际气体组分条件下，元素硫析出的压力温度范围值，这样才能为更加科学合理的开发含硫气藏提供技术支持。

图712 含硫饱和度对井底压力的影响

图713 酸压作业与无酸压作业压降曲线对比

楼上严重错误。。。055到062这个参数是指的相对密度，相对空气的密度（空气密度取1），不是绝对密度。

标准状态下（0℃、1个大气压）空气的密度为1293Kg/m3，天然气的相对密度取06计算，则天然气的绝对密度为：129306=07758Kg/m3

则一方天然气在标准状态下的重量为07758Kg

感谢v7a的提醒，谢谢。

GB16410-2007燃气计算公式： 公式： 参数说明：W——华白数，或称热负荷指数；

H——燃气热值(KJ/Nm3)，按照各国习惯，有些取用高热值，有些取用低热值；

S——燃气相对密度(设空气的S=1)。·含有氧气的混合气体爆炸极限来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-30 公式说明： 公式： 参数说明：LT——包含有空气的混合气体的整体爆炸极限（体积%）；

　LnA——该混合气体的无空气基爆炸极限（体积%）；

　yAiR——空气在该混合气体中的容积成分（%）。·含有惰性气体的混合气体的爆炸极限来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-30 公式说明： 公式： 参数说明：L——含有惰性气体的可燃气体的爆炸极限（体积%）；

　Lc——该燃气的可燃基（扣除了惰性气体含量后、重新调整计算出的各燃气容积成分）的爆炸极限值（体积%）；

　yN——含有惰性气体的燃气中，惰性气体的容积成分（%）。·只含有可燃气体的混合气体的爆炸极限来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-30 公式说明： 公式： 参数说明：L——混合气体的爆炸（下上）限（体积%）；

　L１、L２……Ln——混合气体中各可燃气体的爆炸下（上）限（体积%）；

　y１、y２……yn——混合气体中各可燃气体的容积成分（%）。·液态碳氢化合物的容积膨胀来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-30 公式说明： 公式： 参数说明：（1）、对于单一液体 v１——温度为t１(℃)的液体体积；

v２——温度为t２(℃)的液体体积；

β——t１至t２温度范围内的容积膨胀系数平均值。（2）、对于混合液体 v’１1、v’２——温度为t１ 、t２时混合液体的体积；

k１、k２……kn——温度为t1时混合液体各组分的容积成分；

β１、β２……βn——各组分由t1至t2温度范围内容积膨胀系数平均值。·液化石油气的气相和液相组成之间的换算来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-30 公式说明： 公式：

参数说明：（1）、已知液相分子组成，需确定气相组成时（2）、已知气相分子组成，需确定液相组成时 P’i——混合液体任一组分饱和蒸气压；

P——混合液体的蒸气压；

yi——该组分在气相中的分子成分（等于容积成分）；

xi——该组分在液相中的分子成分。·相平衡常数来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-30 公式说明： 公式： 参数说明：Ki——相平衡常数；

　P’i——混合液体任一组分饱和蒸气压；

　P——混合液体的蒸气压；

　yi——该组分在气相中的分子成分（等于容积成分）；

　xi——该组分在液相中的分子成分。·湿燃气密度来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-30 公式说明： 公式： 参数说明：ρw——湿燃气密度（kg/Nm3）;

　ρ——干燃气密度（kg/ Nm3）;

　d——水蒸气含量（kg/ Nm3干燃气）；

　0833——水蒸气密度（kg/ Nm3）。·混合气体的相对密度来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-30 公式说明： 公式： 参数说明：ρ——混合气体平均密度（Kg/Nm3）;

　VM ——混合气体平均摩尔容积（Nm3/kmol）;

　S——混合气体相对密度（空气为1）；

　1293——标准状态下空气的密度（kg/Nm3）。·混合气体的平均密度来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-30 公式说明： 公式： 参数说明：VM ——混合气体平均摩尔容积（Nm3/kmol）。·干度来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-29 公式说明： 公式： 参数说明：·混合液体的蒸气压来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-29 公式说明： 公式： 参数说明：P——混合液体的蒸气压；

Pi——混合液体任一组分的蒸气分压；

xi——混合液体中该组分的分子成分；

P’i——该纯组分在同温度下的蒸气压。·混合气体和混合液体的运动黏度来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-29 公式说明： 公式： 参数说明：ⅴ——混合气体和混合液体的运动黏度（m2/s）；

μ——相应的动力黏度（Pa/s）；

ρ——混合气体和混合液体的密度（kg/m3）。·混合液体的动力黏度来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-29 公式说明： 公式： 参数说明：xn分别代表各组分的分子成分；μn分别代表各组分的动力黏度（Pa/s）;μ代表混合液体的动力黏度（Pa/s）。·t（℃）时混合气体的动力黏度来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-29 公式说明： 公式： 参数说明：T——混合气体的热力学温度（K）；

C——混合气体的无因次实验系数，可用混合法则求得。·混合气体在0℃时的运动黏度来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-29 公式说明： 公式： 参数说明：g１，g2…gn——各组分的质量成分；

　μ1、μ2、……μn——相应各组分在0℃的动力黏度（Pa／s）。·对比压力来源：《燃气输配〉 中国建筑工业出版社2003-6-29 公式说明： 公式： 参数说明：Pc分别代表各组分的临界温度。·对比温度来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-29 公式说明： 公式： 参数说明：Tc代表各组分的临界温度。·混合气体的平均临界温度来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-29 公式说明： 公式： 参数说明：Tc分别代表各组分的临界温度。·混合气体的平均临界压力来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-29 公式说明： 公式： 参数说明：Pmc——混合气体的平均临界压力； Pc分别代表各组分的临界压力；yn分别代表各组分的容积成分；干、湿燃气容积成分换算来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-29 公式说明： 公式： 参数说明：yiw——湿燃气容积成分（%）；

　yi————干燃气的容积成分（%）；

　k——换算系数。·精确计算混合气体的平均密度来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-29 公式说明： 公式： 参数说明：ρ分别代表各单一气体的密度（kg/Nm3）·精确计算混合气体的平均摩尔容积来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-29 公式说明： 公式： 参数说明：VM分别代表各单一气体摩尔容积（Nm3/Kmol）·混合液体平均分子量来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-29 公式说明： 公式： 参数说明：M——混合液体平均分子量；

　x1、x2…xn——各单一液体分子成分（%）；

　M1、M2……Mn——各单一液体分子量。·混合气体的平均分子量来源：《燃气输配》 中国建筑工业出版社2003-6-29 公式说明： 公式： 参数说明： M——混合气体平均分子量；

y1、y2……yn——各单一气体容积成分（%）；

M1、M2……Mn——各单一气体分子量。

公式：天然气质量（俗称重量）=天然气体积×天然气密度

计算式：天然气质量=100000000（立方米）×000000008（万吨 / 立方米）=8万吨

说明：天然气密度一般为07~09 千克 / 立方米，上式中取08 千克 / 立方米（即000000008万吨 / 立方米）

以上就是关于高含硫气井单井数值模拟全部的内容，包括:高含硫气井单井数值模拟、一方天然气的重量是多少、查关于燃气的计算公式等相关内容解答，如果想了解更多相关内容，可以关注我们，你们的支持是我们更新的动力！