孙麟 任小磊 黄艳霞 李斌 淳于朝君 李文轩
中国石化股份公司胜利油田分公司 河口采油厂，山东，东营 257200
摘要：河口油区含硫资源十分丰富，前期由于开发工艺不成熟、成本高未得到有效动用。本文通过研究明确了河口油区高含硫油藏的形成机理和分布情况，具有高产、高硫、部分高压的特点。针对含硫油井的生产特点，差异化的配套了不同的完井和生产管柱，优选脱硫工艺，兼顾了开发效益和脱硫效果，为下步含硫油藏的开发奠定了坚实的基础。
关键词：含硫；管柱；脱硫；工艺
河口油区含硫储量丰富，尤其是高产、高硫油藏较多，在前期的实践过程中也进行过开发探索，但由于硫化氢的剧毒和强腐蚀特性，固定投入大，开发成本高，且采用的大型湿法脱硫工艺对于油井单井而言设备庞大复杂，运行人员多、成本高，使得开发没有效益。因此，出于安全和开发效益方面考虑，很多高含硫化氢的井，尤其是产量较高、有自喷能力的井均进行了封堵，导致一批品位较高的含硫储量得不到落实和有效动用。因此，通过开展高含硫油藏形成机理研究，并配套相关开发工艺，大力提升开发效益，可促进含硫储量开发的进步。
1 河口油区高含硫油藏分布及形成机理
1.1 含硫油藏分布情况
河口油田含硫储量十分丰富，主要含硫区块有渤南-罗家、大王庄-郭局子、邵家，义东断裂带、渤深6潜山、车古27潜山等，其中常规油藏资源量3000万吨，含硫页岩油资源量2亿吨，天然气储量18亿立方，勘探开发潜力巨大。
1.2 含硫油藏形成机理
河口采油厂硫化氢的来源与沙四段厚层膏岩密切相关，如车镇、沾化等凹陷属于新生代断陷湖盆，沙四段沉积时期，湖盆中心水体较深，沉积了厚层膏岩，膏岩层中的硫酸盐由于热化学还原作用生成了大量硫化氢，通过断层、裂缝和岩浆活动运移到周边圈闭并产生富集[1]。硫化氢富集规律主要分为三种：第一种：以沙四段膏岩层为源岩、沙三段泥岩裂缝段为储集层的生储组合，受断层发育的控制；第二种：以膏岩层为源岩，沙四段顶部碳酸盐岩段为储集层的生储组合。第三种，膏岩侧向对接潜山地层，横向运移扩散聚集。
总体而言，河口油区硫化氢多为膏岩原生，使得大部分含硫油藏具有三高属性：高产、高含硫化氢（平均20000ppm）、部分高压，同时具有气油比高、普遍高含CO2（6%-8%）的特点。
2含硫井生产配套工艺
2.1完井和固井工艺
为保障含硫井安全、稳定、可持续生产，一般对油层套管的材质要求较高。在实际投产过程中，完井油层套管可以根据产液性质和硫化氢、二氧化碳含量不同，优化组合选用普通抗硫材质或双抗材质管材，并采用气密扣型套管。
固井采用全井筒固井工艺，水泥返高至地面，保证固井质量，避免硫化氢管外窜出，从而确保含硫井的安全生产。
2.2含硫井生产管柱配套工艺
含硫油井的产能及气量的差异较大，需要根据油井自喷能力和硫化氢浓度选择最合适的除硫工艺和配套生产管柱，才能实现含硫油井生产的安全性和经济性。目前河口采油厂优化配套的生产管柱有以下几种：
2.2.1自喷含硫油井酸压、生产一体化管柱
此套管柱主要适用于高产、高含硫油井，自上而下由抗硫油管+井下安全阀+循环滑套+封隔器+坐落短节+球座组成。其中封隔器一般采用双向卡瓦液压坐封永久式封隔器，坐封在储层上部镍基合金套管内，防止含硫气体与上部普通抗硫材质套管接触；封隔器上下双向耐压，可以用专用打捞工具打捞，也可通过磨铣进行解封，能满足生产安全密封和各类措施作业的要求。井下安全阀由地面远程控制，紧急情况下可实现快速关井。
该套管柱整体结构简单，能顺利实现酸压、氮气增能等措施，措施后不动管柱即可进行生产。后期作业维护只需上提管柱将插管提出封隔器即可封闭井筒，施工简便、安全性高。
2.2.2非自喷含硫油井除硫、生产一体化管柱
一般情况下，当油井产能较低时，硫化氢产出量也相对较低，因此可根据实际井况优化管柱结构和材质选型，除硫工艺也可选用经济投入较少的套管加药除硫工艺即可满足生产需求。
非自喷含硫井的生产管柱结构与常规油井大致相同，主要考虑井深、产液量、硫化氢浓度等参数。常用管柱结构为：丝堵+筛管+泵+普通/抗硫管串。抽油杆选用普通抽油杆或钢制连续杆等。
3 脱硫工艺差异化配套
与西南酸性气田相比，含硫油藏具有能量衰减快、产量低、硫化氢含量少的特点，因此不能照搬气田的大型脱硫工艺。通过摸索，根据储层及油井的产能特点，形成了适合于不同油藏、不同产能的差异化脱硫工艺，实现高低搭配，兼顾效益和脱硫效果，能够覆盖各种含硫油井特点的脱硫需求。
（1）基于井底处理的套管加药工艺
该工艺适用于H2S含量低、产量低的泵抽井，通过油套环空将三嗪类等脱硫剂注入井底，在井底与硫化氢反应并脱除，通过注入量控制井口硫化氢满足安全限制，达到源头治理的目的。但该工艺所用药剂较多，井底高温易造成药剂分解失效，因此不适用于产量较高、温度较高的井。
（2）基于油气混输的井口脱硫工艺
该工艺是一种曝氧除硫工艺，脱硫反应发生在水相，适用于含水较高、气油比较低的泵抽井或自喷井。由于反应速度较慢，需要在沿程输油管线不断反应，至联合站实现硫化氢的完全脱除。目前尚无法满足气量1000方/天以上高气油比以及低含水的油井脱硫需要。
（3）基于油气分离处理的脱硫工艺
对于气油比高、产量大的自喷井，以上两种工艺脱硫效果差，不能完全脱除，不再适用。目前干法及湿法脱硫工艺已实现小型化应用[4,5]，能够应用的单井的脱硫。该工艺首先将井筒产生的油气进行分离，其中硫化氢大多聚集与伴生气中，经过干/湿法工艺脱除，原油中少量的硫化氢则通过沿程加药的工艺去除。
1）干法脱硫工艺
该工艺以羟基氧化铁为主的活性脱硫成分可选择性的脱出硫化氢，适用于处理量小，低含硫天然气的处理。该技术成熟可靠，工艺简单，一次性投资相对较少，易于操作维护，无需专人值守。
2）湿法脱硫工艺
该工艺采用络合铁制剂吸收天然气中的H2S，并将其直接氧化形成单质硫，H2S脱除率可达99%以上。该装置集脱硫、回收与尾气处理于一体，反应速率高，生成的硫磺易分离。大型的湿法脱硫装置主要应用于规模较大的天然气处理厂，目前已实现脱硫撬装小型化，可用于部分高产、高硫单井。
4 结论
（1）明确了河口油区高含硫油藏的形成机理和分布情况，硫化氢主要来源于膏岩层的热化学还原作用，通过断层、裂缝和岩浆活动等运移富集，具有高产、高硫、部分高压的特点，且普遍含有二氧化碳。
（2）根据含硫油井产能和脱硫工艺配套了生产管柱，可以满足生产需要。
（3）针对河口油区含硫油井的产量、气油比、含水率、硫化氢含量等生产特点，分别配套了套管加药工艺、井口混输脱硫工艺、干法脱硫工艺和湿法脱硫工艺，兼顾开发效益和脱硫效果，形成了差异化脱硫工艺。
参考文献
[1]崔强，韩婉琳，牛强，等. 沾化凹陷罗家地区硫化氢分布规律探讨[J]. 录井工程,2005,16(2):50-52+73.
[2]薛丽娜，陈琛，熊昕东，等. 元坝超深含硫气井防腐技术研究实践[J]. 天然气技术与经济,2014,8(5):37-39+48.
[3]裘智超，叶正荣，刘翔，等. 镀钨合金H2S／CO 2共存环境中的腐蚀试验研究[J]. 石油矿场机械, 2014, 43 (2):21-24.
[4]刘蕾,付国华,范琪,赵清.天然气干法脱硫技术在四川盆地高效应用研究[J].油气田地面工程,2018,37(07):38-42.
[5]陆原,刘权升,尤海英,周生林,郭伟.湿式氧化法脱硫化氢工艺实验室内效果及分析[J].石化技术,2020,27(06):28+27.