1.目的

在高含硫气藏开发过程中，随着温度、压力的变化，溶解在天然气中的元素硫会析出并沉积在岩心孔喉表面，堵塞孔道，降低地层的孔隙度和渗透率，严重影响气井的产能。因此为了安全、合理、高效开发高含硫气藏，需要准确测定元素硫在高含硫天然气中的溶解度，掌握其变化规律、预测元素硫析出条件、预防硫沉积现象的发生。相关测定结果可以作为高含硫气井产能配产、开发方案设计、地面设计、集输建设的基础数据，对高含硫气田高效安全清洁开发具有重要的意义。

2.方法

元素硫会溶解在高含硫气体中，随着温度、压力的降低，元素硫溶解度下降，当气体中的元素硫含量超过其溶解度，元素硫便会从气体中析出。基于以上原理，在高温高压高含硫气体中加入过量的硫粉，使高含硫气体中的元素硫达到饱和状态，再降低气体的温度和压力，计量释放的气体体积和析出的元素硫质量，测定得到一定温度、压力条件下的元素硫溶解度。所研制的元素硫溶解度测定装置如图1所示，它可直接测定高温高压高含硫气体中元素硫的溶解度。该装置具有以下优点：①采用自动化的流量计量系统，可以根据实验过程中气体流量大小自动切换不同量程的流量计，减少因计量量程不准确而产生的误差，提高实验精度；②通过流量系统和微动态压差控制系统联动，配合全封闭的吸收装置，防止因气体流速过快而造成的吸收不完全和液体喷出现象，保障实验流程的安全；③采用封闭的吸收液循环回注系统，减少实验过程中吸收液的挥发，同时也可以循环利用吸收液，尾气采用脱硫剂处理，以达到环保高效的要求。

图1 元素硫溶解度测定装置实物照片

3.应用和效果

通过自主设计实验流程、开发配套实验技术，研制了国内首台元素硫溶解度测定装置，能测定地层条件（最高温度达200 ℃，最大压力达100 MPa）变化至井口条件下的元素硫在高含硫天然气中的溶解度。该装置及技术已经获得中国、美国发明专利授权（中国专利号：ZL 2017 1 0547804.7，美国专利号：US 11233832B2）。该项测量技术已经在四川盆地川中高石梯、磨溪，重庆大猫坪，川东北黄龙场等高含硫天然气藏进行了推广应用，得到了针对特定井的元素硫溶解度变化曲线，结合与实验测定元素硫含量趋势线的对比结果，明确了高含硫气藏开采过程中元素硫溶解度及含量的变化情况、分析了元素硫析出条件、解决了生产中的实际问题，为四川盆地高含硫气藏安全高效开采开发提供了技术支撑。

（万莹，王丽：中国石油西南油气田公司勘探开发研究院、国家能源高含硫气藏开采研发中心。E-mail: wan_y@petrochina.com.cn 特约栏目主编高新平编辑居维清）