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第一章 概论1

第一节 高含硫化氢和二氧化碳天然气开发现状1

一、储量状况及分布1

二、典型高含H2S和CO2气田开发状况3

三、高含H2S和CO2气田开发的主要做法5

第二节 高含硫化氢和二氧化碳气田开发工程技术现状7

一、钻井工程技术7

二、采气工程技术8

三、地面集输及净化处理工程技术11

四、HSE12

第三节 高含硫化氢和二氧化碳气田开发政策法规简述12

第二章 高含硫化氢和二氧化碳天然气的特征14

第一节 天然气的组成与分类14

一、天然气组成14

二、天然气的分类18

三、天然气主要烃类组分的性质19

第二节 硫化氢的主要性质21

一、H2S的物理性质21

二、H2S的化学性质22

三、H2S的毒性23

第三节 二氧化碳的主要性质24

一、CO2的物理性质24

二、C02的化学性质27

第四节 含硫化氢和二氧化碳天然气的主要性质27

一、天然气的相对分子质量、密度、相对密度和比容27

二、天然气偏差系数29

三、天然气的黏度31

四、天然气的等温压缩系数33

五、天然气含水量34

六、天然气的溶解度37

第五节 高含硫化氢和二氧化碳天然气在流动条件下的物理化学特征38

一、流动条件下的酸性天然气的物理特征38

二、流动条件下的酸性天然气的化学特征39

三、多孔介质中酸性天然气的流动45

四、管流条件下酸性天然气的流动47

第三章 高含硫化氢和二氧化碳气田钻井工程技术50

第一节 高含硫化氢和二氧化碳气田钻井现状50

一、高含H2S和CO2气田钻井技术难点50

二、国外现状简介51

三、国内现状简介52

第二节 高含硫化氢和二氧化碳气田钻井工程设计52

一、井身结构设计原则和依据53

二、抗腐蚀套管的种类54

三、高含H2S和CO2气田套管选型61

四、套管柱强度设计65

五、井身结构系列及实例67

第三节 高含硫化氢和二氧化碳气田钻柱选配与使用68

一、H2S和CO2对钻具的影响69

二、抗H2S钻具70

三、因H2S导致的钻具事故的预防73

四、钻具组合形式与强度校核74

五、含硫气井的钻具使用与管理74

第四节 含硫化氢气田钻井液技术75

一、H2S条件对于钻井液体系的要求75

二、含H2S气田的钻井液体系优选75

三、含硫气田钻井液性能维护处理76

四、防漏、堵漏技术措施77

第五节 高含硫化氢和二氧化碳气田井控技术78

一、高含H2S气井井控技术难点78

二、含H2S气井对井控设备的要求78

三、井控装备79

四、井控装置检验及其他要求81

五、钻井液加重装置要求83

六、井控工艺技术83

七、完井井口装置要求85

第六节 高含硫化氢和二氧化碳气田套管防磨技术86

一、影响套管磨损的主要因素86

二、国内外的套管防磨对策87

三、套管防磨的钻井工艺技术措施88

第四章 高含硫化氢和二氧化碳气藏完井工程技术90

第一节 酸性环境下的完井工程设计原则90

一、酸性气井完井工程设计基本原则90

二、国内外高含H2S和CO2气田完井措施91

第二节 高含硫化氢和二氧化碳气藏完井方式91

一、完井设计影响因素91

二、不同类型气藏完井方式选择93

第三节 完井液和射孔液94

一、钻井完井液体系94

二、射孔液优选96

三、完井液防腐和油气层保护技术97

第四节 承压堵漏及配套施工工艺98

第五节 高温高压防气窜固井工艺技术106

第六节 固井水泥环防腐蚀技术措施115

第七节 固井质量评价内容和方法117

第八节 高含硫化氢和二氧化碳天然气井射孔技术121

一、射孔器和射孔枪121

二、完井射孔方式选择122

三、油管输送射孔联作方式123

四、射孔参数优选125

五、射孔配套工艺措施128

第五章 高含硫化氢和二氧化碳天然气藏试井测试工艺技术129

第一节 试井测试技术状况129

一、美国壳牌公司针对高含H2S气藏的测试工艺技术129

二、海湾地区Khuff地层的测试工艺技术130

三、北海高压高含H2S凝析气藏的测试工艺技术130

四、四川盆地高含硫气藏测试技术130

第二节 试井测试地面流程及设备131

一、高含H2S和CO2天然气井试井测试工艺的特点131

二、试井测试地面流程131

三、地层测试主要装备134

四、试井工具设备137

第三节 试井测试工艺141

一、地层测试工艺141

二、压力计试井工艺153

三、永置式测试工艺155

第四节 试井测试资料解释与分析156

一、稳定试井资料解释与分析156

二、不稳定试井资料解释理论模型160

第六章 高含硫化氢和二氧化碳天然气田采气工程技术164

第一节 高含硫化氢和二氧化碳气田采气工艺技术现状164

一、完井工艺164

二、管柱配套工艺165

三、水合物防治技术166

四、防治硫沉积技术166

第二节 高含硫化氢和二氧化碳天然气田采气工艺设计原则及内容166

一、高含H2S和CO2天然气田采气工艺设计原则166

二、高含H2S和CO2天然气田采气工艺设计的主要内容167

第三节 高含硫化氢和二氧化碳天然气田采气工艺设计168

一、气井生产系统分析168

二、高含H2S和CO2天然气井采气生产管柱设计170

三、高含H2S和CO2天然气井采气井口装置187

四、安全阀及地面安全控制系统191

第四节 水合物、硫沉积的工艺防治技术194

一、水合物防治技术194

二、硫沉积防治技术200

第五节 高含硫化氢和二氧化碳天然气田采气井安全管理生产技术203

一、高含H2S和CO2天然气井安全管理生产与维护203

二、采气井生产操作要求205

第七章 酸化压裂改造技术207

第一节 高含硫化氢和二氧化碳气藏增产改造技术概述207

一、高含H2S和CO2气藏增产改造的适应性207

二、高含H2S和CO2气藏酸化压裂改造面临的主要问题208

三、高含H2S和CO2气藏压裂改造面临的主要问题209

第二节 高含硫化氢和二氧化碳气井酸化压裂工作液体系210

一、高含H2S和CO2气井酸化的特殊性与酸液性能要求210

二、高含H2S和CO2气井酸化添加剂211

三、高含H2S和CO2气井常用酸液体系213

第三节 高含二氧化硫和二氧化碳气井酸化压裂导流能力226

一、酸蚀导流能力实验226

二、酸蚀导流能力优化与酸压效果预测227

三、复杂条件下导流能力与酸压工艺230

第四节 高含硫化氢和二氧化碳气井酸化技术233

一、钻完井与生产过程中的储层伤害233

二、解堵酸化基础理论235

三、解堵酸化工艺设计237

第五节 高含硫化氢和二氧化碳气井酸压工艺技术239

一、深度酸压设计239

二、完井方式选择与酸压工艺技术241

三、返排工艺技术245

第八章 地面集输工程技术249

第一节 地面集输工程设计原则249

一、设计原则249

二、集输工艺选择250

第二节 干气输送技术251

一、干气输送工艺251

二、脱水工艺252

第三节 湿气输送技术260

一、湿气输送工艺260

二、湿气输送辅助系统261

第四节 集输管道工艺计算264

一、概述264

二、水力计算264

三、热力计算265

四、管道强度计算266

五、紧急截断阀室的设置267

第五节 集输管材选择及腐蚀控制与监测技术267

一、集输系统腐蚀类型268

二、集输管道管材选择268

三、腐蚀控制措施276

四、腐蚀监测技术应用279

第六节 集输系统安全控制技术281

一、综述281

二、数据采集和控制技术283

三、安全仪表系统功能安全技术291

四、管线泄漏监测系统（LDS）296

五、站场气体检测技术298

六、仪表安装302

第七节 通信工程与应急反应303

一、设计原则303

二、通信业务需求304

三、通信网络传输方式304

四、电话、工业电视监控系统307

五、应急反应预案（ERP）简介308

六、应急反应系统的设计312

第九章 高含硫化氢和二氧化碳天然气净化技术315

第一节 高含硫化氢和二氧化碳天然气净化方法315

第二节 高含硫化氢天然气的处理技术316

一、溶液吸收法316

二、醇胺吸收H2S和CO2的基本原理320

三、溶液吸收法脱硫工艺流程323

四、溶液吸收法脱硫装置的操作问题327

五、高含硫天然气净化厂设计特点331

第三节 高含二氧化碳天然气的处理技术333

一、溶剂吸收法334

二、低温分离法337

三、低温分馏338

四、变压吸附340

第四节 高含硫化氢和二氧化碳酸性天然气处理技术340

一、化学溶剂吸收法341

二、物理溶剂吸收法342

三、膜分离技术342

第五节 酸气处理346

一、硫磺及硫磺回收346

二、克劳斯硫磺回收347

三、尾气处理353

第十章 高含硫化氢和二氧化碳环境下的腐蚀与控制357

第一节 含硫油气井相关技术标准及发展方向357

一、国际标准化组织的标准358

二、欧洲腐蚀联盟标准361

三、加拿大相关标准361

四、中国国家标准及行业标准363

第二节 酸性环境油套管腐蚀机理363

一、金属腐蚀机理363

二、水泥环的腐蚀机理370

三、橡胶密封件的腐蚀机理372

第三节 腐蚀性环境中材料适应性评价374

一、一般原则374

二、油气井用碳钢和低合金钢的选用375

三、油气井用不锈钢及耐蚀合金378

第四节 酸性气井的其他防腐技术384

一、双金属复合油管384

二、缓蚀剂防腐技术384

三、电法保护385

第五节 酸性气井井筒完整性管理386

一、高含硫气井井筒完整性管理概述386

二、水泥环的服役寿命387

三、生产套管潜在的失效机理及风险388

四、抗硫管材的评价方法392

五、井筒损伤测井与在线监测技术394

六、高含硫气井生产制度与管理397

七、超临界态H2S和CO2的特殊性400

第十一章 高含硫化氢和二氧化碳天然气田开发安全环保管理402

第一节 安全环保风险分析402

一、有毒有害气体的泄漏与溢出402

二、井喷与井喷失控409

三、火灾爆炸411

四、高含H2S天然气泄漏扩散模型及规律413

第二节 主要安全环保防范措施417

一、人员素质管理418

二、气防安全管理419

三、井控安全管理423

四、安全距离管理426

五、防火防爆管理429

六、环境保护管理432

第三节 应急预案与应急管理436

一、全国应急体系建设总体概述436

二、高含H2S和CO2气田应急管理437

三、H2S和CO2气田应急响应程序440

第十二章 附录445

第一节 高含H2S、CO2气井钻井工程相关标准445

第二节 高含H2S、CO2气井作业工程相关标准445

第三节 高含H2S气井油套管材技术标准446

第四节 高含H2S、CO2天然气集输管材技术标准446

第五节 长输管线技术标准446

一、线路部分标准规范446

二、工艺部分标准规范447

三、设备、材料选择标准、规范447

四、施工及验收规范447

五、管道阴极保护及防腐部分标准规范447

六、穿跨越设计标准规范448

七、山岭隧道设计标准规范448

八、施工便道设计标准规范449

九、自控部分标准规范449

十、电气部分标准规范449

十一、通信部分标准规范449

十二、给排水及消防部分标准规范450

十三、建筑结构部分标准规范450

十四、环境及安全部分标准规范450

十五、数字化管道部分标准451

十六、其他标准规范451

参考文献452