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、HSE 12
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