高含硫天然气集输系统硫沉积研究进展

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1、学兔兔www.xuetutu.com12i薏l2。4年。8月高含硫天然气集输系统硫沉积研究进展王勇中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，辽宁抚顺113001摘要：硫沉积问题一直是高含硫气田开发中的难题，研究的焦点多集中在气藏地层和井筒中，而集输系统中硫沉积问题近年来才逐渐】起重视。集输系统中管道硫沉积研究所遇到的“瓶颈”是硫沉积的机理尚不清楚，因而，目前对于管道硫沉积的防控技术主要是针对系统中已沉积的元素硫所采取的物理化学治理，不能有效解决湿气集输模式下集输系统的硫沉积问题。通过总结-5纳集输

2、系统内硫沉积的研究现状，提出了新发现的基于高含硫气田集输管道呈现的环壁等厚度硫沉积特征的机理和今后研究的发展方向。关键词：高含硫天然气；集输系统；大尺度空间；硫沉积；机理DOI：10．3969／j．issn．1006—5539．2014．04．0040前言断，影响生产]。总之，硫沉积物的出现给管道的操作和高含硫天然气管道系统中硫沉积的问题最近备受运行安全带来了严重的不良后果]。关注。尽管在数十年前就已经清楚元素硫会引起气藏和大多数硫沉积的研究都集中在气藏和井筒内，近井口设备的堵塞，但是输气管线和天然

3、气处理厂的下游年来才有文献指出管道系统中元素硫的沉积问题。设备中的硫沉积问题自20世纪90年代以后才引起重视]。ChesnoyAB等人晡对天然气管道中喷嘴处的硫沉积物问由于石油资源有限，目前世界范围内越来越多的酸性气题进行了研究并提出了防治措施。WilkesC等人研究藏被开发，输气管道运行压力也越来越高，更有利于元了燃气轮机控制阀门的硫沉积问题。2010年，RunyanRl9素硫的形成]，硫沉积问题也就越来越普遍。对气体调节器内部硫沉积问题进行了探讨性研究。硫单质有很多种形态，在室温和大气压力下，以

4、Ss然而，对于高含硫天然气集输系统管道内硫沉积的的形式存在。在含硫气藏的高温高压条件下，大量的元机理研究相当有限。影响集输管道内硫沉积的因素多种素硫以气态的形式存在，最常见的是多硫化氢(HS)，研多样，其中包括H2S、CO、加臭剂、水蒸气、甘醇、液态烃、究表明，管道中的硫沉积物主要是S_4]。随着酸气从气藏缓蚀剂、羰基硫、润滑油、润滑脂、腐蚀产物、气体中的其到上游的集输系统，再到下游的输气管道系统，系统的他杂质和微生物，也包括天然气脱水工艺的影响。而对压降和温降都导致气体中S溶解度的下降。当达到临界

5、于管道内硫沉积的机理还没有完全弄清楚。过饱和状态时，S。就会析出并沉积，导致气藏、井筒和井下面主要从硫沉积的机理、分布规律、预测研究以口管道以及下游设备如阀门、流量计和过滤器的堵塞]。及防控技术等方面介绍国内外研究现状和发展趋势。纯净干燥的元素硫和钢铁接触不会引起腐蚀。然而，当有水存在时，硫能反应形成多种含硫酸。如果有侵蚀剂1管道中硫沉积的机理存在，例如氯离子，将会引起点蚀，可能导致非常严重的近年来已有文献指出管道系统中硫沉积问题，目前后果。在旋转设备中元素硫的沉积将可能导致生产井中关于管道内硫沉积

6、的机理有三种观点：化学反应、冷凝、收稿日期：2013—12-14作者简介：王勇(1987一)，男，湖南岳阳人，助理工程师，硕士，主要从事多相流动与油气集输技术、天然气处理与加工等研究工作。学兔兔www.xuetutu.comAN。GAsTRANsP。RT。。N卷Tl油号储运l13凝华NO]。沉积预测的研究非常有限。1．1化学反应2011年，ZhuZISl建立了一个热力学模型来预测酸气ChesnoyAB等人及PackDjell列出了管道内几种管道内元素硫的形成和沉积特性。通过计算管道中的压产生固体硫的

7、可能反应。这些反应见式(1)～(2)：力和温度分布，发现当管道中的硫蒸汽达到饱和态时，2H2S(g)+Oz(g)---*2S(s)+2H20(g)(1)会引起热力学的不稳定并导致元素硫析出。定量计算了C6H6(g)+4H2S(g)-*C6H14(g)+4S(s)(2)元素硫的初始凝华位置和硫颗粒的最大运移距离，并分目前关于化学反应的研究较少，没有可利用的实验析了流量、Ss蒸汽浓度、压力和温度对硫沉积的影响。还数据，且上述反应无法解释固体硫沉积物在临近压降设指出了管道中元素硫沉积物出现的区域分为饱和区

8、、成核区和聚结一运移区。但这个模型仅是理论模型，局限性备的下游位置出现的原因。如果固体元素硫是由化学反较大。应产生的，那么这个反应速度应该很快。事实上，在输气管道中气流速度约10m／s，而且在压降设备中马赫数达对于地面生产系统硫沉积问题，蒲欢等人n建立了由热力学模型和动力学模型组成的预测模型。其中，热到了1。因此气体停留时间非常短，例如在气体膨胀机力学模型预测元素硫是否在气体中过饱和，动力学模型内的停留时间<0．01S。最后，在天然气管输系统中的压预测元素硫是否在管道