高含硫气田集输工程设计的关键技术

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1、主讲:蒋洪高含硫气田集输系统的关键技术2内容提要高含硫气田的特殊性高含硫气田集输工艺方案高含气田集输系统腐蚀控制高含硫气田水合物预测与防止技术高含硫气田硫沉积与硫溶剂应用3一、高含硫气田的特殊性剧毒及强污染性：硫化氢是一种无色、有刺激性和腐蚀性的剧毒气体，高含硫天然气一旦泄漏扩散，极易引起人畜中毒和环境污染。强腐蚀性：高含硫天然气的硫化氢分压高，还可能存在CO2、Cl-、S、有机硫等，在有游离水的条件下极易发生腐蚀。易冰堵：含硫天然气水合物形成温度较高。单质硫沉积：高含硫气田在生产过程中可能出现单质硫沉积。单质硫沉积在井筒及管道或设备中会

2、造成堵塞，不仅影响气井正常生产，还会加剧腐蚀，危及安全。4一、高含硫气田的特殊性加拿大、美国等国家H2S含量大于5%为高含H2S气藏1995年我国制定了气藏分类标准（SY/T6168）H2S含量为2%～10%（30～＜150g/m3)为高含H2S气藏5二、高含硫气田集输工艺方案湿气集输工艺：采气管线和集气管线需采用伴热保温输送，节约脱水费用，无废气、废气排放，安全风险较大，气液混输压力损失较大，适用于集输距离较近的气田。干气集输工艺：设置脱水装置，增加集输系统的安全性，正常生产时集气干线不需注缓蚀剂和水合物抑制剂，增加废水、废气的排放点。

3、集输工艺方案6二、高含硫气田集输工艺方案湿气混输工艺井场不设气液分离器，管道系统中产生的水/凝液，由天然气直接夹带至末站，需要定期清管；井场设加热炉、水合物抑制剂/缓蚀剂以及硫溶剂加注系统；湿气混输系统应进行段塞流分析，末站分离器应能够承受段塞流的冲击。湿气集输工艺7二、高含硫气田集输工艺方案湿气分输工艺井场设气液分离器、污水罐及污水泵，集输管道需保温和定期清管；井场设加热炉、水合物抑制剂/缓蚀剂以及硫溶剂加注系统；污水可车载或管道输送至污水处理站；污水处理工艺与污水回注、排放有关。湿气集输工艺8湿气输送工艺，设有井口加热炉、调压阀、流量

4、计、两相计量分离器；各集气站设有高压放空系统，井口及出站口均设有ESDV；甲醇和缓蚀剂均在井口及出站口加注。缓蚀剂计量分离器88湿气去净化厂返输燃料气流量计减压阀ESDVESDV甲醇节流阀8井口加热炉二、高含硫气田集输工艺方案9集气末站设有ESDV、两相生产分离器、流量计、高低压放空火炬来自净化厂燃料气经调节后，分别去高低压放空火炬、吹扫、集气站和清管站燃料气来自净化厂燃料气撬块备用燃料气去高低压火炬.吹扫.燃料气去清管站燃料气去其它站两相分离器8湿气去净化厂切换阀ESDV8湿气来自管道污水处理流量计二、高含硫气田集输工艺方案10注水泵E

5、SDV气田生产污水LC净化厂来污水去污水回注井去低压放空闪蒸气去净化厂的低压酸气系统ESDV输水泵污水罐污水罐闪蒸罐调压阀污水罐过滤器污水集中－闪蒸－过滤－加压－回注；二、高含硫气田集输工艺方案11二、高含硫气田集输工艺方案干气集输的关键是采用脱水工艺解决腐蚀和水合物的问题；脱水工艺：低温分离法、三甘醇脱水、分子筛脱水；国外应用分子筛脱水较多，采用抗酸性分子筛，需引进，可湿气再生；水露点控制：比输送条件下最低环境温度低5℃。干气集输工艺12二、高含硫气田集输工艺方案干气集输工艺13二、高含硫气田集输工艺方案干气集输工艺14二、高含硫气田集

6、输工艺方案干气集输工艺15二、高含硫气田集输工艺方案简化集气工艺，采用有效的腐蚀防护、水合物防止措施；减少废气、废水排放，保护环境。应对气质、气井产量、压力和温度、产液量、气井布置等基础资料综合分析，集输距离长，地形起伏大、人口密度较大，宜采用干气集输；反之，可采用湿气集输工艺。矿场集输脱水：多采用分子筛脱水。集输工艺方案16三、高含气田集输系统腐蚀控制H2S与C02和碳钢相互作用的机理非常复杂。这方面研究资料也很有限。前苏联专家对苏联奥伦堡酸性气田管道工作条件进行了综合分析，明确指出：腐蚀过程发展的最主要因素是介质的化学组成。其次的腐蚀

7、过程发展因素是酸性组分含量及其分压、所输送介质的温度。根据系统中酸性组分的分压比例，腐蚀过程特性会有实质性变化：当H2S分压升高时，渗入钢的氢量会增加，均匀腐蚀速率亦将增大；当二氧化碳分压升高时，钢的均匀腐蚀速率增大。高含硫气田腐蚀机理17三、高含气田集输系统腐蚀控制高含硫气田地面集输系统内可能产生的腐蚀有电化学腐蚀、硫化物应力开裂（SSC）以及氢诱发裂纹（HIC）。SSC、HIC主要通过选材和制作工艺来解决，电化学腐蚀主要通过加注缓蚀剂来解决。集输系统的腐蚀类型18三、高含气田集输系统腐蚀控制温度：对电化学腐蚀而言，50～80℃这是一个

8、敏感的温度范围，但对SSC和HIC，常温为其敏感区。流速：流速过高，一方面会对阀门等设备造成冲刷腐蚀；另一方面，管道内壁表面上的硫化铁腐蚀产物受到冲刷而被破坏或粘附不牢固，使管道内壁一直以初始