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1、刘丹:天然气管线内黑色粉末的特性及处理方法45天然气管线内黑色粉末的特性及处理方法编译:刘丹(辽河石油工程公司)RichardBaldwin审校:姚煦春(大庆油田设计院)摘要:“黑色粉末”问题长期以来一直困扰着种多样,有常见的,有稀有的。天然气管线的经营者。本文从对黑色粉末化学性质的硫的化学性质决定了几种不同铁、硫分子和晶格认识入手,对其成分、成因、危害逐步展开分析,从结构的存在。金属可以以不同结构和比例同硫化合,而提出相应的处理方法。虽然迄今为止尚未找到解决硫既可以表现为共价键合或金属键合,又可以二者同该问题的绝对有效手段,但是文章中
2、提出了一些有助时表现。于控制该问题发生的预防及处理措施。1,磁黄铁矿主题词黑色粉末天然气管线硫化铁氧化铁磁黄铁矿是一种非常普通的硫化物,具有晶格结构,它在这种结构中失去了20%的铁原子,属于弱一、引言磁铁。作为磁性矿物,其普通性仅次于磁铁矿“黑色粉末”是对从天然气管线内收集到的一种(Fe3O4)。有时磁性是区分磁黄铁矿和其它硫化物的磨损物质的统称,它能降低压缩机的效率,堵塞仪表唯一方法。和阀,导致长输管线内的流量损失。它或湿或干:湿磁黄铁矿容易断裂,且断裂不均匀,在剪切作用者具有焦油样的外观;干者呈现为极细的粉末,有时下分裂为非常细小的
3、颗粒。它在干态下可以自点火而像烟一样。化学分析表明它是不同形式的硫化铁或氧发烟或燃烧,但是这一过程比自燃的速度慢,燃烧也化铁,管线内既有硫化铁的化学源,又有其微生物不如自燃那样旺盛。源:当FeS结构中的所有晶格空间都被相应的铁原子1、硫化氢气体在液态水的作用下可以同管材中或硫原子填充后,就被称为硫铁矿。硫铁矿在自然界的铁化合生成硫化铁。中也很普遍,如陨石的结核。2、微生物致腐蚀(MIC)是腐蚀的一种形式,FeS还有第三种形式,即马基诺(四方硫铁镍)它由适于在天然气管线内生存的微生物引起,产物是矿,在这种形式下它失去了一些硫原子,这是由于
4、硫硫化铁。化氢对钢的腐蚀所致。硫化铁和氧化铁都可以同天然气管线内任何数量2,黄铁矿和白铁矿的水、液烃、盐、氯化物、硫酸盐或沙子等其它污染黄铁矿和白铁矿也是非常普通的硫化物。黄铁矿物混合或化合。(FeS2)俗称“愚人的黄金”在管线内不常见,但却虽然到目前为止尚未发现任何明确的或通用的方较广泛地存在于自然界中。白铁矿(FeS2)具有相同法可以消除硫化铁,但是许多研究表明有些方法有助的组成和化学性质,但因结构不同而具有不同的对称于控制硫化铁的生成。性和晶体形状。二者对磁场都不敏感。总而言之,有些管线有黑色粉末问题,而另外一3,三硫化二铁些管线
5、却没有。那些没有黑色粉末问题的管线属于一三硫化二铁的分子式为Fe2S3,不稳定,容易被些占地面积不大的小公司,而且在距离管线配气端较氧化成水合氧化铁和单质硫,在高温下分解成FeS和近、距离管线集气端较远处操作。声称发生了黑色粉FeS2的混合物。末问题的管线既有“干”管线,也有“湿”管线。即4,菱硫铁矿和硫复铁矿使是两条平行管线,也可能一条发生了黑色粉末问菱硫铁矿和硫复铁矿是硫化物Fe3S4的两种形题,而另外一条却没有。迄今为止,还没有哪条发生式,具有极强的磁性。了黑色粉末问题的管线被鉴定已经消除了该问题。三、管线内硫化铁的来源二、黑色粉
6、末的特性主要成分是硫化铁和氧化铁的黑色粉末产生于天黑色粉末主要是铁和硫的分子组合,化学形式多然气管线及其它类似的井和管线内。已知导致某些形46国外油田工程ForeignOilfieldEngineeringVol.18No.22002.2式硫化铁产生的机理有两个:①管线内出现的成分硫化氢反应可以生成许多金属硫化物,这表明细(通常是硫化氢)同管线之间发生化学反应;②微生菌活动的结果可能不是只产生一种硫化铁。GRI的最物吸收管线内的化学成分,生成硫化铁并在管壁上产新研究指出,马基诺矿、菱硫铁矿和硫复铁矿都是生麻点腐蚀。MIC活动的指示性产物
7、。氧化铁产生于随后的硫化物氧化过程中,或者由天然气中有硫化氢并不意味着管线内有微生物,管线内的铁直接氧化而成。微生物还可能源自生产井。集气管线内出现这种情况1,管线内的化学过程时,源自生产井的可能性更大。如果输气配气管线内系统中天然存在的许多化学成分可以在天然气管除掉硫化氢的天然气中又出现了超过最大允许浓度的线内迅速而高效地产生硫化铁及其许多变形。硫化氢硫化氢,虽然这可能表明处理厂发生了故障,但这也(H2S)很容易同管线中的铁发生反应生成硫化铁:很可能是微生物存在的指示。同样,FeS(或者FeS2)H2S+Fe=FeS+H2(1)也不一
8、定是MIC发生的指示。硫化氢或小分子量的少量水(约3%9%)的出现加速了这种反应,硫醇也可能同溶解在水中的铁直接反应生成硫化铁。在更有利的氧化条件下可能生成黄铁矿(FeS2):没有水,SRB就不能生长;没有
