高含硫天然气净化装置腐蚀特征与典型腐蚀案例分析

相关高含硫天然气净化装置的工程建设、设备制造、材料选型等标准规范较少,多采用或借鉴石油炼制行业标准。普光气田天然气净化厂自2009年投产至今,因高酸性气体腐蚀,以及酸性气体、制造缺欠、材料缺陷等多因素耦合腐蚀,引发装置设备或设施多次泄漏,成为制约工厂安全、高效、长周期运行的主要问题。通过统计分析历年异常事件、设备检维修台账、压力容器管道检测台账等,归纳了高含硫净化装置重点腐蚀区域、影响因素、腐蚀机理,得出湿硫化氢腐蚀、高温硫腐蚀、二氧化硫腐蚀、垢下腐蚀为主要腐蚀形式;从区域、类别、诱因等不同角度归纳了腐蚀分布规律,脱硫、硫磺回收系统腐蚀占比达80%以上;重点剖析了基于硫化氢、液硫、制造缺欠等因素的典型腐蚀案例,提出了高含硫天然气净化装置腐蚀防控措施,为同类酸性气田装置、设备腐蚀监检测和防控提供了借鉴。

高含硫气田集输SCADA安全评估方法

油气能源基础设施安全越来越受到组织化攻击威胁,因此,对能源基础设施尤其是对高含硫气田集输SCADA系统安全状态识别就显得尤为必要。为了揭示高含硫气田集输SCADA系统安全评估中随机性和不完全性对安全状态评估结果的影响,提出了基于云模型改进白化权函数的灰云安全评估方法。首先,对评估结果进行等级划分,设计了组合权重优化模型;然后,按照专家评分细则确定出样本矩阵,利用云模型改进白化权函数,形成灰色评估权矩阵;最后,结合优化后的权重通过逐级评估得到系统最终的风险值并确定系统风险评估状态。以3个实际应用场景为例,验证了方法的有效性。研究结果表明,与层次分析法、变异系数法、线性加权和乘法加权法比较,组合优化赋权方法的离散度为0.456,线性加权和乘法加权的离散度为0.514和0.860,层次分析法和变异系数法的离散度为1.294和1.225,提出的组合优化赋权模型的离散度最小,表明此方法比其他方法更有效;将SCADA安全评估中风险指标信息不完全性与专家知识的不完全性和随机性结合起来,不仅能定性评估和预测整体SCADA系统的安全状态,而且实现二级指标风险量化;该模型能揭示各风险指标的脆弱程度,为下一步安全加固提供方向。本研究不仅有利于识别高含硫气田SCADA系统安全状态,而且为其他行业安全评估提供了参考。

典型高含硫气井分离器低效分离问题探究

天然气气井在开发生产后期的过程中,通常伴随气田水、细小颗粒等产出,采用分离装置进行初处理,由于分离装置中各相不可能实现完全分离,分离效果不佳,进而对下游装置平稳运行产生不利影响,并可能造成严重经济损失。通过现场试验分析某高含硫气井分离器低效率分离的现象,发现了分离器进气口流速增大,无足够稳定空间,内部液滴夹带严重,分离效果差的问题。提出了高含硫气井分离器低效分离问题的解决措施:正确选用入口元件并校核入口管嘴动压能;采用Ishii-Grolmes准则估算卧式气液分离器气相初始夹带速度;校核捕雾器的安装要求及淹没点(flooding point);选用可拆卸型内构件,设置内构件压差监测、建立定期清洗作业规程;井口一级气液分离器也可不配置捕雾器,简化设计,减少维护工作量。以上措施对高含硫气井分离器的设计、生产过程管理有一定指导意义。

高含硫天然气净化装置过滤器液位计引管失效分析

介绍了某大型净化厂脱硫单元原料气过滤器失效的问题,对过滤器液位计引管直管段及焊接法兰进行化学成分、金相组织、断口形貌等分析,探讨失效的主要原因。结果表明,原料气过滤器失效的原因是过滤器的材质不符合要求,长期处于偏低温度和酸性介质环境中导致原料气过滤器氯化物应力腐蚀失效。准确掌握设备失效成因,有针对性地采取防护措施,对于确保装置长周期安全运行具有重要的意义。

高含硫天然气净化装置胺液系统阻泡技术研究与应用

为防止天然气净化装置胺液发泡,进而引起拦液、冲塔、产品质量不合格等事故的发生,对发泡机理、发泡物的组分以及发泡物性质等进行分析,总结发泡物对胺液的影响,开展胺液系统阻泡技术研究并进行了工业化应用。新技术应用后,消泡效率提高了约35%、发泡频率降低约71%,保障了企业安全平稳生产,经济效益显著,为同类化工企业提供了技术借鉴。

罗家寨高含硫气藏基于稳产的优化配产方法

罗家寨高含硫气藏集输系统受硫沉积影响,气井二级节流后压力频繁触发联锁报警,为避免气井联锁关井,只能通过压产降压方式维持生产。通过分析阶段单井日均产气量与硫沉积量发现,随着单井配产比的增大,阶段硫沉积量也呈增加趋势。为了提高单井连续生产周期,降低集输系统硫沉积量及其影响程度,目前采用的传统产能配产法已无法满足矿场生产要求。因此,为了获得气藏最优稳产期,从影响单井配产的各项因素出发,通过节点分析,建立以最优稳产期为目标函数的非线性数学模型,综合考虑气井产能、临界携硫产量、节流后安全阀限定最大产量、二级节流后联锁压力对应最大产量等约束条件,采用基于微分的搜索方法迭代计算,得到最优稳产期对应的单井配产。按照最优配产方案对6口生产井实施了产量调整,单井二级节流后压力平均下降约0.3 MPa,平均稳产天数由106 d提高至201 d,集输系统阶段硫沉积量减少121 kg,有效指导了气井生产,同时可为相似的已开发高含硫气田的优化配产提供借鉴。

管道内检测技术在山区高含硫气田的应用研究

山区高含硫气田集输管道因输送原料气成分及输送环境复杂,导致管道内壁发生电化学腐蚀,存在泄漏风险,因此对酸气管道开展内检测非常重要。漏磁检测技术是在高含硫气田应用比较成熟的内检测技术。近几年又新起了电磁涡流内检测,具有通过性好,对小尺寸缺陷识别度高,更适应于小管径低流速管道。本文结合某高含硫气田漏磁和涡流检测技术的应用成果,对检测技术的现场适应性、优点以及局限性进行分析,并提出改进建议,为今后同类型气田在检测技术选择上提供一定的技术支撑。

液硫沉积吸附影响下高含硫气藏储层精细定量表征

为明确液硫沉积吸附对高含硫气藏储层的影响规律,选取代表3种典型碳酸盐岩孔隙结构的天然岩心,以高温高压岩心驱替实验为基础,综合采用核磁共振横向弛豫时间谱与成像技术、全直径岩心X射线CT扫描技术、基础物性测试和场发射扫描电镜成像等手段,对原始状态、注硫后和气驱后3个稳定状态的岩心进行精细定量表征。研究表明:硫沉积吸附引起的孔隙体积损失主要来源于1000μm以上的中大孔;液硫在较小孔隙空间中的吸附沉积能力更强,对原始孔隙结构较差的储层伤害更大;3类碳酸盐岩储层的孔隙结构呈现多重分形特征,孔隙结构越差,液硫沉积吸附引起的内部空间孔隙分布改变越大,非均质性越强;液硫沉积吸附引起岩石孔径分布、孔隙连通性和非均质性变化,进而改变储层物性,注硫及气驱后物性较好的Ⅰ类储层渗透率下降16%,而物性较差的Ⅱ、Ⅲ类储层渗透率下降90%以上,伤害程度极大,说明初始物性越差,液硫沉积吸附伤害越大;液硫以絮状、蛛网状或网膜状吸附沉积于不同类型的孔隙空间,引起储层孔隙结构和物性的改变。

带报警装置爆破片在高含硫天然气放空系统中的应用

高含硫天然气生产现场常见爆破片等安全保护装置,标准中规定爆破片更换周期2-3年,期间爆破片破裂难以及时发现,给安全生产带来隐患。基于姜一昌、温殿江等人设计的一种爆破片运行状态监测装置理论研究,在爆破片环缝圆板上设计1根固定报警导线,爆破片破裂时环缝圆板张开将其上固定的报警导线拉断,通过信号远传让操作人员及时发现爆破片破裂,从而第一时间更换爆破片。现场应用表明:带报警装置爆破片能够让值班室操作人员迅速发现爆破片破裂并及时更换爆破片,可有效预防长明火场站的火源通过破裂的爆破片越过阻火器进入气田水罐,防止安全生产事故的发生,对长明火和阻火器易堵塞的高含硫场站具有一定的推广应用价值。

高含硫气田电网规划与技术应用研究

由于高含硫气田的电力需求受实际运行状态影响,导致电网规划需要结合多个因素进行综合分析,为此提出高含硫气田电网规划与技术应用研究。首先综合生产规模与工艺复杂度、高含硫气田产能大小、电力设备容量和运行功率、采气工艺对电力需求,以及处理和净化流程的具体情况,实现对高含硫气田电力需求的预测。然后综合硫化氢浓度、温度、压力、湿度、气体流速、设备材质、设备年龄与维护状况、杂质含量以及操作条件变化频率,计算高含硫气田硫化氢腐蚀风险。最后结合预测结果和风险评估结果实现对电网的规划。实际应用结果表明,应用研究方法明确了相应技术的应用方式及效果,实现了高含硫气田电网的规划。

高含硫酸性气田集输管道地质灾害防治管理关键技术研究

高含硫气田多处于地质条件多样、地质灾害发育的复杂山区,一直以来集输管道地质灾害难以进行全面管理。为解决这一难题,研发了自动化实时监测设备与开源数据库MySQL相结合地质灾害防治管理体系,从原理、监测内容、数据要求等多个方面建立适合于复杂山地高含硫气田集输管道地质灾害防治体系,明确了各类地质灾害监测内容,进行集输管道地质灾害数据管理,确定集输管道地质灾害危险等级,采用自动化监测设备实现了高含硫气田集输管道地质灾害全天时、全天候监测预警,打破了地域限制,实现跨地域协同工作。基于MySQL数据库建立某含硫气田地灾管理数据库,对地质灾害评价结果中不同类型、危险等级的地质灾害点进行归纳分类,实现气田地质灾害统一管理,指导气田集输管道定向监测。

高含硫天然气净化装置清洗体系的研制与应用

高含硫天然气净化装置在检修前需清洗因腐蚀产生的FeS以及H_(2)S、SO_(2)等有毒有害气体。针对现有清洗剂清洗效果有限、废液中含有锰铬等重金属离子以及成本较高等问题,以FeS转化率与H_(2)S吸收率为评价指标,研究建立了以氧化剂F、过硫酸钠、乙二胺四甲叉膦酸、Na_(2)SO_(4)与分散助剂D为主要成分的高含硫天然气净化装置化学清洗体系。该清洗体系的FeS转化率为85.86%,H_(2)S吸收率为95.4%。现场应用表明,该清洗体系清洗效果良好,废液中总磷含量仅0.24 mg/L,无锰铬等重金属离子,且成本节约40%以上。

自动堆焊技术在高含硫气田设备防腐中的应用

高含硫气田开发过程中,如何有效控制设备设施的腐蚀速率,对已经腐蚀导致缺陷的设备,采取何种措施,使其安全、平稳、可靠运行至关重要。本文通过对高含硫气田净化装置维修过程中,关键技术的应用、控制、总结具有一定的借鉴意义。

高含硫气井元素硫溶解度与硫沉积预测模型研究

为了正确评估高含硫气井的储层硫堵伤害,通过收集整理大量酸性气体硫溶解度实验数据,建立了考虑溶质压力特性的典型高含硫气藏条件下元素硫溶解度预测模型。在此基础上,根据气水渗流理论与硫溶解度随压力变化量函数,推导了元素硫沉积量化表征数学模型;采用四川盆地某高含硫边水气藏与典型硫堵气井的基础静态与动态资料等,定量分析了影响气井硫堵状况的因素与储层硫饱和度的变化规律,探讨了缓解储层硫堵状况的技术思路与对策。研究结果表明:(1)通过验证,证明了本文建立的硫溶解度预测模型具有更好的预测性能,预测结果也更可靠;(2)气井硫堵程度受制于多种因素的综合影响,在相同的生产时间下,较大的气井日产气量、储层(初始)含水饱和度、非达西流常数,较小的储层有效厚度、储层(初始)孔隙度与渗透率、井底流压,能够造成更严重的气井硫沉积堵塞状况;(3)随着气井生产时间的增加,气井硫堵区域逐渐向井筒外围地层扩展。在气藏不同开发阶段,应该采取不同的硫沉积治理思路。开发初期,建议采用“控速为先,治理为辅”的治硫思路;开发中期,采取“控治并重”的思路;开发后期,应以经济效益为先,维持气井带液生产是该阶段的重点工作。

高含硫气田集输系统硫沉积机理及非介入式检测技术

高含硫气田集输系统中的硫组分会因压力、温度和组分等的变化而析出,经成核、聚集过程后逐渐生长为硫颗粒并沉积到管道内壁。硫沉积可导致管道堵塞、设备污染、腐蚀加速、集输系统效率降低等问题,严重威胁集输系统安全。分析了高含硫气田集输系统的硫沉积机理,包括析硫与成核机理、硫沉积来源及影响硫沉积的因素。适用于高含硫气田集输系统硫沉积的非介入式检测技术很少,重点介绍了基于超声波原理的在线检测技术及其在高含硫气田中的应用现状,同时指出了其他检测技术应用于硫沉积检测时存在的不足。

小型高含硫天然气净化装置的设计与运行总结

天然气的安全且高效开发对于助力四川盆地千亿立方米级天然气产能基地建设具有重要意义。结合四川某处理规模500 dam^(3)/d的天然气净化装置的设计与现场运行情况,对原料气中有机硫的深度脱除与直接氧化转化催化剂的应用进行了分析与总结。结果表明:脱硫溶剂UDS-3能有效脱除硫醇类物质,结合低温羰基硫水解工艺,净化气总硫满足国家标准GB 17820—2018《天然气》的要求,尾气采用直接氧化转化+后碱洗工艺可实现烟气的达标排放。

优化型解卡液在高含硫气田油基钻井液中的应用

川东北高含硫气田为超高含硫油气藏,目的层飞仙关组具有地层压力系数低、储层渗透性好等特点,使用的钻井液密度高,极易发生压差卡钻,若处理不当或处理时间过长,会进一步引发井壁失稳、硫化氢溢出和溢流等井下二次事故,严重时会导致填眼侧钻,造成钻具埋井和井眼报废等重大工程事故。通过分析飞仙关组地层特点和卡钻性质,在其他解卡手段效果不佳和条件受限的情况下,参考常规油基解卡液的解卡思路,摸索出一种适用于解除高含硫气田飞仙关组压差卡钻的优化型解卡液。应用结果表明,该解卡液在处理高含硫气田飞仙关组压差卡钻中,具有解卡成功率和效率高、与油基钻井液配伍性好、操作工艺简单等优点,在高含硫区域具有良好的推广应用前景。

关于高含硫天然气净化处理技术展望及探讨

天然气作为一种重要的能源在全球范围内得到了广泛应用。高含硫天然气处理技术的发展直接影响着天然气生产安全。如含硫气质会进一步引起金属腐蚀,从而降低管道和设备的使用寿命。因此,研究和发展高效的高含硫天然气净化处理技术,对于提升天然气的经济价值具有重大意义。基于此,首先阐述高含硫天然气净化处理工程技术现状分析,随后分析高含硫天然气净化处理工程技术的关键点,最后分析高含硫天然气净化处理工程技术的应用路径,以供相关专业提供借鉴。

高含硫复合阀门堆焊过程中的质量控制

堆焊UNS N06625复合阀门具有优异的耐腐蚀性能,是高含硫气田开发地面工程中的关键设备,其堆焊质量会直接影响气田的安全运行。本文分析了堆焊阀门结构、堆焊工艺和检验要求,总结了阀门堆焊过程中的质量控制要点,梳理了监理过程中发现的质量问题及其产生原因,以期为同类设备堆焊的质量控制提供参考。

罗家寨高含硫气田阀室UPS电源故障分析与维护探讨

罗家寨高含硫气田作为中石油陆上最大的国际合作开发项目,具有高含硫、高压力、高温度等重大风险,建立安全稳定可靠的供配电系统,是天然气安全生产的关键。气田供配电系统自2006年建成以来,已连续运行17年,夏季雷雨天气频繁,加之供配电设备设施逐渐老化、可靠性降低、故障频发,对安全生产带来了极大挑战。在全世界,随着工业化、信息化的不断进步,电力系统覆盖范围越来越广,各种用电设备对供电的可靠性越来越高,而UPS电源在生产过程中发挥着至关重要的作用,其直接关系到设备的连续稳定运行。本文介绍了罗家寨高含硫气田阀室两起UPS电源故障导致天然气采输井站和净化厂停产的案例,阐述了故障的主要原因,并结合工作经验,提出了建议和预防措施等,使UPS电源在使用可靠性得到进一步提高。