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。

大型硫回收装置多功能CO变换加氢催化剂应用总结

普光气田是国内成功开发的首个高含硫气田,原料气(天然气)碳硫比高,再生酸性气CO_(2)含量高,会反应生成CO继而生成COS、CS_(2)等有机物,成为影响装置达标排放的关键因素之一。研究开发了具有CO变换功能的克劳斯尾气加氢催化剂,并成功应用于中国石化中原油田普光气田天然气净化厂200 kt/a硫回收装置。工业应用结果表明:加氢反应器过程气CO变换率超过90%,在线炉制氢天然气消耗量减少279 m^(3)/h,催化剂加氢转化率、有机硫水解率均超过99%,烟气SO_(2)排放浓度降至200 mg/m^(3)以下,CO排放浓度降低了90%,效益显著。

川东北通江地区须家河组天然裂缝发育规律及控制因素

致密砂岩储层天然裂缝的发育规律对气藏富集和单井产能有重要影响。文中基于地表露头、岩心、薄片、地球物理和试气试采等数据资料,明确了通江地区上三叠统须家河组天然裂缝的发育规律和控制因素,建立了裂缝发育地质模式,提出了气藏甜点类型和分布范围。研究表明:1)通江地区须家河组致密砂岩储层发育构造成因和非构造成因的2种天然裂缝;2)天然裂缝的优势方位为近南北向,以中高角度裂缝为主;3)天然裂缝的发育程度受岩性、岩石力学层厚和构造作用等因素联合控制,粉砂岩是裂缝发育的优势岩性,断层面和褶皱核部是裂缝发育的有利部位;4)结合地震预测结果,明确了距断层面小于300 m且距褶皱枢纽面小于400 m的裂缝发育带为须家河组致密储层的裂缝甜点区。研究结果可为该区的储量评价和井位部署提供依据。

条形缺陷对L360管线钢环焊缝硫化物应力腐蚀开裂敏感性的影响

通过抗硫化物应力腐蚀试验、慢应变速率拉伸试验、氢含量测试等方法研究条形缺陷对H_(2)S环境下L360管线钢环焊缝硫化物应力腐蚀开裂敏感性的影响。结果表明,环焊缝在72%、85%和110%SMYS(最小屈服强度)应力水平下,热影响区出现裂纹且裂纹长度随加载应力增大而增大;条形缺陷环焊缝试样在屈服点后快速发生断裂,其断裂应变(0.024)仅为非缺陷环焊缝试样的21.05%;条形缺陷存在促进氢离子在裂纹尖端聚集从而加剧发生开裂倾向,消氢处理技术可以有效降低氢含量,降低环焊缝抗硫化物应力腐蚀开裂敏感性降低。

普光地区下三叠统富锂钾卤水成因与分布规律

通过对普光地区钻孔卤水和油田水水化学分析测试,开展离子比例研究,明确嘉陵江组和飞仙关组各亚段卤水的成因机制和分布规律。研究结果表明:嘉陵江组卤水K^(+)质量浓度在4060.00~20160.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在26.00~271.00 mg/L,整体为海水浓缩特征。嘉四段—嘉五段卤水K^(+)质量浓度在4110.00~20160.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在76.15~271.00 mg/L,Li^(+),K^(+)富集受海水蒸发浓缩、“绿豆岩”风化作用和淋滤作用主控;嘉二段卤水K^(+)质量浓度在4060.00~4140.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在26.00~27.80 mg/L,受海水蒸发浓缩及膏盐溶解主控。飞仙关组卤水K^(+)质量浓度在6.13~650.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在0.02~50.60 mg/L,整体为地下溶滤特征。飞三段—飞四段卤水K^(+)质量浓度在588.00~650.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在40.40~50.60 mg/L,Li^(+),K^(+)富集受膏岩等围岩溶滤和嘉陵江组卤水运移主控;飞一段—飞二段卤水K^(+)质量浓度在6.13~478.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在0.02~17.90 mg/L,由地层水对碳酸盐岩溶解主控。富锂钾卤水平面上主要分布在大湾-土主构造及其构造作用中等的翼部。

GB/T33000—2016《企业安全生产标准化基本规范》实施及应用效果

介绍了中国石化中原油田普光分公司天然气净化厂的生产工艺,以及GB/T33000—2016《企业安全生产标准化基本规范》在净化厂的实施情况和应用效果。普光净化厂依据该标准,在制度化管理、教育培训、现场管理、设备设施管理、安全风险管控、隐患排查治理以及应急管理和事故管理等方面开展了相关工作,建立健全安全生产、职业卫生制度以及安全教育培训制度,对检修现场进行风险辨识并制定和评估应急预案,加强检修作业规范化管理,取得了较好的效果。

304L不锈钢在贫胺液换热器上的耐蚀性研究

国内多数天然气净化装置在设计时,会选用碳钢材质的胺液换热器,但在实际运行中经常会遇到腐蚀损伤问题。因此,越来越多的企业开始应用不锈钢材质管束的换热器。通过试验研究了304L不锈钢在高含硫含氯胺液的碱性环境中的点蚀和应力腐蚀开裂敏感性,验证了该材质在某气田贫胺液换热器运行工况条件下的适用性及安全性,为合理控制高含硫酸性气田换热设备材料的使用成本提供了有效依据。

大型天然气净化厂硫磺回收装置尾气SO_(2)减排技术

GB 39728—2020《陆上石油天然气开采工业大气污染物排放标准》对新建及现有天然气净化厂硫磺回收装置大气污染物排放限值提出了更高的要求。为降低尾气SO_(2)排放浓度,实现含硫废气资源化利用,对高含硫天然气净化厂硫磺回收装置工艺技术进行了优化:(1)开发大型硫磺回收装置液硫池含硫废气回收工艺,将液硫池废气引入克劳斯炉进行硫元素回收;(2)开发大型硫磺回收装置深度热备开工技术,建立酸性气联通网,减少开工期间SO_(2)排放;(3)开发大型硫磺回收装置绿色停工工艺,利用热氮吹硫实现绿色停工。技术优化后,装置负荷100%时,尾气SO_(2)质量浓度可降至197 mg/m^(3),减少排放40%;停工期间,尾气SO_(2)排放浓度远低于甲烷吹硫模式,平均值可达237 mg/m^(3),满足GB 39728—2020对大型硫磺回收装置的SO_(2)排放要求。

深度学习在油气产量预测中的研究进展与技术展望

随着大数据和人工智能的不断进步,数字和智能化的油气产量预测技术已经成为石油天然气行业发展的新趋势。深度学习与油气产量预测的有效结合为解决非常规油气和复杂场景下的产量预测等问题提供了新的方案与策略。为此,在系统回顾油气产量预测技术发展历程的基础上,重点阐述了基于深度学习方法的油气产量预测技术的应用现状及关键流程,归纳了油气产量预测领域的特征工程以及不同场景下的神经网络构建方法,最后深入探讨了智能油气产量预测技术的未来发展方向。研究结果表明:(1)油气产量预测技术发展历程主要划分为传统油气产量预测方法、机器学习方法和深度学习方法 3个阶段;(2)深度学习方法已大量应用于油气产量预测研究中,尤其在复杂地质条件下的非常规油气领域,该技术表现出了良好的应用前景;(3)多样化的神经网络构建方法能够解决不同场景下的精细化油气产量预测需求;(4)需进一步加强人工智能领域与油气领域跨学科理论技术研究,促进两者在理论技术和生产实践等方面的深入融合;(5)智能油气产量预测技术未来可在实时预测与优化、数据融合与增强、物理约束与解释和模型更新与适应等方面开展深度攻关研究。结论认为,深度学习模型可显著提高油气产量预测技术的准确性和可靠性,为复杂气藏及非常规油气开发提供参考和指导,建议继续深化人工智能与油气行业应用等方面的有机结合,以推动油气行业的技术创新和高质量发展。

基于烟气酸露点动态预测的天然气净化尾气焚烧炉节能技术研究

普光气田12列高含硫天然气净化处理装置尾气焚烧炉余热锅炉,由于原设计燃烧后的烟气含硫量高(在400~800 mg/m^(3)),导致烟气酸露点温度高,所以余热锅炉原设计排烟温度较高,导致整个余热锅炉热效率偏低,只有62%~70%。但焚烧炉实际运行的烟气含硫量在150~370 mg/m^(3),实际的酸露点温度在185℃以下。因此提出了根据烟气含硫量动态预测排烟酸露点温度的算法,建立焚烧炉和余热锅炉的热分析平台,并针对“两进一出”特殊水侧流程的余热锅炉过热器吸热量远大于蒸发器和省煤器的情况,提出“必须同时增加过热器和省煤器才可保证蒸汽品质”的思路,给出了不同工况下动态降低排烟温度的改造方案,可以实时控制合理排烟温度防止酸露点腐蚀,最大程度回收焚烧炉烟气的热能,实现保证过热蒸汽产量和品质的情况下年节约燃气量3.69%。

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。

长输管道工程对沿线景观格局及生态环境的影响

于2019—2021年,在四川省巴中市通江县基于多期遥感数据,运用GIS技术,Fragstats和AHP-模糊综合评价模型定量评价长输管道工程建设3个时段(修建前、施工期和运营期)的景观动态和脆弱生态环境区。结果表明:(1)研究区土地利用类型分别为耕地、林地、水体与湿地、人造地表4类,其中又以林地和耕地面积占绝对优势。3 a间,4种土地利用类型的面积以耕地和林地变化显著;人造地表、耕地的动态度变化最为明显,林地居中,水体与湿地的动态度变化最稳定。(2)3 a间,研究区景观类型均以林地为主,占比均超过65%;耕地为研究区的第二大景观类型,占比均超过30%;水体与湿地和人造地表景观类型所占面积较小。林地景观和耕地景观占比呈缓慢上升的趋势,人造地表景观的波动幅度最为显著,受人为影响形成了较大的集聚斑块且呈逐年扩大的趋势。(3)从2019—2020年景观尺度水平来看,研究区景观破碎化程度、景观多样性及异质性均呈先上升后下降的趋势,随着施工结束和植被恢复、土地复垦等措施的开展,景观组分趋于恢复至施工前的状态。(4)管道穿越段多为轻度、重度脆弱区,研究区并没有因长输管道的建设明显增加周边生态环境脆弱区面积。

安全环保新技术在大型液体硫磺存储装置上的应用

中国石化普光气田天然气净化厂液体硫磺(液硫)存储存在如下问题:液硫池防腐层脱落、地下水渗入;液硫储罐检修周期长、费用高、受限空间作业风险大;液硫储罐废气直接逸散入大气,安全环保风险大。针对上述问题该厂进行了技术创新:①开发大型地下液硫池整体防腐技术,采用不锈钢板箱体代替原防腐层结构;②应用基于风险的液硫储罐设备检验技术,形成了液硫储罐风险检验策略;③开发大型液硫储罐废气处理技术,利用“水浴+碱洗”工艺除硫脱酸。技术应用后,液硫池内壁防腐效果良好,液硫储罐在保障安全运行的前提下检修周期延长,液硫储罐逸散废气得到达标治理,H 2S逸散量降至0,减排量达1.314 t/a。安全环保新技术在大型液体硫磺存储装置上的应用,推动了我国大规模液硫存储技术发展,保障了我国硫磺产品稳定供应。

碳酸盐岩气藏注CO_(2)埋存及提高采收率机理研究进展

四川盆地碳酸盐岩气藏具有分布广、埋藏深、高温高压、含H2S、边底水活跃、非均质性强等特征,若能将CO_(2)注入到高含硫碳酸盐岩有水气藏中,可以达到CO_(2)埋存和提高天然气采收率双重目的;但常规实验和经典理论难以揭示其复杂机理。为此,文中分析了高含硫碳酸盐岩气藏注CO_(2)埋存及提高天然气采收率开采过程中存在的主要问题,详细论述了高含硫碳酸盐岩气藏注CO_(2)埋存及提高采收率机理研究进展,并提出了未来发展方向。

普光气田天然气净化装置运行总结

高含硫气田天然气因硫化氢、二氧化碳含量高,物料毒性、腐蚀性强,大大加剧了天然气净化装置的安全、环保风险。普光气田作为国内首个自主开发投产的高含硫气田,其天然气净化厂自2009年投产至今,已安全平稳运行14 a,外输天然气1 200亿m^(3),外销硫磺2 400万m^(3),均达到国标最高质量等级要求,腐蚀速率控制在0.020 mm/a以下,外排烟气SO_(2)质量浓度低于200 mg/m^(3),万立方米原料气综合处理能耗低于6 400 MJ,无安全、环保事故发生。在腐蚀防护、安全控制、环保提标、提质增效等方面建立了系列成套技术,为高含硫气田的成功开发及投产提供了技术支持和借鉴。

普光气田气井硫堵动态特征及治理对策研究

普光气田属于特高含H_(2)S气田,随着气田的开发,地层压力逐渐降低,单质硫逐渐从天然气中析出,附着沉积在地面设备、集输管线以及油管内壁,造成硫沉积堵塞。目前,普光气田地面集输流程和井筒均已出现硫沉积与堵塞,严重影响气井正常生产。针对气井硫沉积堵塞动态特征不清,缺乏相应的硫堵治理对策的难题,首先,开展单质硫在天然气中的含量实验研究,明确了原始地层条件下天然气中单质硫的含量,不同压力和温度条件下的单质硫饱和溶解度;其次,研究了地面流程硫沉积堵塞和井筒硫沉积堵塞的动态特征及变化规律,提出了地面硫堵和井筒硫堵的治理对策,评价了各类措施的效果及现场适应性;最后,根据理论研究及现场实践,分析认为硫堵会逐渐发展到储层,前瞻性地提出了储层解硫堵的对策。研究成果对高含硫气井的地面-井筒-储层硫堵综合治理具有很强的指导意义。

狭长密闭空间高硫天然气泄漏组合控制效果研究

为研究底板排气、通风及挡烟垂壁对狭长密闭空间高硫天然气泄漏控制效果,利用ANSYS Fluent 19.2软件模拟多种工况下硫化氢摩尔含量为5%的高硫天然气持续泄漏60 s后硫化氢及甲烷分布特征。分析底板排气速度、通风风速及挡烟垂壁下垂高度对泄漏高硫天然气分布影响规律。结果表明:增设挡烟垂壁使泄漏高硫天然气形成涡流,挡烟垂壁下垂高度应设置为0.5 m;当底板排气速度为4.0 m/s,采用0.63 m/s通风能将泄漏高硫天然气限制在泄漏口所在挡烟垂壁区间,为最优组合;通风及底板排气系统能在高硫天然气云团表面形成空气膜,可防止高硫天然气大范围扩散。

液硫废气处理与耐氧型加氢催化剂耦合技术应用总结

克劳斯硫磺回收装置液硫脱气后,液硫池内含硫、含氧废气通常引入焚烧炉焚烧,导致外排烟气SO_(2)浓度大幅增加,存在环保超标风险。为实现含硫废气治理和资源化利用,开展了新型抗氧化低温尾气加氢催化剂研制与评价,考察了催化剂的物化性质、催化活性以及耐氧性等指标。反应器进口原料尾气中氧气体积分数可以达到1%,基于新型加氢催化剂优异的催化活性及耐氧性,开发了液硫池废气回收至加氢反应器的新工艺技术,反应器床层温升较常规工艺提高约36℃,有机硫水解转化率达到100%。2019年,该技术首次应用于普光气田200 kt/a两级常规克劳斯硫磺回收装置。结果表明,新型抗氧化低温尾气加氢催化剂各项性能与进口催化剂持平,耐氧性能满足大型硫磺回收装置含氧液硫池废气资源化转化需求,烟气SO_(2)排放量降幅在50%以上,排放浓度低于200 mg/m^(3)。

密闭空间硫化氢泄漏喷淋捕消实验研究

搭建密闭箱实验装置,使用30°超声波喷嘴,在纯硫化氢释放速率为60 L/min条件下,待密闭空间硫化氢体积分数达到0.1%和0.3%时,分别采用质量分数为3%的碳酸钠单一溶液和质量分数为3%的碳酸钠+体积分数为0.6%的过氧化氢混合溶液,进行泄漏硫化氢的喷淋捕消实验,捕消效率达到91.3%及90.7%时的用时分别为6 min 58 s和8 min 31 s。实验结果表明,喷雾雾化均匀、雾滴粒径小,混合溶液捕消效果优于单一溶液。

普光气田硫磺湿法成型与安全绿色储存成套技术应用总结

硫磺是一种特殊的化工原料,在我国消耗量大,进口依存度高。随着我国高含硫气田的开发投产,酸性天然气成为国产硫磺的主要来源。针对传统干法技术成型规模小、成本高等难题,中国石化普光气田创新开发了高效湿法成型、精准粉尘防控、安全绿色储存等系列技术,建成了亚洲最大的硫磺生产基地;揭示了大规模液硫固化规律,研制了我国首套湿法成型装备,单体生产能力达90 t/h,产品优质率100%;揭示了硫磺粉尘燃爆规律,建成了首套全流程粉尘防控系统,气相空间中硫磺粉尘质量浓度低于3 mg/m^(3);建成了50 dam^(3)液硫储罐、114 kt硫磺安全储存系统,实现了逸散废气资源化综合利用。硫磺湿法成型与安全绿色储存成套技术的成功应用,促使我国硫磺进口依存度下降了26百分点。