高含硫气田集输工程设计的关键技术

干 脱水工艺：低温分离法、三甘醇脱水、
气
分子筛脱水；
集
输 国外应用分子筛脱水较多，采用抗酸
工
性分子筛，需引进，可湿气再生；
艺 水露点控制：比输送条件下最低环境
温度低5℃。
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二、高含硫气田集输工艺方案
干 气 集 输 工 艺
原料气预冷器
干气聚结器
低温分离器 至输气干线
甲醇或乙二醇贫液 自注入泵来
气 井场设加热炉、水合物抑制剂/缓蚀剂
集
以及硫溶剂加注系统；
输 污水可车载或管道输送至污水处理站；
工 艺
污水处理工艺与污水回注、排放有关。
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二、高含硫气田集输工艺方案
井口加热炉
减压阀
ESDV
8
返输燃料气
8
甲醇 缓蚀剂
ESDV 节流阀
计量分离器
8
湿气去净化厂 流量计
➢湿气输送工艺，设有井口加热炉、调压阀、流量计、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。
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二、高含硫气田集输工艺方案
气田生产污水
闪
蒸 LC 罐
输水泵
ESDV
闪蒸气去净化厂 的低压酸气系统
去低压放空
注水泵
ESDV
调压阀
净化厂来污水 过滤器
污水罐 污水罐
污水罐
去污水回注井
污水集中－闪蒸－过滤－加压－回注；
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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；
集 输 工
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。
艺 干气集输工艺：设置脱水装置，增加
方
集输系统的安全性，正常生产时集气
案
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。
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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
湿 气
升高时，钢的均匀腐蚀速率增大。
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三、高含气田集输系统腐蚀控制
集 高含硫气田地面集输系统内可能产
输
生的腐蚀有电化学腐蚀、硫化物应
系 统
力开裂（SSC）以及氢诱发裂纹
的
（HIC）。
腐 蚀
SSC、HIC主要通过选材和制作工
类
艺来解决，电化学腐蚀主要通过加
型
注缓蚀剂来解决。
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三、高含气田集输系统腐蚀控制
8
二、高含硫气田集输工艺方案
湿气来自管道
ESDV
切换阀
备用燃料 气
去高低压 火炬.吹扫.
燃料气撬 块
两相分离器
8
8
湿气去净化厂
流量计
污水处理
燃料气去清管站 燃料气去其它站
燃料气来自净化厂
➢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
响
因
素
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三、高含气田集输系统腐蚀控制
根据国外资料调研显示，在造成新建管线
泄露、断裂等事故中，内腐蚀、外腐蚀、
腐 蚀
工程焊接、管线制造这四种因素占事故率
水合物防止措施；减少废气、废水排
集
放，保护环境。
输 工 艺
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
方
析，集输距离长，地形起伏大、人口
案
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。
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三、高含气田集输系统腐蚀控制
Leabharlann Baidu
高 含
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。
中产生的水/凝液，由天然气直接 夹带至末站，需要定期清管；
集 井场设加热炉、水合物抑制剂/缓
输
蚀剂以及硫溶剂加注系统；
工 艺
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。
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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，
湿
集输管道需保温和定期清管；
主讲: 蒋洪
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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
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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 会造成堵塞，不仅影响气井正常生产，还会加剧 腐蚀，危及安全。
备注：
图中虚线表示在气田开发的中后期，井口压力降低后， 采用氨制冷冷却原料气。
氨压缩 制冷系统
至乙二醇回收装置 至站场污水处理系统
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二、高含硫气田集输工艺方案
干 气 集 输 工 艺
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二、高含硫气田集输工艺方案
干 气 集 输 工 艺
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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、
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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/T 6168）
➢ H2S含量为2%～10%（30～＜ 150g/m3)为高含H2S 气藏
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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，
响 因 素
垢下腐蚀等，导致局部腐蚀破坏。一般流速应控 制在3～6m/s。
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三、高含气田集输系统腐蚀控制
集 Cl-： Cl-影响腐蚀的一个重要因素，
输
如果气田水中Cl-含量超过104ppm，
系 统
容易产生局部腐蚀，为点蚀。
腐 蚀
元素硫：在高酸性环境下，元素硫
的
具有很强的腐蚀性，与管材接触后
影
会加速接触点材料的腐蚀。
硫 前苏联专家对苏联奥伦堡酸性气田管道工作条件进
气
行了综合分析，明确指出：腐蚀过程发展的最主要
田
因素是介质的化学组成。其次的腐蚀过程发展因素
腐
是酸性组分含量及其分压、所输送介质的温度。
蚀 机 理
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
集 输
温度：对电化学腐蚀而言，50～80℃这是一个 敏感的温度范围，但对SSC和HIC，常温为其
系
敏感区。
统
流速：流速过高，一方面会对阀门等设备造成冲
腐
刷腐蚀；另一方面，管道内壁表面上的硫化铁腐
蚀
蚀产物受到冲刷而被破坏或粘附不牢固，使管道
的
内壁一直以初始的腐蚀速率高速腐蚀。流速过低，
影
会造成管道、设备底部积液，而发生水线腐蚀、