高含硫氣田生產(chǎn)系統(tǒng)的硫沉積機(jī)理及防治方法

袁志紅

（中石化中原油田普光分公司采氣廠，河南濮陽 635000）

高含硫氣田生產(chǎn)系統(tǒng)的硫沉積機(jī)理及防治方法

袁志紅

（中石化中原油田普光分公司采氣廠，河南濮陽 635000）

地面生產(chǎn)系統(tǒng)中的硫沉積問題不單單影響含硫天然氣的安全生產(chǎn)，且對地面上的設(shè)備以及管線的運(yùn)行穩(wěn)定性具也一定的影響。

高含硫氣田生產(chǎn)系統(tǒng)；硫沉積機(jī)理；防治方法

含硫較高的天然氣天在被開采出來之后，帶有硫的天然氣會經(jīng)過井口進(jìn)入到采集系統(tǒng)中，而在開發(fā)過程中所析出來得到的單質(zhì)硫，會在天然氣的帶動下，進(jìn)入到收集系統(tǒng)中，并被沉積下來，隨著時間的推移，會使得地面中收集天然氣的管道和系統(tǒng)設(shè)備等被嚴(yán)重堵塞，所以硫的沉積問題是天然氣在生產(chǎn)中所遇到的十分關(guān)鍵且急需解決和處理的問題。

1 硫在天然氣以及硫化氫中的溶解度問題

硫的溶解度問題受到多方面的影響，其中包含氣體的組成部分、周邊的環(huán)境問題以及壓力值等等。通過對元素硫在硫化氫以及天然氣中的溶解度問題的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)周邊的壓力在25MPa時，其溶解度在硫化氫中是隨著溫度的升高成反比下降的，若周邊額壓力在40MPa時，溶解度則會隨著溫度的變化而呈現(xiàn)出正比例上升。而硫在天然氣中的溶解度則是和溫度和壓力成正比例關(guān)系，也就是溫度和壓力升高時，硫的溶解度也會逐漸增大。而當(dāng)溫度和壓力一定的情況下，硫化氫的含量愈大，硫的溶解度也會逐漸增大。

2 沉積的原理

2.1 硫的化學(xué)沉積

以前人們對于硫的溶解度問題研究的較少，認(rèn)為其和鹽融入水中一樣的簡單，隨著對該問題研究的逐漸深入，人們對于多硫化氫以及硫化氫、硫的認(rèn)識更多，得到了酸性天然氣中的化學(xué)平衡和硫的溶解度之間的微妙關(guān)系，從而得出酸性天然氣是控制硫的溶解度以及沉積的主要因素。在地層的環(huán)境中，硫元素和硫化氫將生成多硫化物。這個反應(yīng)是一個可逆的反應(yīng)，其反應(yīng)方程式為：H2S+SX←→H2SX+1，該方程式的左邊是一個吸熱反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)的溫度或者壓力升高時，其反應(yīng)的方向?qū)⒀刂疫呥M(jìn)行，從而使得地層中的硫含量變小，此時在天然氣中的硫含量也隨之增大，若硫化氫的含量升高時，氣體中的硫的溶解程度也得到增強(qiáng)。

2.2 物理沉積分析

在較為稠密的流體中的硫的容解問題也值得研究，若在天然氣中的有機(jī)物質(zhì)的含量在0.5%以下時，很容易導(dǎo)致硫沉積的問題發(fā)生。當(dāng)天然氣較為稠密，且處于高壓縮狀態(tài)時，其流動會導(dǎo)致周邊的硫顆粒也隨之變化，硫顆粒會在天然氣的作用下一起流動。當(dāng)溫度和壓力值一定時，氣體會作用在元素硫上，從而使得其內(nèi)部的化學(xué)鍵出現(xiàn)破裂，形成開建狀態(tài)的分子，最終使得元素硫的熔點(diǎn)進(jìn)一步降低，最終使得硫沉積的現(xiàn)像發(fā)生。

一般來說，硫化氫的含量較低時，硫的熔點(diǎn)也將處于較低水平，而在氣體中懸浮的硫?qū)霈F(xiàn)固化，使得硫沉積的速度加快。

3 硫在沉積過程中的主要因素分析

硫的沉積影響因素是多方面的。首先，天然氣的組成成分對于硫沉積的影響。硫沉積和天然氣的組成成分有很大的關(guān)系，其中包含天然氣中的甲烷的含量，若在天然氣中的甲烷含量相同時，則硫的沉積所出現(xiàn)的概率往往較為相同。且當(dāng)天然氣中的乙烷含量較低時也很容易出現(xiàn)硫的沉積問題。一般來說，硫化氫的含量較大時，沉積的現(xiàn)象更容易發(fā)生，當(dāng)然硫化氫的存在也不是唯一影響沉積的因素，據(jù)統(tǒng)計說明，當(dāng)硫化氫的含量占?xì)怏w含量的30%以上時，硫的沉積現(xiàn)象更容易發(fā)生。

其次，在氣體的流速方面。在氣流中會存在硫元素，所以當(dāng)氣流在地面設(shè)備中的流動速度過大時很容易導(dǎo)致硫元素的沉積，這是因為氣體的流速過大，則氣流中的硫元素的含量和傳輸?shù)男室矔岣撸瑒t流速和硫元素的沉積有很大的聯(lián)系，若減少氣體的流速將減少沉積現(xiàn)象的發(fā)生。

此外，溫度環(huán)境和壓力環(huán)境方面。硫的沉積問題和周邊的溫度以及壓力有很大的聯(lián)系，一般在井口的溫度較低且壓力較大的環(huán)境和井口的溫度較高而壓力較小的環(huán)境相互比較，硫的沉積概率更加小。

4 主要的防治方法

為了更好地防治硫的沉積問題，需要從硫的沉積原理出發(fā)，從以下兩個方面入手。首先，天然氣在進(jìn)入到收集的生產(chǎn)系統(tǒng)之前，需要對高含硫的天然氣進(jìn)行一定的處理，此外，在天然氣的生產(chǎn)中，要實現(xiàn)對生產(chǎn)系統(tǒng)的處理，從而減少硫沉積的問題發(fā)生。一般來說，我們可以在天然氣進(jìn)入到生產(chǎn)系統(tǒng)之前，對其利用化學(xué)反應(yīng)以及溶劑的溶解反應(yīng)和加熱融化作用三個方面進(jìn)行處理。而對天然氣的生產(chǎn)系統(tǒng)處理則可以使用溶劑來對其中的硫進(jìn)行溶解，若在生產(chǎn)的過程中，發(fā)現(xiàn)硫的沉積容量較大，則可以使用溶解能力更高的溶劑對其進(jìn)行溶解，從而減少設(shè)備中出現(xiàn)硫堵塞的概率。

5 結(jié)束語

對高含硫氣田生產(chǎn)系統(tǒng)的硫沉積機(jī)理進(jìn)行分析，從而得到防治硫在系統(tǒng)中沉積的主要防治方法。為了使得生產(chǎn)系統(tǒng)中的硫沉積問題得到解決和處理，需要從生成硫的主要原理出發(fā)，從硫沉積的源頭進(jìn)行遏制，這樣才能提高系統(tǒng)中對于硫沉積問題的處理。為了解決沉積問題，一方面可以對進(jìn)入系統(tǒng)中的天然氣進(jìn)行硫的清洗，另一方面需要對沉積硫的設(shè)備進(jìn)行清洗，從而達(dá)到減少硫沉積，堵塞系統(tǒng)的管道和設(shè)備等問題，提高天然氣的采集效率，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

[1] 楊樂，王磊，王冬梅.高含硫氣田生產(chǎn)系統(tǒng)的硫沉積機(jī)理及防治方法初探[J].石油天然氣學(xué)報，2009，（2）：376-377.

Mechanism of Sulfur Deposition in High Sulfur Gas Production System and Its Control

Yuan Zhi-hong

The problem of sulfur deposition in ground production system not only affects the safe production of sulfur-containing natural gas，but also plays a certain role in the stability of the equipment and pipelines on the ground.

high sulfur gas fi eld production system；sulfur deposition mechanism；control method

TE977

：A

：1003–6490（2017）04–0138–01

2017–03–15

袁志紅（1984—），女，河南濮陽人，助理工程師，主要研究方向為集輸。