蒸汽驅(qū)硫化氫治理

柴源

摘 要：遼河油田公司齊40塊蒸汽驅(qū)部分油井生產(chǎn)過程中產(chǎn)生硫化氫，本文在統(tǒng)計分析基礎上，研究探討齊40塊硫化氫的生成機理。針對齊40塊在硫化氫隱患治理工作的各種嘗試解決辦法和試驗及效果分析，提出下一步有關消除和降低硫化氫含量的實驗、防治處理工作方向。

關鍵詞：齊40塊蒸汽驅(qū);硫化氫;生成機理;隱患治理

硫化氫是一種無色有臭味的有毒氣體，當其含量超過15mg/m3時，人體產(chǎn)生不舒服的感覺，當含量超過30mg/m3時，人體將產(chǎn)生不良反映，當含量超過150 mg/m3時，將威脅到人的生命安全。蒸汽驅(qū)是稠油熱采的一種主要手段。高溫蒸汽作用下，油藏中的硫化物極易發(fā)生化合作用生成硫化氫，且硫化氫會伴隨著原油從井底流到地面，并從原油中釋放出來。齊40塊蒸汽驅(qū)試驗以來，含硫化氫油井不斷增加，硫化氫含量逐步升高。

1 硫化氫危害

1.1 對采油設備的腐蝕

硫化氫溶于水形成硫氫酸，對金屬的腐蝕形式有電化學失重腐蝕、氫脆和硫化物應力腐蝕開裂，以后兩者為主，一般統(tǒng)稱為氫脆破壞。氫脆破壞往往造成井下管柱的突然斷落，地面管匯和儀表的爆破，井口裝置的破壞。

1.2 集輸管線的結(jié)垢堵塞

硫化氫與采出液中的重金屬離子反應生成沉淀并與碳酸鹽、硫酸鹽垢共同附著在管線上，形成混合垢，不僅堵塞管線，而且在酸化清垢過程中生成大量高濃度硫化氫，引起施工人員的中毒。

2 齊40塊蒸汽驅(qū)硫化氫處理措施

2.1 集中回收排放試驗

由于硫化氫的密度為1.52g/L，而空氣密度為1.29g/L，高空排放的結(jié)果是硫化氫在遠離排放地點處回到地面。試驗15天后發(fā)現(xiàn)在無風天氣和氣壓較低時，由于硫化氫比重大，造成地面局部地區(qū)硫化氫含量增高，易發(fā)生中毒。所以，此種方法只有根據(jù)天氣情況適當組織。

2.2 回收燃燒試驗

齊40塊蒸汽驅(qū)齊30#站9-028井采取套管氣回收燃燒的辦法進行去除硫化氫試驗。具體方法是：在該井井口水套爐制作兩個火嘴，一是外來氣火嘴，二是該井套管來氣火嘴，當兩個火嘴同時燃燒時，由于二氧化碳含量過高（達到80%左右），套管氣火嘴將外來氣火嘴吹滅，造成無法同時燃燒。

2.3 液堿去除法試驗

齊40塊蒸汽驅(qū)齊30#站進行了套管氣集中回收、利用堿水降低硫化氫含量試驗。具體方法是：將油井套管氣集中進站，經(jīng)緩沖罐、分離器凈化處理，鋪設管線進站內(nèi)高架罐，在高架罐內(nèi)注入10噸液堿，與回收氣體中的硫化氫進行化學反應，降低硫含量。

2.4 脫硫吸附法試驗

通過PR-DES/LH-Ⅰ使用脫硫劑與天然氣中硫化氫反應，吸附氣體中的硫化氫，實現(xiàn)去除硫化氫的目的。該脫硫劑具有反應速度快，脫硫精度高，在無氧情況下有較高硫容性等特點，尤其對在二氧化碳體系高含硫氣體的脫硫效果明顯。

3 硫化氫治理方案

3.1 方案確定

遼河油田公司歡喜嶺采油廠齊40塊生產(chǎn)過程中產(chǎn)生混合氣大約在15萬方/天左右，年處理費用將達到6000萬元以上。為有效解決硫化氫治理問題，并充分回收有用氣體，結(jié)合以上試驗數(shù)據(jù)及效果，綜合經(jīng)濟評價結(jié)論，確定硫化氫治理工作方案。

3.2 治理實施方案

3.2.1 新建硫化氫處理裝置

結(jié)合齊30#站混合氣體脫硫法去除硫化氫試驗的基礎上，在齊40塊新建日處理規(guī)模5萬方的硫化氫去除裝置，并且對混合氣體中的天然氣進行回收。

（1）設計參數(shù)。處理規(guī)模50000 Nm3/天，其中CO2含量80%，CH4含量15%，混合氣體硫化氫含量5000 mg/Nm3，處理后硫化氫含量<10 mg/Nm3。

（2）工藝流程。本流程共分混合氣體收集、膜分離、脫硫三個單元。

①混合氣體收集單元。鋪設管線，對汽驅(qū)受效的5個站的混合氣體集中回收處理。②膜分離單元。用膜技術首先把混合氣體中的二氧化碳和天然氣分開，其中硫化氫含量70%進入二氧化碳系統(tǒng)，30%進入天然氣系統(tǒng)后統(tǒng)一進供氣系統(tǒng)供加熱爐使用。③脫硫單元。通過PR-DES/LH-Ⅰ使用脫硫劑與天然氣中硫化氫反應，吸附氣體中的硫化氫后，達標后排放。

3.2.2 投資及運行成本

（1）投資估算。本裝置估算投資1050萬元。其中，設備、廠房、第一次脫硫劑等項費用680萬元，管線鋪設費用150萬元，安裝費130萬元，其它費用90萬元。

（2）運行成本估算。年運行成本1121.6萬元。其中，脫硫劑費用950萬元，電費40.8萬元，燃料費8.3萬元，人工費（14人）70萬元，維修費52.5萬元。折算每方混合氣體處理成本0.61元/方。

（3）回收天然氣創(chuàng)效。根據(jù)混合氣組分，日回收天然氣7500方，年回收天然氣247.5萬方（每方天然氣按0.52元計算），年創(chuàng)效128.7萬元。

4 結(jié)論

針對遼河油田公司歡喜嶺采油廠齊40塊蒸汽驅(qū)在硫化氫隱患治理工作的各種嘗試解決辦法和試驗及效果分析，確定了通過集中收集、膜分離和干式脫硫的方式對硫化氫進行治理，消除隱患。

參考文獻：

[1]戴金星.中國含硫化氫的天然氣分布特征、分類及其成因探討.沉積學報，1985，3（4）：109-120.1-23.

[2]鐘太賢，袁士義，周龍軍，等.含硫天然氣相態(tài)及滲流[J].石油勘探與開發(fā)，2004，31（5）：109-111.

[3]谷明星，里群，陳衛(wèi)東，等.固體硫在超臨界/近臨界酸性流體中的回收溶解度（Ⅱ）熱力學模型[J].化工學報，1993，44（3）：321-327.