硫沉積腐蝕的抑制
硫沉積問題是油氣田中急需解決的關(guān)鍵性問題，給氣田帶來了巨大危害：（1）容易堵塞管道及管線，導(dǎo)致天然氣井生產(chǎn)減慢甚至停產(chǎn)，降低氣井的性能；（2）腐蝕性嚴(yán)重，元素硫的存在對(duì)耐蝕鋼的抗腐蝕開裂能力有著不利的影響；（3）降低地層滲透率，其原因是元素硫沉積在管道內(nèi)，造成地層滲透率的降低，容易導(dǎo)致管道堵塞，嚴(yán)重影響氣井的產(chǎn)能。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于硫沉積的防治措施已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，其中多種防護(hù)技術(shù)在實(shí)際的生產(chǎn)中已得到了應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于元素硫沉積腐蝕及防護(hù)方法的研究已經(jīng)有不少，一般通過化學(xué)反應(yīng)方法、加熱熔化方法、控制采氣速度、向井口內(nèi)加注溶硫劑、改進(jìn)工藝流程等方法加以預(yù)防。
1加注溶硫劑
表1-1 溶硫劑的溶解能力
溶硫劑類型 |
溶硫劑名稱 |
溶硫量（％） |
溶解能力 |
化學(xué)
溶硫劑 |
二硫
化物 |
Menx溶劑 |
40-60 |
臭味 |
二硫化二甲基 |
高于100 |
價(jià)格昂貴 |
胺類 |
D-Trons溶劑 |
高于10 |
腐蝕性 |
物理
溶硫劑 |
庚烷 |
0.2 |
較低 |
甲苯 |
2 |
-- |
二硫化碳 |
30 |
溶解度高，有毒、易燃 |
國(guó)外關(guān)于硫沉積的主要解決方法有化學(xué)和物理除硫法，常用的硫溶劑包括胺類、CS、DMBS（含催化劑）及柴油。管線和設(shè)備的防腐采用加注緩蝕劑和建立一套完整的腐蝕監(jiān)測(cè)體系，包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)的分布、監(jiān)測(cè)方法等等。元素硫沉積量小時(shí)，一般采用物理法除硫，例如二硫化碳，溶解硫的能力很強(qiáng)，但其有毒又易然，所以在實(shí)際的油田除硫中應(yīng)用有所限制；而在硫沉積量很多時(shí)，應(yīng)利用化學(xué)法除硫，因?yàn)槿芰騽⿲?duì)元素硫有較強(qiáng)的溶解度，工業(yè)上采用較多的化學(xué)溶劑有胺類和二硫化物，它們反應(yīng)的機(jī)理是先與天然氣中的H2S反應(yīng)生成HS-，而后再和元素硫發(fā)生反應(yīng)從而使之溶解，加注硫溶劑的效果是非常明顯的。表1-1給出了各種溶硫劑的溶解能力。
李寧等對(duì)于普光氣田的集輸系統(tǒng)硫沉積的原因及防護(hù)措施進(jìn)行了分析研究，確定普光氣田對(duì)于硫溶劑的加注工藝。其一是采用間歇性加注的方法，在分酸分離器設(shè)置加注口，采用該方法可進(jìn)行溶硫劑的加注工作。通過觀察現(xiàn)場(chǎng)溶硫劑加注情況，分析發(fā)現(xiàn)加注溶硫劑可有效降低分酸分離器內(nèi)的壓差，從而降低天然氣中硫顆粒和成分的含量，進(jìn)一步緩解硫沉積所導(dǎo)致的堵塞情況，降低硫沉積的幾率。此外，他們還對(duì)分酸分離器中堵塞物的成分進(jìn)行了組分化驗(yàn)分析，表1-2給出了堵塞物中各組分的百分含量，由表中可以看出，與其它化合物相比，堵塞物中的元素硫含量最高，高達(dá)80%，因此可判斷硫在分酸分離器中占有主要地位。
表1-2 堵塞物中各個(gè)組分百分?jǐn)?shù)
樣品名稱 |
S8 |
NaCl |
NaSO4 |
CaCl2?? |
FeS(CaS) |
?CaCO3 |
有機(jī)質(zhì) |
分酸分離器粉末 |
93.5 |
2.3 |
--- |
1.8 |
--- |
--- |
2.4 |
分酸分離器交替 |
84.4 |
1.4 |
2.3 |
0.8 |
2.4 |
1.8 |
6.9? |
2設(shè)備鋼材的改進(jìn)
首先，管道內(nèi)壁設(shè)置抗硫腐蝕涂層可有效抵抗高溫硫腐蝕。其次采用抗腐蝕性較高的鋼材，例如：在碳鋼材料中摻雜少量Si元素或是采用高Cr含Al稀土合金和具有抗氫質(zhì)開裂性能的鋼材（內(nèi)含較低成分的P、S），可改善鋼材的抗蝕性能。
2.1有關(guān)工藝的優(yōu)化和改進(jìn)
首先從引起硫沉積的主要原因溫度和壓力著手，溫差和壓差的改善能夠有效降低硫沉積的幾率。設(shè)置兩級(jí)壓降，能夠同時(shí)起到改善壓力和溫度對(duì)硫沉積的影響，從而降低冷凝、固化和沉積的速率。
2.2加注緩蝕劑
40年代初，國(guó)外油氣田開采過程中已有效地使用緩蝕劑。隨著我國(guó)石油天然氣的飛躍開展，緩蝕劑的研究及實(shí)際應(yīng)用工作也逐步得以開發(fā)，并在生產(chǎn)中獲得了比較好的緩蝕效果。由于應(yīng)用緩蝕劑具有較好的減慢金屬腐蝕的作用和突出的經(jīng)濟(jì)效益，緩蝕技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于石油天然氣的生產(chǎn)、儀器的清洗、工業(yè)水處理等領(lǐng)域中，此技術(shù)己成為應(yīng)用最廣泛最主要的防腐技術(shù)之一。
關(guān)于元素硫沉積會(huì)對(duì)緩蝕劑性能造成影響的研究較少。段宏偉等通過高壓掛片失重方法對(duì)有硫顆粒接觸于試片表面時(shí)腐蝕以及其對(duì)咪唑啉類緩蝕劑的性能評(píng)價(jià)，并采用掃描探針研究硫腐蝕后的產(chǎn)物組成成分和厚度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)硫加入導(dǎo)致腐蝕加速，有硫附著的區(qū)域以局部腐蝕為主，點(diǎn)蝕較嚴(yán)重，腐蝕產(chǎn)物較厚，而遠(yuǎn)離硫的區(qū)域腐蝕相對(duì)較輕；當(dāng)只有緩蝕劑存在時(shí)，其對(duì)鋼基體的保護(hù)性較好，能夠明顯降低腐蝕速率，但當(dāng)硫加入時(shí)，卻引起咪唑啉類緩蝕劑性能失效。
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2014年03月14日
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